谢春媚 河源市鸿图公路勘察设计有限公司 广东河源 517000
摘要:依托南方多雨地区某道路工程路基下边坡滑塌为案例，基于区域地质与地形状况分析了引起滑坡的主要因素为软土基础、土体特性和地下水，具体提出了边坡防护整治方法，不仅设计了盲沟进行地下水排泄，对滑塌土体分层填筑提出了高施工要求，还设计了挡土墙和破面拱形护坡，显著的提高了该边坡的安全与稳定性。
关键词：路基边坡；南方多雨地区；稳定性；防护整治
1 前言
边坡稳定一直是影响道路工程路基运营安全和行车安全的重要问题，在我国已经发生很多因为路基边坡失稳引起垮塌、滑坡等病害，导致道路交通中断并引起人员伤亡的事故，不仅造成了很大的经济损失还产生了恶劣的社会影响。出现边坡失稳问题，必须明确导致边坡滑塌的原因，并采取防护整治手段提高其稳定性和安全性[1][2]，因此，加强路基边坡的稳定防护具有重要的工程意义。
本文针对南方某一路基下边坡出现了滑塌失效问题进行分析，该区域降雨量很多，路基在各种因素影响下产生了滑坡问题。首先根据工程地质条件和外界环境因素，明确导致路基边坡滑塌的影响因素；其次，阐述路基边坡的加固防护方法和技术原理，明确加固措施；最后，根据工程特点给出详细的边坡防护治理方法，为类似工程的加固设计提供参考。
2 依托工程概述
河源市龙川县国道236线（原省道227线）赤光至龙母段K53+670～K53+730处发生一起道路塌方事故，事故虽然没有造成人员伤亡及财物损失，但因为省道227线是龙川县内重要的通行道路，直接影响赤光和龙母两镇居民的工作生活及外来过往车辆正常通行。为了保证省道227线的通行不受到影响，采用了左半幅挖方边坡一侧，沿着山边开挖部分山体，修筑一条7米宽临时通道的“保通车”临时处置方案，以满足道路基本的需求。
路基的滑塌现场如图1所示，发现：右侧路堤边坡出现大范围滑移，右半幅路面板断裂破碎并随土方滑移至坡脚，左半幅路基亦出现路基向右侧偏移并伴随下沉的现象，左侧边沟边缘出现10～15cm的纵向裂缝，路面板悬空，对道路安全造成极大隐患。根据现场情况及周边地形分析：该处为山凹口，属高填方路段，路堤下基础为软土地基，地下水丰富并渗透至路基填方，不断使路基下部土层软化，最终导致整块路堤填方坍塌，破坏模式为填筑土体内的圆弧型滑动。
图1
. 路基边坡的滑塌现场图
地质勘察报告显示：该场地属丘陵地貌单元，滑坡体范围为65m×30m，滑坡体厚度6m～9m，为软塑状态的粉质粘土，滑坡体下地质分布情况为砂质粘性土（9.3m）、全风化花岗岩（4.1m）、强风化花岗岩（6.1m）。根据分析：该处滑坡体厚度大，处于南方多雨地区含水量大，土体凝聚力及内摩擦角小，修复过程中不能直接利用滑坡体填筑路堤，直接清除滑坡土体又增加发生二次灾害的风险。
3 路基边坡的滑塌因素分析
诸多因素都会影响路基边坡的稳定性[2][3]，根据本区域内的地质调查和滑塌现象分析，软土基础、土体特性和降雨是引起本项目路基边坡滑塌的重要因素。
软土基础作为路基下卧层，由于其沉降固结时间很长，受荷作用下地基容易发生流触变形，并且承载能力较低，在运营中荷载作用及自身重量作用下，会发生沉降变形，这会直接引起路基的滑坡移动。本区域内存在一定的软土路基，正是由于这些软土路基在道路运营过程中产生的滑动变形，导致整个滑塌面不断地形成，并产生微小裂缝，引起雨水渗入进一步加强滑塌面的形成，因此软土地基是路基边坡滑塌的重要因素。
