陈荣伟 欧阳澜
浙江省山水建设有限公司 310012
摘要：随着高速公路的不断发展，路堑高边坡问题和火山、地震并列成为全球三大地质灾害。对路堑高边坡的防护工程建立不完善，会造成坠落、坡顶堆积失稳、坍塌以及坡面冲刷等现象，过去传统型的高边坡防护工程单纯考虑高边坡坡面和坡体的安全稳定性，无法满足现在目前高速公路的发展需求，因此相关工作人员必须重新认识高边坡的防护工程建设问题，建设综合工程防护体系。本文对路堑高边坡的稳定性进行了详细的分析，提出了高边坡的综合治理措施和相应的工程应用实例。
关键词：路堑高边坡；综合治理；工程应用
在公路和铁路工程建设过程中路堑高边坡现象比较常见，因此对其的防护措施格外重要，高边坡的防护问题直接关系到工程建设的投资、施工工期和环境保护。当下对高边坡的综合治理过程中，勘测、设计和建设施工等方面相对独立，不能协调发展，系统性较差，采取的措施效果不明显，存在大量的安全隐患，频繁发生滑坡、塌陷等工程质量事故，造成严重的经济损失，危害人民群众的生命财产安全，因此必须对路堑高边坡防护工程进行综合的安全稳定性评价，重新进行整治。
一、路堑高边坡的结构稳定性
1、稳定结构的路堑高边坡
稳定结构边坡指的是边坡的岩体结构面倾向或者组合交线倾向相反，这种状态结构下的高边坡通常不会发生边坡破坏现象，处于稳定的状态，而且边坡坡脚比较大。如图所示：
2、基本稳定结构的路堑高边坡
基本稳定结构边坡指的是边坡的岩体结构面倾向或者组合交线倾向于高边坡倾向一致，其结构面组合中比较小的倾角或者结构面的倾角都比高边坡的坡角要大，基本上可以保持稳定，其稳定性比前者要小。如图所示：
3、不稳定结构的路堑高边坡
不稳定结构边坡指的是边坡的岩体结构面倾向或者组合交线倾向的方向和边坡的坡面倾向一致，但是边坡倾角都比边坡坡角小，直接影响到了高边坡的稳定性，造成高边坡发生滑坡等现象。如图所示：
二、路堑高边坡稳定性的主要影响因素
1、岩体结构
高边坡的结构面对于岩体的稳定性具有重要影响，由于结构面的强度较低，导致整个岩体的强度大幅降低，提高了岩体的流变性能和变形性能，大大增加了岩体的不连续性、不均匀性和各向异性。岩体结构面组合的错动变形、剪切滑移和张拉破裂等式导致高边坡失稳的重要原因[1]。
2、地下水因素
很多高边坡岩体的滑动和破坏都是由地下水活动引起的，地下水作为一种普通的流体，直接影响到边坡岩体的变形情况，能够加快岩体的破坏和变形。地下水具有的物理作用和化学作用，能够改变边坡岩体的结构和组成成分，而地下水具有的力学效应能够严重影响到边坡岩体的受力情况。边坡岩体中的结构面遇到地下水作用，内部的充填物被软化，降低了自身的抗剪强度，造成高边坡失稳。
3、爆炸震动影响
路堑高边坡岩体受到爆炸震动的强大冲击作用时，随着爆炸冲击波的不断扩散，波及到高边坡的结构面时，会产生一种拉伸波，导致边坡岩体受到强烈的拉伸作用，从而产生裂隙或者扩大原有裂隙，造成边坡岩体发生变形或者破坏。
三、路堑高边坡的综合治理措施
（一）确定高边坡的坡率
应该对不同路堑高边坡的坡率稳定性精细计算和分析，同时调查研究高速公路沿线的自然边坡和已经建成的人工边坡的稳定性情况，从而得到合理的坡率。规模比较大的散体结构岩体边坡和土质边坡，都是呈45°+δ/2结构面拉裂滑移的破坏模式，通常采用圆弧滑动面法确定边坡的稳定系数：
ks=∑（tanδiNi+cili/ ∑Ti
其中ks指的是边坡的稳定系数，δi、ci分别是岩体的内摩擦角和粘聚力，Ni、Ti分别是条块滑体在滑动面上的法线分力和切线分力，li是条块滑动面的长度[2]。
（二）加强高边坡的防护工程建设
1、建设支挡措施
