道路工程高邊坡垮塌成因及治理技術分析

王知生

嘉禾縣公路建設養護中心 湖南 郴州 423000

道路工程在推進城市化建設和促使交通運輸行業發展等方面扮演著重要角色。部分道路工程在建設中須進行深挖高填，會形成高陡路塹邊坡或路堤邊坡，邊坡土體原有的平衡狀態地質環境被破壞，為邊坡垮塌、滑坡及變形等地質災害的發生提供了機會，加之部分道路工程修建于山區，受雨季降水因素的影響，降低了邊坡的穩定性、強度，使道路垮塌、滑坡等地質災害發生的頻率增加，引發一系列的安全事故。因此，亟需采取相應的治理技術來解決高邊坡垮塌問題。

1 道路工程高邊坡垮塌的主要成因分析

1.1 自然因素

1.1.1 地質條件、地震因素

地質構造是引發道路工程高邊坡垮塌的自然因素之一。巖石結構面的大小、發育程度及主要成分等都會影響邊坡的穩定性，其中軟弱巖石因自身應力減弱而導致失穩，堅硬巖主要是因地質構造而失穩，二者均可能造成邊坡垮塌。此外，地震也會導致邊坡失穩，尤其是強烈地震的發生，坡體孔隙水壓力會迅速驟增，降低巖土體強度，引發滑坡、垮塌災害[1]。

1.1.2 水文、氣候因素

邊坡水文地質環境發生變化，會直接影響地下水匯集程度，而地下水的匯集，會增大坡體的下滑力，坡體結構面及軟弱夾層抗剪強度會減弱，邊坡會出現變形、滑坡及垮塌現象。同時，不同區域其氣候類型不同，降雨量也存在差異，在降雨集中且過多的區域，道路邊坡強度會降低，孔隙水壓力增加，降低邊坡滑動面抗滑力，并且土質更加疏松，邊坡失穩情況發生概率增加。

1.1.3 地貌、風化因素

不同地貌所形成的不良條件，會在護坡頂部形成較大的張應力，造成頂破開裂，且在坡腳產生剪應力，破壞地帶，導致邊坡失穩。同時，風化也會減弱土體穩定性，增加其裂隙，不僅影響坡度大小和邊坡整體形狀，而且會增加坡體透水性，地下水的動態平衡性被打破，從而引發邊坡滑移、垮塌。

1.2 人為因素

1.2.1 人工削坡

道路工程邊坡施工中，若采取不合理的方式進行削坡，會使坡腳結構面變薄，尤其是當結構面被切穿時，會導致大面積的邊坡結構面失穩。

1.2.2 地下開挖、爆破

道路工程邊坡開挖施工過程中，會使潛在滑坡體產生擾動，比如對邊坡孤石進行爆破，或者抗滑樁打入巖石時產生的外力，均會擾動潛在的滑坡體，即施工中的爆破、開挖加速了邊坡的垮塌。同時，道路建設前，需對其施工地址進行實際勘查，地質勘查深度是否合理，會直接影響會滑坡體判斷的正確性。而實際地質勘察工作落實不到位，且施工中對安全隱患重視度不夠，容易引發垮塌災害。

2 工程案例及高邊坡垮塌成因分析

2.1 工程概況

本文以某道路工程為例，其全長為480m，路面寬度10.5m，其中邊坡垮塌的路段路塹邊坡高度在8-20m，邊坡坡率為1：0.75，采取框架梁形式對邊坡進行防護。通過實際鉆孔勘探，了解到本道路工程邊坡所處地位屬于軟弱巖土體，且風化程度嚴重，地表覆蓋層大約為2m，主要為黃褐色亞粘土，在坡體上部位置零星分布，厚度為0-0.24m，下部為雜填土，主要成分是灰巖，分布于路基位置，厚度和寬度分別為0-19m、20-60m。同時，該路段邊坡為亞熱帶季風氣候，地表水發育，地下水主要為孔隙水和裂隙水，以雨水補給為主。