土体特性也是引起路基变化失稳的重要因素。边坡的稳定从力学角度是抗力和荷载效应两方面因素相互博弈的结果，而影响抗力的最重要因素就是土体特性，土体特性决定了其抵抗强度，包括粘聚力和重度系数等关键参数。本工程滑坡区域内为粉质黏土和高度风化的花岗岩，这些岩土的材料性质都较差，承载能力较弱，引起导致其稳定性较差，在外界荷载等作用下容易产生滑动变形。
水是影响岩土特性的关键因素，一方面地下水会影响到岩土的有效力学参数，随着地下水位的变化，岩土的剪切力和法向力也在发生着变化，这是的最薄弱的岩土面也在变化。另一方面，外界雨水冲刷和渗透，如果边坡没有设置有效的雨水排泄路径，则在雨水冲刷作用下很容易导致表面岩土流失，导致雨水渗入边坡内部，引起滑塌失效风险。本工程处于南方多雨地区，区域内地下水比较发达并渗透至路基填方，这些也是引起路基滑塌的重要因素。
4 路基边坡的防护与整治措施
本区域内的路基边坡发生滑塌失效，其基本原理是整个边坡沿着岩土薄弱面开始滑动失效，滑动失效的基本机理是滑动面以内的边坡自重在滑移面产生的滑动力，大于岩土本身在滑移面的剪切抵抗力分量。因此在高边坡稳定设计中，需要明确三个问题：①滑动面的确定；②滑动面上荷载确定；③滑动面的岩土抵抗力确定。滑动面一般根据库伦土压力进行极限状态计算。滑动面上的荷载可以采用条分法计算，于曲线边坡或者直线边坡，都可以划分为若干个条。滑动面上的岩土抵抗力分量是基于岩土特性及滑动面角度确定的。根据滑动机理以及影响因素，本工程通过下述措施进行该路基边坡的防护和整治。
4.1 设置盲沟排地下水
由于地下水对于路基边坡的岩土特性产生显著影响，并且地下水进一步加大了软土基础的 不稳定性，因此整治中采取设置盲沟的方式将地下水顺利排出。盲沟的设置上，清理坍塌松土后纵横向间距5米设置60cm×80cm规格碎石盲沟，便于排除地下渗水造成边坡损害。同时，在左侧增设1m×1m的C20混凝土排水沟，长度为80米，排水沟应作硬化处理，以防止地表水下渗。沿线所经地区多雨水，路基施工过程中加强临时排水措施，必要时开挖纵横边沟、盲沟等；地下水位较高的低路堤段施工时，应首先在路基两侧开挖深排水沟，及时抽水，以降低地下水位，确保低路堤施工质量。
4.2 挖除塌方路基重新分层填筑
对于已经塌方和部分未塌方的路基表层土，厚度约2m，需要重新分层压实填筑。填土路基以《公路土工试验规程》JTG E40-2007中重型击实试验法得到最大干容重为压实标准。压实度的检验方法和内容满足下表1的要求。
表1. 路基压实标准及填料特性
在分层填筑过程中需要注意以下几点：（1）路堤基底为耕植土或腐植质土时须清除表土，耕地应清除地表后再对原地面进行夯（压）实，并回填至原地面，压实度≥95%。清除耕植土厚度按15cm计，夯实沉降按10cm计。（2）地面横坡缓于1:5时，清除地表草皮、腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤。（3）地面横坡为1:5～1:2.5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于2m，并在台阶底部挖成向内倾斜4%的反坡；填筑由最低一层台阶填起，并夯实，然后逐台向上填筑，分层夯实。当基岩面上的覆盖层较薄时，宜先清除覆盖层再挖台阶；当覆盖层较厚且稳定时，可予保留。（4）应将地基表层碾压密实。在一般土质地段，基底的压实度（重型）不应小于90%。路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖、分层回填压实。
4.3 采用挡土墙加固路基边坡
