普通公路填砂路基邊坡穩定性分析

余 榮 然

(福州市豐億路橋設計院有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

填砂路基在公路施工得以廣泛的應用，能夠有效解決料源匱乏的問題，保證公路路基的結構穩定性，排除環境因素的影響，具有良好的生態效益。在公路填砂路基施工設計當中，邊坡穩定性是需要重點考慮的內容。從具體施工出發，深入分析公路填砂路基邊坡穩定性，提出科學、合理的實施或設計方案，予以完善和提升，消除潛在的安全風險，穩固公路路基，以更好的服務于城市交通。

1 邊坡穩定性對公路填砂路基的重要影響

1.1 保證邊坡穩定性的基本要求

在普通公路的設計施工當中，路基施工是其中的關鍵性環節，決定著公路的安全與穩定。路基是公路重要的基礎設施，在施工建設當中需要保證填料的質量。在福建沿海地區緊鄰閩江，在地形地貌變遷過程中，在江河入海口經長年淤積圍墾形成砂質丘陵地貌，當地土資源匱乏，為避免大規模長運距借調土方，減少水土流失，降低工程造價，部分項目路基需采用當地粉細砂填筑保證路基質量的同時，降低了工程建設成本。填砂路基的應用，對公路交通來說具有良好的經濟效益、生態效益和社會效益。其中，邊坡穩定性對填砂路基設計施工有著重要影響，與填砂料的特性有著直接的關聯。由于砂料的粘聚力較差，很容易出現邊坡坍塌破裂的情況。針對性的采取處理和解決辦法，從填砂路基邊坡坡比、包邊方案、高度以及填料粘聚力等多個方面進行綜合分析，全面了解填砂路基邊坡穩定性，提出合理的設計施工方案，提升公路填砂路基的安全系數，保證邊坡的穩定性[1]。

1.2 填砂料的施工要求

砂料由于缺少塑性且透水性強，導致其粘聚力差，必須經過壓實處理后才能投入使用，容易受到含水量以及豎向應力的影響，路堤失穩和砂粒崩落時常發生，不利于路基邊坡的穩定防護。砂料主要取自沙丘或砂質坡地，填筑于路基當中，以提升公路路面結構穩定性。根據公路施工設計的實際需要，選擇高質量的填砂料，砂料的選擇與控制是十分重要的。不同顆粒粒徑砂料的選擇，需要參考具體的施工方式，充分滿足公路路基施工的技術標準。吹填施工應用中細砂，車載運輸填筑施工則適用于任何顆粒粒徑的砂料，細砂是最佳選擇。另外，在公路填砂路基施工當中，還需要對滲水性加以考慮。

除了砂料顆粒粒徑之外，含泥量的控制同樣也是填砂路基施工的關鍵性要點。含泥量主要對砂料抗剪強度指標、滲透性有著重要的影響，填砂料當中具有適當的含泥量，對填砂路基施工有著積極的影響。根據填砂料施工可行性分析，進而了解填砂料的特性對于路基邊坡穩定性的影響。砂料抗剪強度指標、含泥量在很大程度上決定著邊坡的穩定性，邊坡的坍塌破裂也與其有著直接的關聯。

2 普通公路填砂路基施工設計的要點

2.1 路基邊坡穩定性分析

應用砂料進行路基填筑，根據砂料特性，決定著路基邊坡的穩定性。采用直線法進行砂性土邊坡穩定性的分析，如圖1所示。

根據砂土顆粒M的受力，根據抗滑力和滑動力的比值作為穩定安全系數。

當φ=θ時，K=1，邊坡穩定性處于平衡的狀態，且只受到坡角的影響，可以判定，當θ<φ時，邊坡保持穩定，反之會發生失穩的現象。在路基邊坡設計當中，需要對其進行嚴格的參考。

根據K與ω之間的關系，對K的最小值以及對應極限破裂面,采用Bishop法，如圖2所示。

根據重力、滑底面傾角以及垂直方向的外力，進而計算Ki：

2.2 路基高度

路基高度是影響邊坡穩定性的重要因素，在實際的施工操作當中，由于路基高度的增加，邊坡穩定性隨之下降。不同路基高度下的潛在滑動面性態以及安全系數值也有著很大的差異。路基高度與路基邊坡的安全系數值呈現負相關的變化規律。因此，在公路填砂路基施工的過程中，合理設計和調整路基的高度，以提升安全系數值，進而保證路基邊坡的結構的穩定性，同樣也是對公路路面整體的安全性提供保障。

