高速公路路基邊坡的滑塌防護設計研究

周瑋

（湖南省交通規劃勘察設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

隨著我國高速公路項目工程建設規模的不斷擴張，很多高速公路工程需要在一些相對比較復雜的地形地質環境下開展，因此對項目工程設計單位提出了更高的要求。由于此類路基邊坡的高度較大，如果對項目工程設計質量沒有進行嚴格控制，會直接影響到邊坡結構的安全性和穩定性，因此也會對高速公路項目工程的通車質量產生直接的影響。對此，相關工程設計單位需要針對高速公路路基邊坡滑塌防護設計工作內容加以充分重視，有效保證高速公路路基邊坡結構的安全性和穩定性。

1 工程概況

該項目路線起于滬昆高速金魚石主線收費站以西2.14km（HKK990 ＋193）處，設置王仙樞紐互通與其進行交通轉換，路線沿西南方向布線跨淥水，于東富鎮東富村新建瓷城互通與G320 蓮株路相接。該項目第二合同段路線全長93.158km，連接線長4.274km/1 條，主線共設橋梁17752.2m/48 座(含互通主線橋)。針對該段高速公路路基邊坡滑塌問題進行分析和研究，工程施工單位結合地區的地質條件情況，有效提出公路工程路基邊坡滑塌標準防護設計工作方案，保證公路工程通車的安全性和穩定性。

2 高速公路路基邊坡滑塌形式與產生的主要原因

2.1 邊坡滑塌形式

第一，滑動型滑塌邊坡。主要是因為巖體結構受到外部壓力或其他應力作用的影響，造成結構的內部受力產生變化，逐漸朝著縫隙位置產生整體性移動，當達到極限狀態下會出現比較嚴重的地質滑坡情況。其中，比較常見的外力影響因素主要是巖體結構產生松動等問題，當巖體外層受力作用較大時，會進一步帶動周圍的巖體結構繼續產生整體性滑動進而會衍生出更加嚴重的滑坡事故。

第二，落石型邊坡滑塌。在高速公路邊坡位置經常會出現大塊落石滑塌問題，這種巖體滑塌事故通常情況下會發生在一些比較堅硬的巖石層下方位置，主要是以軟弱的地質條件為主，同時邊坡的表面位置比較陡峭。巖體結構內部由于受到裂縫和其他受力作用的影響會出現分割情況，進而會形成體積差異性較大的塊石材料，在受到外力的作用條件下會造成邊坡整體滑塌，所產生的危害非常嚴重。

第三，流動性滑塌事故。這種邊坡滑塌事故主要是因為一些比較細小破碎的巖體滑落所造成，這種條件下的土質邊坡，或風化程度比較嚴重的大面積巖體比較明顯，邊坡的表面經常會產生大量的松散碎石，當外部出現強降雨天氣環境時會受到水體沖刷的作用以及影響造成邊坡滑塌事故。

2.2 邊坡滑塌的主要形成原因

2.2.1 內部因素

首先，因為巖體結構自身條件特點所產生的影響，邊坡內部會存在大量的砂土材料，由于表面和內部的砂土材料脆性程度相對較高，在高速公路工程施工當中，由于受到不同地區地質條件因素的影響，會產生基礎面滑動等情況。其次，部分巖石邊坡經過長時間的風化以及外部環境的影響，會出現大面積的裂隙，比如地震災害等，受到慣性影響造成穩定性下降，以及出現比較嚴重的垮塌安全事故。最后，由于地下水位過高，邊坡穩定性下降會造成某些區域地下水位逐漸升高，在進行高速公路路基施工過程中，如果降水排水工作沒有落實到位，地下水會對巖石縫隙造成嚴重的沖刷和影響，對巖石的剪切力作用也會進一步上漲，最終會造成邊坡滑塌事故。

2.2.2 外部影響因素

高速公路路基邊坡位置，如果存在大量重物堆載等情況，邊坡整體質量上漲很容易出現邊坡滑塌情況。當外力超過邊坡坡面整體荷載重力和摩擦力之后會造成滑坡整體下滑，出現比較嚴重的安全事故。在對邊坡進行爆破作業過程中所產生的沖擊力也可能造成巖石破碎，對公路邊坡上部松動的巖石產生比較嚴重的影響，甚至會出現大面積滑塌情況。如果爆破過程中所選擇的爆破點位錯誤，也容易造成巖石松動和破碎，直接影響到邊坡結構的穩定性。除此之外，由于車輛壓力和降雨等方面因素影響，也會對邊坡的穩定性造成比較嚴重的干擾進而形成滑塌事故[2]。

3 高速公路路基邊坡的滑塌防護設計工作要點分析

3.1 路基防護及支擋設計

在路基防護和支擋設計工作過程中，需要有效遵循安全、經濟、實用以及美觀的設計工作原則，有效保證路基防護結構，使得設計工作科學、合理，充分發揮出支擋結構的功能，保證路基邊坡的安全性。路基防護工作過程中，所采用的生態防護方法主要是以噴播種草防護方式為主，需要充分遵循恢復自然景觀的防護工作原則，有效建立起以生態保護工作原則為基礎的指導結構形式，通過人工種植大量的鄉土樹木或者草木，并且為植被提供出更加適宜的生長環境，以此來有效保證與自然環境之間形成有效協調，對邊坡結構形成良好的加固處理作用和效果，不但提高了路基防護效果，同時在美觀性方面也得到了充分保證。