首先应该放缓高边坡顶部的土体，采用下陡上埋的方式进行放坡，减小滑坡体中的下滑作用力。加强稳定性较差的边坡坡体加固，可以利用锚杆和锚索等加固高边坡的滑坡体，将滑坡体固定到比较稳定的岩体上。由于高边坡坡脚出剪切应力较强，而土质边坡的抗剪能力较差，边坡容易遭到整体破坏，可以采用混凝土或者浆砌片石挡土墙的方式加固边坡的坡脚。而仰斜式的挡土墙墙背遭受的压力小，墙体结构尺寸较小，能够节省经济成本，而且挡土墙上的排水孔可以排除边坡的地下水，仰斜式的挡土墙还可以减少开挖的土方量，避免高边坡发生塌方。
2、建设排水措施
边坡处的地下水能够软化岩体的结构面，从而减小边坡岩体的结构强度，导致岩体崩解和湿陷，同时也会导致岩体风化严重，减小了坡体下滑的阻力，增大了边坡的下滑力，并且产生静水和动水压力，因此对于地下水应该采用引导处理的方法，在挡土墙上设置一定的排水孔，在排水孔中放置过滤层，可以在坡体内进行排水。对于边坡外坡面的地表水应该采用快速排水的方面，在最短的流程内将水排出高边坡。
3、建设坡面防护工程
加强边坡坡面防护工程建设，提高边坡的稳定性，避免路基边坡受到雨水的冲刷作用，降低温度变化对边坡的影响，避免岩土表面发生风化作用而遭到破坏，保护边坡的整体稳定性，从而改善高速公路的外观。针对土质高边坡，可以通过框格式植草进行防护，通过植物根系作用对坡面进行一定的固化作用，减低地表水对坡面的侵蚀作用，针对土质较松散的高边坡，可以通过建立浆砌片石挡土墙和路堑矮墙的方式进行边坡防护[3]。
四、路堑高边坡具体的工程应用
以梅坎铁路的路堑边坡塌陷整治为例，经过多次现场勘查研究分析，决定采用锚喷网防护措施，同时设置预应力锚索进行加固，在边坡坡角设置锚固桩或者建设混凝土挡土墙，对于没有发生塌陷的地段设置预应力锚索进行加固。
1、采用预应力锚索方式进行施工，能够充分利用刷坡喷锚的时间进行钻孔勘察工作，工程设计周期比较短，在坡面喷锚工作和第一级施工平台上锚索张拉受力完成以后，可以确保路线左线安全铺通，对接下来的施工进程影响较小，施工速度比较快，而且锚索施工之间的相互影响作用小，可以增加钻孔设备，尽量争取施工时间。
2、锚索加固从被动受力转变成主动受力，大大提高了岩体的应力条件，可以实现上下同步进行施工建设，通过锚索对没有发生塌陷地段的锚杆挡土墙进行加固，施工过程比较安全，施工技术较好。
3、对边坡进行加固设计
设滑断结构面的摩擦角为δ，结构面的粘聚力为c，稳定坡角为α，
⑴分析边坡稳定性
利用上述公式计算出边坡的稳定性系数，发现不符合规范要求，需要进行加固。
⑵计算下滑力
F=KGsinα-Gcosαtanδ
利用上述公式计算出滑坡的下滑力大小。
⑶计算锚索
锚索设计锚固力F=F/sin（α＋β）tgδ+cos（α＋β）
则锚索轴向拉力设计值Na=Asζ2fy/r0
锚索轴向拉力标准值N=Na/rQ
锚索根数m=Ft/Na
锚索固定长度为la=Nak/ζ1πDfrb
则钢绞线和砂浆之间的锚固长度la=r0Na/ζ3nπdfb
结语：
综上所述，对于路堑高边坡的防护加固工程建设，受复杂的地质条件影响，必须对坡体进行及时准确的监测和预报工作，根据施工现场所呈现的具体地质情况和边坡的结构条件进行一定的完善和调整，对防护工程进行科学的动态设计，实现建设施工的信息化发展，确保高边坡防护工程安全又经济。
参考文献：
[1]武小菲，王强.郑西客运专线黄土路堑高边坡植被防护技术[J].水利水电科技进展，2013，（4）：57-60.
[2]高文学，刘宏宇，刘洪洋等.爆破开挖对路堑高边坡稳定性影响分析[J].岩石力学与工程学报，2010，29（z1）：2982-2987.
[3]王浩，林一夫，吴栋梁等.复杂路堑高边坡病害治理效果模糊层次评价[J].工程地质学报，2014，（5）：936-943.
论文作者:陈荣伟,欧阳澜
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/18
标签：结构论文; 稳定性论文; 防护论文; 挡土墙论文; 地下水论文; 工程论文; 作用论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;