由于本区域内的路基坡度相对较大，为了减少因此引起的边坡失稳问题，在右侧边坡坡脚（河岸边）增设一段70米长的重力式挡土墙，如图2所示。挡土墙墙身、基础均采用C20砼,基础底持力面承载能力应达到250KPa，墙背2.0米范围内采用透水性强的砂砾进行填筑。挡土墙基础埋置深度为2-3米，挡土墙墙体尺寸按内摩擦角35度，墙背填料压实时,挡墙需达到设计强度75%以上方可分层压实，以确保墙体稳定。泄水孔规格为φ15pvc管，每层交错设置，泄水孔向外倾5%坡度，以利排水，底排泄水孔应高于常水位0.5米以上。沉降缝和伸缩缝设在一起,每隔10~15米设一道，缝宽2-3cm，自墙顶到基底，缝内填塞沥青麻絮。
图2. 路基边坡的挡土墙防护
挡土墙的施工应该注意以下要点：①施工前，应复核验算挡土墙尺寸、设计高程等，并现场放样，确保挡墙形式、位置、高度及基础埋深等满足要求。②挡墙分段长度为5～12m，根据现场实际情况，可适当调整沉降缝位置；挡土墙基础宜分段跳槽开挖。根据实际地质情况，确定合适的开挖坡率，必要时支护基坑，开挖后应及时施工挡土墙，避免雨水浸泡基坑。③墙后宜填筑砂类土、砾类土或碎石土等粗粒土，不允许采用大型机械振动压实，避免挤压挡墙，墙后填筑需在墙身强度达到100%时方可进行。墙后填土的压实是个关键技术，也是难点，实施时应改进填筑压实工艺，逐层压实或夯实，保证墙后填土达到规定的压实度，进而保证路基质量。④在挡墙施工过程中，应做好水土保持，加强环境保护意识，尽可能将影响降到最小。施工完后，应及时清理现场。⑤挡土墙应尽量安排在旱季施工，并做好排水设施和临时防护，避免场地积水和冲刷。⑥每段挡土墙都必须检测地基承载力，若地基承载力不满足设计要求，必须进行地基处理。⑦墙前土必须回填且回填后墙址埋深需要满足设计要求，并保证墙前土压实度不小于90%。
4.4 破面采用拱形骨架进行护坡
破面的岩土稳定性直接影响到滑动体的安全，因此需要采取工程措施将破面岩土形成一个整体。根据本工程地质情况，破面岩土高度风化，强度低且粘性差，很容易在雨水冲刷作用下流失，因此采用工程防护可以显著地填高其稳定性和安全性，如图3所示。
图3. 拱形护坡构造示意图
通过上述的拱形护坡，不仅加强了破面的整体性和稳定性，还采用了植草的方式使得边坡绿化，提高了道路工程与周边环境的协调性与过渡性，同时通过植草减少道路中汽车对周边环境的影响。
5. 结论
路基边坡的稳定性对于道路工程的运营安全非常关键，本文针对南方多雨地区的某填方路基的边坡滑塌为案例开展了研究分析，该事故虽然没有产生人员伤亡但是严重阻断了该区域的交通，通过对区域内的地质调查与滑坡风险源分析，详细总结了引起滑坡的主要因素，并据此提出了边坡防护和整治方案，取得了较好的效果，目前该道路工程边坡运营安全稳定。
参考文献:
[1] 雷用, 郝江南, 肖强. 高边坡设计中的几个问题探讨[J]. 岩土工程学报, 2010 (S2): 598-602.
[2] 屈海军. 高速公路的高边坡设计及稳定性评价[J]. 城市道桥与防洪, 2016 (9): 108-110.
[3] 郭昊菲. 公路工程边坡防护关键技术的应用[J]. 珠江水运, 2016 (14): 82-83.
论文作者:谢春媚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/10
标签：路基论文; 挡土墙论文; 岩土论文; 多雨论文; 滑坡论文; 压实论文; 防护论文; 《防护工程》2018年第11期论文;