公路路基邊坡失穩風險及處治分析

李俠

摘要 為有效解決公路路基邊坡失穩問題，保證公路運營安全性和穩定性，文章依托某公路項目K5+820～K6+190段工程實踐，針對路基邊坡失穩風險及處治展開綜合探究，通過實地勘查及數值模擬等方式明確了滑坡形成原因，得出滑坡概率為21.2%，邊坡平均安全系數為1.036；提出了三種不同的滑坡處治方案，并從處治效果、經濟效益、使用效果等方面進行綜合比較，確定了最優處治方案，即抗滑樁預應力錨索+坡面框架錨索方案，該方案施工簡便、成本低廉、加固效果顯著，值得推廣、應用。

關鍵詞 路基工程項目；邊坡失穩；定量風險評估；處治效果評價

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0093-03

0 引言

公路工程運營期間受氣候、地質、人為等各方面因素影響，極易產生路基邊坡失穩、垮塌等問題，嚴重威脅交通運輸安全，造成不可估量的經濟損失，因此，積極開展路基邊坡風險評估尤為必要。針對現役公路項目邊坡的風險研究，主要采用定性評估方式，根據地形、地質等相關因素將邊坡風險劃分為不同的等級；而采用破壞概率對邊坡風險實施定量分析的情況較為少見。為此，該文根據邊坡風險管控理念，結合現役公路工程實踐，嚴格按照風險分析、評價、調控基本流程，明確了路基滑坡類型及形成原因，并從經濟性、可行性等角度對各種治理方案實施對比分析，確定了最佳的處治方案，具有重要的參考價值[1]。

1 工程概況

某公路項目K5+820～K6+190段地處深度為20 m的溝谷地帶，道路沿線地形以低山丘陵為主，地質構造呈北向斷裂。該路段地質呈完全風化狀態，穩定性較差。結合實地勘查數據，滑坡體長約360 m，寬240 m，厚約10.5 m，滑移方向為SW265°，與底部巖層斜向大致相同。為詳細了解滑坡路段地質構造和滑動面位置，在該區域進行鉆孔檢測，現場共設置孔位6處，鉆孔深度為12～27.9 m，整體進尺為115.2 m，具體情況如圖1所示。

邊坡地質狀況自上而下共分為四層，具體如下：

第一層：雜填土。色澤呈灰～灰綠色，以回填土、建筑垃圾為主，石質填料超過60%，存在少量砂巖、炭質頁巖，呈完全風化狀態，大部分為粒狀，厚約1.0～25 m。

第二層：粉質黏土。呈棕紅色，可塑～硬塑狀，土質均一，存在少量粉土、砂巖等，厚約0.7～14.8 m。

第三層：砂質泥巖?；野咨?、可塑狀，風化程度較高，巖芯破碎，厚約0.6～2.9 m。

第四層：基巖。以石炭系泥巖為主，硅、鈣質膠結，風化程度較高，巖芯破碎。

2 滑坡危險性分析

危險性分析主要是根據災害具體情況，采用實地勘查、理論探究、數值模擬等方式，對災害產生概率、危害程度實施評估的研究方式。結合實際勘查數據，路基邊坡失穩主要是由于地質、風化、雨水侵蝕等各方面因素共同作用，使邊坡出現沿強風化基巖面滑移，經綜合評估邊坡處于臨界穩定狀態，在外界因素作用下極易產生滑坡[2]。

由于現場滑坡形成的誘因眾多，且現階段大部分模擬系統均采用折減重度、抗剪強度等指標對降雨、風化等環境實施模擬，該文通過Geo-Studio系統中的蒙特卡洛試驗模塊對滑坡概率實施模擬分析，根據以往相關研究經驗，采用正態分布概率密度函數將土體黏聚力c、內摩擦角φ、重度γ值分別設于不同區間內[3]。因概率計算過程中，當計算步數N接近2 000次時，其結果基本穩定，因此，該文N=2 000次。結合現場勘探結果及以往研究數據，滑動帶土層指標如表1所示。

將表1相關指標輸入系統后，模擬計算得到：①邊坡平均安全系數Fs=1.036<1.05，處于臨界穩定狀態，與實地勘查評估結果相同；②滑坡概率P=21.2%。相關研究成果及文獻顯示，公路項目滑坡概率允許范圍為5%～10%，因此該滑坡概率超出允許范圍，風險較大[4]。