2.2 高邊坡垮塌成因

通過實際勘探、分析，了解該道路工程項目高邊坡垮塌的主要成因包括4方面：其一，土體與風化巖石之間本身存在滑動面，使其自然形式的穩定狀態被打破，且所采取的加固措施還未發揮支撐作用，很容易導致邊坡失穩，形成垮塌災害。其二，實際施工中，多考慮工序之間的銜接性，通常刷坡、搭設錨桿支架這兩種工序同時進行，且加固深度不滿足設計要求，造成邊坡垮塌。另外，施工過程中所產生的建筑垃圾堆放于坡面上，未及時清除坡體上的松散石、堆積物，加之受施工機械振動因素的影響，邊坡內剪應力加大，破壞了邊坡本身的平衡狀態，發生垮塌。其三，本道路工程項目所設置的邊坡排水設施不夠完善，受雨水的沖擊，邊坡被水流沖刷，雨水會浸入坡體，導致邊坡內部土體軟化，降低其穩定性，從而使邊坡失穩垮塌。其四，本道路工程中關于邊坡防護的設計，只采取框架梁結構，意味著防護措施單一，而實際邊坡過陡，坡體下滑力較大，無法起到邊坡防護作用。

3 道路工程高邊坡垮塌治理方案及技術

3.1 高邊坡垮塌治理方案

道路工程高邊坡垮塌病害的治理，通常采取支擋、坡面防護及排水等處理措施，以提高高邊坡的穩定性和道路的安全性。本道路項目高邊坡坍塌的治理，應堅持“預防為主，防治結合”這一原則，結合本道路工程邊坡垮塌的地層和地形特點及原因，采取“刷方減載+抗滑擋墻+排水及邊坡支擋”相結合的治理方案，解決高邊坡垮塌問題，其中針對本道路工程中高邊坡施工存在易失穩、施工高度大等問題，結合本工程實際需求，采取臺階式邊坡，分級開挖、支護這種工程防護措施，對路塹高邊坡開挖施工嚴格控制，減少施工外部因素對邊坡穩定性的影響，并且為了降低滑坡推力，擬沿著路線方向在第一級邊坡位置設置一排擋墻，增強滑坡穩定性。此外，針對降雨因素造成的垮塌問題，應用相應的排水技術，通過設置排引水設施、截水溝，防止外部水流入坡體，減少雨水對邊坡土體的侵擾。

3.2 道路工程高邊坡垮塌治理技術

3.2.1 刷坡卸載

刷坡卸載作為常用的一種邊坡垮塌治理技術，多使用于垮塌病害形成階段，通常與其他支檔措施相結合進行垮塌病害的綜合治理，該治理技術在安全性、經濟性方面優勢突出。結合本道路工程高邊坡垮塌的地層和地質特點及病害原因，在路塹開挖施工中，針對軟弱巖土高邊坡地段，選擇分級開挖手段，即將坡性設計為臺階式，對各級坡度進行嚴格，其中將臺階的高控制在10m，頂級緩坡、整巖體放緩到12m，平臺寬度控制在2-12m[2]，從第二級邊坡位置進行刷坡，具體坡率如表1所示，具體施工中需做好每級邊坡、平臺兩側與原地形坡面平緩過渡銜接處理，以減小邊坡巖土體的剪應力，達到上部減重的效果。

表1 路塹邊坡高坡坡率

3.2.2 支擋措施

針對高邊坡垮塌的治理，常用會使用旋挖樁、擋土墻及邊坡防護網這幾種支擋措施。對于該道路工程高邊坡的處理，由于巖土體應力過大，且內部應力不均，加之受地質條件這一自然因素的干擾，邊坡易出現垮塌、滑坡問題只是單一的對其坡面進行防護，無法起到增強邊坡整體穩定性的效果。因此，該道路工程項目中，采取旋挖樁+擋土墻+坡面防護相結合這種方式。

其一，旋挖樁作為一種新型樁基施工工藝，在鉆孔速度快、定位準確、自動化程度高及工期短等方面優勢明顯，多應用于公路、橋梁及大型建筑基礎樁施工中，施工流程為：樁位放線、開挖漿池和漿溝、鉆機就位、清水鉆進、護壁注漿、樁、制作和吊放鋼筋籠、澆筑、檢測和驗收樁基。該道路工程高邊坡垮塌治理中應用旋挖樁施工工藝，應嚴格按照施工流程進行操作，各工序質量控制要點包括：1.施工前，根據土質情況來制備護壁泥漿，且對制漿的材料嚴格把控；2.軟弱土層施工時，應設置井口鋼護筒，將其壁厚控制在10mm以上，并采取一定的防護措施，避免周圍土石墜落，影響成孔清孔的質量；3.對鋼筋籠制作的材料數量、尺寸、規格等嚴格把控，緩慢地吊放鋼筋籠，防止其碰撞到孔壁土方，并且鋼筋籠固定后立即進行混凝土灌注，防止塌孔。