2.3 包邊土方案

在填砂路基施工設計當中，對于包邊土方案需要嚴格的加以考慮分析，對邊坡穩定性有著重要的影響。包邊土是填砂路基施工獨有的內容，也是填砂路基特殊性的主要體現。包邊土厚度需要保持在合理的范圍內，在該范圍內，路基邊坡的安全系數值會保持在較高的范圍值內，不會發生顯著的變化，能夠有效維護邊坡的穩定性。

2.4 填砂料的施工要求

填砂抗剪強度指標對路基邊坡穩定性有著重要的影響，填砂料粘聚力值的變化，對邊坡穩定性產生一定的影響。根據填砂粘聚力的變化，潛在滑動面由類直線狀變化為類圓弧狀，參考填砂抗剪強度指標，安全系數隨著填砂粘聚力的增加而提升。在此基礎上，設置包邊土，包邊土厚度的增加，邊坡安全系數也會發生明顯的變化。值得注意的是，包邊土的設置需要根據填砂粘聚力的大小來決定。一旦粘聚力值過高，包邊土對于提升邊坡穩定性的作用并不顯著。因此，包邊土一般應用于填砂料粘聚力小的情況。有效調高填砂的粘聚力值，是提升邊坡穩定性的有效辦法。粘聚力值的下降，邊坡容易發生邊坡坍塌破裂的情況。另外，內摩擦角φ的變化同樣會對邊坡穩定性產生影響。提升填砂粘聚力值和內摩擦角，增加路基的壓實度，進而提升公路填砂路基的邊坡穩定性[2]。

3 填砂路基邊坡防護設計

由于填砂料缺少塑性、透水性強、粘聚力差，在很大程度上影響了邊坡的穩定性，加強填砂路基邊坡防護設計是十分必要的。在兩側邊坡設置包邊土，嚴格按照設計標準執行，利用粘性土來包裹砂芯，提升粘聚力，有效提升邊坡的穩定性，并利用植被進行綠化防護。為了提升包邊土的自立性，保證內外側坡度的一致性，保證合適的包邊土厚度，壓實其邊緣。在受到水流或雨水沖刷時，路基邊坡穩定性不會受到影響，增強側向約束力度進行砂芯的多層包裹，砂的密度不能高于包邊粘土。包邊土有2種形狀，一是平行四邊形，內側邊坡與外側邊坡的坡度比較均勻；二是梯形，外側邊坡的坡度要明顯比內側小，邊坡厚度一般在1 m～3 m之間，包邊土的厚度不能太薄，否則壓實工作就會受到影響，一旦出現強降雨，坡面就會被破壞。嚴格控制砂量，不能過多或者過少，為壓實打下良好的基礎。砂芯—包邊土界面是相對薄弱帶，需要在包邊土與填砂邊坡之間進行砂袋的搭接寬度和碼坡，進而獲得填砂路基邊坡良好的防護效果。根據砂袋的搭接寬度和碼坡方式，采用雙排雙層或者單排單層的形式進行堆砌，進而強化填砂路基邊坡防護的薄弱環節，滿足填砂路基成型的要求，提升其耐久性。包邊土材料可以就地取土，主要在路基范圍下方予以開挖，并進行砂料回填，保證其壓實度。做好盲溝排水，避免影響填砂路基邊坡防護的正常性能[3]。

4 結語

在公路施工設計當中，從填砂路基著手，提升邊坡穩定性，圍繞普通公路填砂路基施工設計的關鍵性要點，分別就路基邊坡坡比、高度、包邊土方案以及填砂料的施工可行性進行綜合分析，科學、合理的進行施工設計，進而提升公路填砂路基邊坡的穩定性，保證路基結構的穩定性和公路的安全使用。加強填砂路基邊坡防護設計，提升填砂路基邊坡的防護性能，為交通業的發展提供有力的支持和保障。

參考文獻：

[1] 蔣 鑫，凌建明，譚 煒，等.高速公路填砂路基邊坡穩定性分析[J].鐵道工程學報，2008(9):1-6.

[2] 馬 成.填砂路基邊坡穩定性研究[D].濟南：山東大學，2010.

[3] 張 田，吳明明.高等級公路路基邊坡穩定性病害分析及防治[J].福建建材，2009(2):71-73.