广河高速公路高边坡病害分析及处理措施

申振刚

（天津市环路公路设施有限责任公司，天津 300161）

0 引言

广（州）―河（源）高速公路位于广东东北部，路线穿行于丘陵地区，路堑高边坡广泛分布。本工程第三合同段地层岩性以震旦系变质砂岩为主，局部地段出露花岗岩石，风化程度高，路堑高边坡大多为全风化～强风化类土质。施工期间，虽未出现重大滑坡，但边坡病害不断，对施工安全造成极大威胁。本文将针对其病害类型的特点进行分析，提出相应的处理措施，旨在积累工程经验，加强与同行交流。

1 路堑边坡病害类型及特点

1.1 病害类型

第三合同段（K8+500～K15+200）长6.7km，线路走向大致为北东～南西，路堑高边坡（H＞30m）共11处。2010年1月至12月，该标段高边坡施工期间，大部分边坡出现不程度的楔体破坏、浅层溜坍、表层冲蚀等病害类型，个别边坡甚至出现整体性滑塌。边坡病害情况见表1。

表1 路堑高边坡主要病害情况

1.2 病害特点

由表1可知，路堑高边坡病害主要表现为四种，其特点如下。

1.2.1 浅层溜坍

浅层溜坍主要出现在K8+660～K8+900、K9+180～K9+120及K10+010～K10+130两个左侧坡较为严重，该段开挖坡面出露全～强风化变质粉砂岩，棕红色～棕黄色，岩质软，手可折断。岩层产状紊乱，坡面主要发育“X”型两组节理（15°～35°∠58°～70°及200°～220°∠55°～67°），节理密集，交叉相互切割，造成岩体呈块（石）碎（石）镶嵌结构，其结构强度低，坡面极易产生沿节理面溜坍。

1.2.2 楔体破坏

楔体破坏是K10～K13段高边坡常见的破坏形式。坡面开挖后，多组节理切割边坡岩体，其中主节理（产状265°～280°∠35°～50°）清晰可见，走向与线路基本一致，节理面间可见黑色铁锰质等光滑填充渲染物，为张性节理，该节理面与“X”节理面组合，常造成边坡岩体的楔体破坏，破坏体沿主节理面坍塌。多发生在节理发育、坡率为1∶0.75～1∶1强风化变质砂岩的坡面上，其破坏深度一般较浅（2～3m），破坏范围主要局限在同一级坡面上（边坡每级高度为10m），对高边坡的整体稳定造成一定的影响。

1.2.3 整体滑塌

发生整体滑塌的边坡是K10+690～K10+940边坡，2010年6月28日至7月2日，受陡倾角节理（250°∠65°和157°∠75°）控制（节理面均与线路小角度斜交），二级坡面K10+840～K10+900段连续发生小滑塌，由此产生牵引作用。7月3日，该段二、三级坡体发展成整体性浅层滑塌，其中K10+810～K10+900段二、三级坡处于深层蠕变处鼓状态，若不及时处理，边坡滑塌范围有扩大的趋势。

1.2.4 表层冲蚀

表层冲蚀主要产生在K13+190～K13+440、K13+190～K13+320及K14+000～K14+160花岗岩边坡、主要表现为坡面在雨水作用下出现一道道沿坡面冲沟，冲沟初期一般规模较小，往往在坡脚外堆积较大量泥砂，如不及时处理，极易发展为大型冲沟，破坏坡面整体性和稳定性，还影响施工排水。

2 病害成因

2.1 岩性

构成边坡的岩性，是直接影响边坡整体稳定性的内在根本因素。本表段震旦系的变质砂岩，以动力变质为主，其母岩矿物成分发生变异，岩体强度低；燕山期的粗粒黑云母花岗岩，因其粗粒结构，黑云母含量高，深度风化，呈全风化状，其结构强度低。从工程角度而言，上述两种岩性均属软质岩类，岩质软弱，水理性和水稳性差。

2.2 构造作用

本标段位于早、晚期新华夏系重接复合褶断带，区域构造作用强烈，主要为山字型构造及早、晚期新华夏系区域断裂带。经多次相互穿插、重接复合作用，构造多呈压性—压扭性，导致本标段路堑边坡地质环境复杂，地应力水平较高，构造节理（剪节理及张节理）级发育，边坡岩体破碎，给边坡整体稳定性带来了不利影响，为路堑边坡的各种地质灾害提供了有利条件，构造节理的不利组合是构成本标段路堑高边坡大多病害的主要因素之一。

上述构造作用反映在路堑边坡开挖后，边坡临空面岩体失去约束，应力重新调整分布，边坡岩体由三维应力状态转变单向或二维应力状态，产生作用与临空面的切向力，岩体（尤其节理面）由于切向强度低，容易引起坡面破碎岩体沿剪节理面切出，产生坡面浅层溜坍破坏。

同时边坡开挖后，随着应力调整，坡面出现应力松弛区，常产生顺边坡走向的拉张裂隙。本标段部分边坡存在顺层（小角度相交）倾角较陡的张节理，由于其节理面开度大、光滑、强度低，为边坡的拉张裂隙的发育提供良好条件，往往引起边坡的楔体破坏、滑塌等病害。