其二，為了確保路塹高邊坡開挖施工的安全性，該道路工程中還需應用預應力錨桿技術對邊坡進行深層加固，其原理是以鉆孔的方式將錨桿穿過滑動面、軟弱巖層，將錨桿一端固定在穩固巖層中，對另一端進行張拉，通過對巖層施加外部壓力，起到對失穩邊坡錨固的作用[3]，如圖1所示。先鉆錨孔，對破碎巖層進行鉆孔時，采取套管跟進鉆孔方式，將終孔控制在130mm，使用壓力為0.2-0.4MPa的風壓來進行清孔，防止雜物影響粘結強度，然后對所選擇的高強度、低松弛的鋼絞線進行組裝，將其延伸率控制在3.5%，錨固段的鋼絞線設置為環形，錨索采取分布張拉方式，按照設計荷載進行施拉，每次持荷時間控制在2-5min，若鎖定后無應力松弛現象，方可進行封錨，最后采取孔底壓漿方式進行壓漿，即從孔底至孔孔返漿式注漿，該過程中將壓力控制在0.25MPa以上[4]。

圖1 錨索示意圖

其三，路基邊坡受降雨、風蝕及人工因素的影響，會產生表面垮塌、坡面滑坡等病害，如不對其有效防護，會造成更大邊坡病害，針對石質邊坡，由于其坡面具有一定支撐能力，只需對其坡面進行防護，就能減少穩定變化及雨水沖刷等對其影響，提高道路路塹高邊坡整體穩定性。對該道路工程高邊坡垮塌病害進行治理時，應采取植物防護、工程防護這兩種手段，前者通常采取植灌木、種草或鋪草等方式，實現邊坡的防護，比如綜合考慮本工程所在地的土質、氣候及含水量等因素，選擇便于養護、成活率高且經濟的植物來種植；后者通常采取噴灌、抹面等形式進行邊坡防護，邊坡的陡坡面多采取這種防護措施。此外，也可以將植物防護和工程防護這兩種防護手段相結合，實現邊坡的綜合治理。

3.2.3 排水處理

道路高邊坡垮塌、滑坡等地質災害的發生，還受地下水活動因素影響，為了有效處理高邊坡垮塌問題，還需做好地表水、地下水處理工作。根據該道路工程特點，路塹施工前，提前開挖截水溝，每開挖一級后，立即按照設計要求制作平臺截水溝，防止邊坡表面水滲入巖土體，并在成型坡面上開挖排水溝，將溝高、寬分別控制在0.8m、0.5m[5]，根據坡面巖土體結構來確定排水溝間距，并向溝內鋪墊滲水土工布，然后回填碎石、卵石，最后在表面覆蓋素土，進行壓實處理。

同時，針對部分巖土結構松散的邊坡，雨水更容易浸入，所以在坡面設置支撐滲溝的過程中，向坡頂預定區域注入水泥漿，既可以實現巖土體結構的固結，增強其抗剪強度，又可以實現巖土體縫隙的封閉，防止地下水浸入。此外，還可以通過改變坡土體結構的化學性能，實現邊坡的穩固，比如向水泥漿液中添加適量的石灰進行注漿，就能達到穩定邊坡的效果。

3.2.4 邊坡病害監測

為了及時發現并處理道路工程邊坡垮塌、變形等病害問題，確保道路高邊坡的可靠性，可采用相應的監測手段，及時對險情進行預報、處理。就該道路工程而言，對高邊坡施工風險因素進行綜合評估，利用新型監測手段來獲取邊坡變形信息，比如先根據該道路工程實際需求進行監測點的合理布設，并使用北斗與安全在線監測技術對該路段進行實時監測，獲取所需的邊坡信息，為高邊坡施工、管理及運維工作的有效實施提供數據依據，便于根據邊坡變化情況，及時、科學地采取相應的邊坡防護方案。

4 結束語

綜上所述，與普通道路邊坡相比較，路塹高邊坡在土質、巖石挖方邊坡高度方面具有一定差異，受地形地貌、地質巖性、水文氣象、工程施工及人類活動等內外部因素的影響，邊坡中的土體強度會降低，當其內部下滑力大于抗滑力時，會破壞邊坡的穩定性，形成滑坡、垮塌等問題。為了減少和避免垮塌問題所帶來的損失，道路工程建設中，一方面綜合考慮多方面因素來設計道路建設路線，盡量避免深填、高挖，且施工中盡可能減少爆破、排水等作業對邊坡的影響；另一方面積極應對已造成的垮塌問題，結合高邊坡特點、施工條件等制定科學的治理方案，以增強邊坡的穩定性，減少垮塌風險。