3.2 坡面防護設計

填方路基邊坡設計如表1 所示。

表1 填方路基邊坡設計

3.2.1 路堤邊坡防護設計

填方路堤根據基底地形、土質、地下水發育情況、填料物理力學指標以及填高，確定相應的基底處理方式和邊坡坡率。一般路段原地面清除表土厚度按0.3m 計算，如原地面潮濕，采取工程措施，保證壓實度。當地面橫坡或沿路線縱向坡度陡于1∶5 時，填筑前應將原地面挖成寬度不小于2m、向內傾斜的臺階；當地面橫坡陡于1∶2.5 時，對路堤進行整體式滑移的穩定性驗算，根據計算結果確定采取的處理方案。當邊坡高度H≤12.0m 時，坡率為1∶1.5，采用流線型橫斷面型式；當邊坡高度12.0m＜H≤20.0m 時，采用臺階式橫斷面型式，8.0m 以上邊坡坡率為1∶1.5，8.0m以下邊坡坡率為1∶1.75，采用折線型邊坡。邊坡護坡道寬1.0m，均設外傾橫坡3%。 邊坡平臺寬度為2.0m，設外傾橫坡4%[3]。

3.2.2 防護方法

邊坡高度H≤3.0m 的填方路段采用噴播植草防護；邊坡高度3m＜H≤6m 的填方路段，采用三維網植草罐護坡防護；邊坡高度H＞6m 的填方路段，采用人字形骨架護坡防護；對于路堤邊坡高度H＞20m 路段，進行穩定性分析和驗算，進行工點設計。沿河浸水路堤及跨河流或沿河流縱向布置的橋梁橋頭路段，采用M7.5 漿砌片石滿鋪護坡，基礎埋置深度應滿足沖刷要求[4]。

3.3 路塹邊坡防護設計

挖方邊坡需要基于巖土項目工程的地質條件、水溫條件特點，結合區域周圍環境景觀條件、巖土層狀產出節理發育程度等，有效確認邊坡的開挖坡率以及防護工作方式。在有效保證邊坡基礎結構穩定性的條件下，盡可能選用更加綠色環保的生態防護方法，有效降低各種廢棄物的生產量，同時保證防護工作完成之后的邊坡景觀和周圍環境之間形成有效融合。該項目全線采用預制混凝土拱形骨架防護，減少了設備和人員的投入，能有效縮短工期，提高工程質量和外觀效果，節省全線石料的使用，減少了質量通病等問題的出現，貫徹綠色公路原則。邊坡分級高度原則上為10m，但當邊坡高度H≤12.0m 時，仍按一級邊坡處理，特殊路段可根據防護支擋型式靈活處理。邊坡平臺寬度為2.0m，設內傾橫坡4%。如圖1 所示。

圖1 邊坡鏡像結構

3.3.1 防護方法

邊坡高度H≤3.0m 的土質挖方路段采用噴播植草灌防護；邊坡高度3m＜H≤6m 的土質挖方或耐沖刷性差的巖石邊坡路段，采用三維網植草灌護坡防護；邊坡高度H＞6m 的挖方路段，采用“人”字形骨架護坡防護；對于路塹挖方邊坡高度H＞20m 土質邊坡路段，采用錨桿框架梁防護；在硬質巖挖方路段，若邊坡巖石破碎，存在巖石碎落，采用錨桿框架梁植草防護；若邊坡巖體完整性好，整體穩定，則采用TBS 植被護坡，如圖2 所示。

圖2 邊坡防護處理

3.3.2 支擋防護

在路基填方邊坡因地面橫坡較陡，邊坡放坡過遠，填筑困難，或壓占地方道路、溝渠等路段，設置路肩擋土墻和路堤擋土墻。在整體式路基半路半橋處，設置衡重式路肩擋土墻，主線擋土墻均采用C20 片石混凝土，路肩墻頂部預留企口，便于安全設施的安裝，擋土墻的尺寸按照極限狀態分項系數法計算確定。圬工擋墻設置泄水孔間距2～3m，上下左右交錯設置，孔內預埋PVC 泄水管，泄水管設置3%～4%坡度，出水口必須低于進水口[5]。泄水管應伸出構造物背面10～20cm，其端部30cm 范圍應設φ10cm 圓孔，并用滲水土工布包裹或用軟式透水管連接。擋土墻基礎埋置深度不小于1.0m，墻趾外襟邊寬（地面橫坡較陡處）不小于2.0m；陡坡路段擋土墻要求基礎嵌入基巖不小于0.5m。

4 結語

綜上所述，路基邊坡滑塌是高速公路項目工程建設當中比較常見的問題之一，如果產生這一問題，不但可能導致交通事故，嚴重的情況下會造成人員傷亡和經濟損失。應全面加強高速公路路基邊坡的周期性巡查工作，并基于其中可能產生的各種質量缺陷問題，采取針對性的防護處理工作策略，有效保證邊坡結構的安全性與穩定性，避免產生滑塌事故。