3 滑坡處治效果分析

3.1 風險調控思路及處治技術

根據該工程實際情況，因現場已封閉，重點從降低邊坡危險性方面實施風險調控，主要方式為調整坡率、增設支擋體系，從而降低邊坡破壞概率。

方案1：對于坡體頂部滑體，通過斜坡減荷+預應力抗滑樁支擋+坡面錨索框架梁支護方式進行處理。

方案2：在坡頂、坡腳位置布設重力式擋土墻，并對坡面實施斜坡減荷+錨索框架梁支護。

方案3：重點針對下方滑體，在坡腳位置布設擋土墻，并對坡面實施斜坡減荷+錨索框架梁支護。

3.2 處治效果分析

按照以上3種滑坡治理方案，并根據相關設計參數及表1中土層技術指標進行模擬分析。因GeoStudio系統難以對擋土墻實施模擬，因此，該文通過數值反算將擋土墻強度指標換算成抗剪強度指標c、φ，計算得出等效黏聚力c=20.3 kPa，內摩擦角φ=30°。

各方案處治效果如下：①三種方案均在一定程度上提高了邊坡穩定性，前兩種方案邊坡平均安全系數符合相關標準要求，滑坡概率均未超過5%的規定；②方案3平均安全系數、破壞概率均超出允許范圍，因此該方案不可行；③針對前兩種方案風險性和經濟性實施比較，確定最優方案[5]。

3.3 處治技術經濟效益分析

3.3.1 風險定量估算

按照滑坡造成的影響及危害程度，并結合方案1、2滑坡概率進行綜合分析，得出方案1風險損失Pprop=40.96萬元，方案2風險損失Pprop=10.46萬元。

3.3.2 處治成本估算

根據相關部門給出的方案1、2的工程量清單，分別計算對應的處治成本，具體計算結果如表2、3所示。

3.3.3 方案對比分析

按照方案1、2對邊坡實施治理，其滑坡風險損失及成本估算如下：

方案1：處治完成后，經濟損失Pprop=40.96萬元，總治理成本為2 336.26萬元。

方案2：處治完成后，經濟損失Pprop=10.46萬元，總治理成本為7 668.78萬元。

通過對兩種方案對比能夠看出，方案2處治效果較好，但處治成本較高[6]。

根據2種方案實際施工狀況，方案2施工工序復雜、工程量龐大，作業面位于滑動體上方，施工難度及安全風險較大；而方案1施工簡便、快捷，可能短期內完成邊坡處治，且施工對滑坡體干擾較小。根據施工難易程度及經濟性進行綜合比較，確定采用方案1進行邊坡治理。

4 現場處治效果評價

根據現場實際情況，滑坡處治完成后在滑坡體底部及抗滑樁部位設置監測點（見圖2），對滑坡體、樁頂側向位移實施監測，具體如圖3、4所示；同時對24#抗滑樁實施錨索張拉檢測，檢測結果如圖5所示。

監測時間：①底部滑坡體側向位移監測時間不少于70 d，滑坡體在60 d時基本處于穩定狀態；②抗滑樁頂部側向位移監測時間不少于90 d，且樁頂位移在60 d時達到穩定狀態；③抗滑樁錨索監測時間不少于240 d，其拉力在120 d時保持恒定?；轮卫砣〉脙灹汲晒?，且周邊生態環境恢復較好[7]。

5 結論

綜上所述，該文根據某公路項目K5+820～K6+190段運營現狀，基于邊坡風險防控理念，對路基邊坡失穩風險及處治進行綜合分析，通過實地勘查、數值模擬等方式明確了滑坡形成原因，提出了不同的滑坡處治方案，并從處治效果、經濟效益、使用效果等方面實施比較，得出如下結論：

（1）該邊坡是由于地質、風化、雨水侵蝕等各方面因素共同作用，形成的沿強風化基巖面滑移式滑坡，滑坡概率為21.2%，邊坡平均安全系數為1.036。

（2）在破壞概率及邊坡安全系數符合要求的前提下，斜坡減荷+預應力抗滑樁支擋+坡面錨索框架梁支護方案施工簡便、快捷，對滑坡體干擾較小，成本較低。

（3）通過工后監測能夠發現，滑坡處治效果顯著，滑坡體處于穩定狀態，且周邊生態環境恢復較好，在降低成本的同時，顯著縮短工期，相較于其他處理方式，該方案提前3個月完成任務。

參考文獻

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