2.3 施工扰动

由于施工赶工状态，土石方开挖与加固防护工程严重脱节，后者施工往往滞后时间较长，导致初期处于应力调整、发生松弛的边坡岩体失去及时的加固及变形的有效抑制。

此外，边坡加固防护工程施工在边坡平台堆积水泥、片石等人为荷载，特别在陡倾角顺层张节理边坡，更容易产生病害。

2.4 雨季施工

水是影响边坡稳定的主要因素之一，许多高边坡滑塌不稳定事故都是由水作用所引发。如前述，本标段边坡岩体属软质岩类，岩质软弱，水稳性差，加之边坡岩体各种构造节理发育，不但破坏岩体的完整性，还是水运移的良好通道。建设区属多雨地带，降雨大部分即被吸纳转化为裂隙水，不仅使岩体强度降低，并使岩体渗水性增大，使各种风化因素更易侵入坡体，影响岩体的稳定性。

三标高边坡的开挖及加固防护施工主要在2010年1月至12月进行。经历4月至9月整个雨季，该地区雨量充沛，年平均降雨量达1 600mm，故施工时开挖坡面大多潮湿，部分坡面出露地下水。本标段边坡所出现的病害全部均在雨季。由此可见，雨季施工是导致本标段路堑边坡出现病害的另一主要原因。

3 病害边坡的主要处理措施

3.1 局部溜坍

局部溜坍对边坡的整体稳定性影响不大，现场处理主要是清除松散坍塌，修整坡面，并采用M7.5浆砌片石回砌嵌外，保持坡面的完整性。同时保留较为合理的原设计措施。

3.2 楔体破坏及滑塌

此类病害破坏范围相对较大，根据病害的规模及边坡地形采用不同的处理措施。

3.2.1 放坡卸载，清除滑塌体

如K10+690～K10+940边坡出现二、三级坡体整体性浅层滑塌，根据地形条件，采用放坡卸载，清除滑塌体处理，坡形坡率及锚杆格梁加固措施如图1所示。

3.2.2 加强原设计加固措施

图1 K10+690～K10+940边坡放坡卸载断面图

采用强力浆砌片石主肋或支撑渗沟支撑破坏面，主肋及渗沟中间回填土，恢复原设计坡面，加强原设计加固措施。

K11+260～K11+480左侧一级边坡及K12+750～K12+950左侧一级边坡均出现两出楔体破坏，破坏范围约20m宽，深度为2～3m。由于该三个边坡的二、三、四级加固防护已按设计施工完毕，暂未出现变形破坏，边坡的整体稳定基本完整。若采用放坡卸载，不仅破坏了已施工的二、三、四级加固防护措施，还增加边坡高度及土方开挖，工程费用大。

3.2.3 增加临时支护，保留原设计加固措施

K10+310～K10+610边坡，边坡高度为58m，二级边坡加固措施为锚索框架。施工开挖出二级坡面后，即出现两处宽约15m，深度2～3m的楔体破坏，坡面险象横生，有发展趋势。由于边坡高陡，整体稳定受到严重威胁，必须及时处理，确保设计的锚索框架加固措施顺利施工。

为了保证边坡施工期的临时稳定，现场采用了如下快速有效的方法：在二级坡面上增加4m排临时锚杆，锚杆钢筋直径为32m，长6m，间距为2m×2m梅花形布置。临时锚杆施工完毕后，马上进行锚索框架的施工，取得了良好效果（如图2所示）。

图2 锚索框架施工效果图

3.3 坡面冲刷

对于花岗岩边坡冲刷较严重的边坡，施工主要清理坡脚堆积泥砂，及时对坡面进行拱架、格梁的施工，对坡面起到分割防护，有效抑制冲刷、冲沟的发生。

三标高边坡施工出现各种病害，采用了以上处理措施处治后，有效防止边坡病害进一步扩展，使施工顺利完工。各种加固防护措施施工完成后，保证了边坡整体稳定。完成至今，经历了2011年雨季多次大暴雨的考验，边坡完好无损，说明设计的坡形坡率及加固防护措施合理到位。

4 结论

4.1 边坡的开挖是应力释放调整的过程。近年来，工程建设往往时间偏紧，边坡开挖过快，应力释放与工程加固（抑制变形）不协调，施工期间病害不断。因此，施工时应严格遵循开挖一级、加固防护一级的原则施工，必要时还可以进行开挖半级，加固防护半级进行施工。

4.2 影响路堑边坡稳定性的地质因素复杂多变，设计时除需在已有地质资料基础上，综合各种因素考虑高边坡的整体稳定性外，还要考虑施工过程中边坡可能出现的病害。因此本着动态设计的原则，设计单位做好施工服务，及时跟进施工，完善设计是十分重要的环节。

4.3 业主、施工单位等应重视高边坡的危害性，一旦出现病害，应立即采取措施，防止病害进一步扩展，做到预防为主，防治结合，尽量把边坡病害消灭在萌芽状态或初期阶段。