高速公路边坡稳定性影响因素及坡面防护技术研究

李新鹏

【摘要】对高速公路边坡稳定性影响主要因素进行了系统分析，坡面是坡体稳定性的直观体现，且直接受到外界的影响，因此有针对性地提出坡面防护技术，为高速公路建设边坡防护及治理提供一定的理论支撑。

【关键词】边坡； 稳定性因素；防护技术

1 引言

公路建设中常遇到破碎、易风化岩质边坡的问题，不稳定的边坡不仅会影响公路的正常运营和交通安全，也会对公路周围的环境造成不良影响，且失稳边坡带来的地质条件变化将会使得周边的地质条件进入一个恶性循环。除了会加大维修保养资金上的投入之外，也会对整个道路网造成不便而影响到人们的生活和经济的发展。因此公路边坡的稳定性分析及坡面防护技术已成为公路建设面临的关键。

2边坡稳定性影响因素

（1）地质条件

①岩土体的工程地质性质：岩土的力学性质决定边坡的失稳方式。坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主。

②地质构造：现有结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度及充填物成分和结构面的产出状态对边坡稳定性的影响。结构面与边坡面的组合不同，边坡的稳定性也不同。

（2）水文地质条件

由于岩土体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力，另一方面降低软弱夹层和结构的抗剪强度，引起孔隙水压力上升，降低滑动面有效正应力，导致滑动面抗滑力减小。

（3）新构造运动

新构造运动往往引起边坡形态，产出状态和水文地质条件发生改变而导致边坡失稳，强烈的新构造运动（地震）对边坡的稳定性影响极大。

（4）地貌因素

不利形態和规模的边坡往往在坡顶产生张应力，引起坡顶出现裂缝，在坡脚产生强烈的剪应力，这些作用极大降低边坡的稳定性。

（5）气候因素

在不同的地区由于降雨量不同，即使其他条件相同，边坡的稳定性也不同。大气降雨提高地下水的补给量，一方面降低岩体的强度，增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低；另一方面增大边坡的下滑力，两者结合起来降低边坡的稳定性。

（6）人类的工程活动因素

人类工程活动规模日益扩大，对边坡稳定性的影响越来越显著。人类工程活动引起的边坡失稳事故频繁发生，使人们不得不重视人类工程活动对边坡稳定性的影响。对边坡稳定性产生显著影响的人类活动有：削坡、坡顶加载、地下开挖等。

3 边坡防护措施

边坡的设计与施工应贯彻“以防为主，防治结合”的方针。对于高边坡设计优化应体现的一般性原则包括：安全性原则、经济性原则、工程环境许可性原则。一般防护工程大体包括坡面防护和冲刷防护两个方面。

（1）植物防护

采用植物防护，就是利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用，保护路基边坡免受大气降水与地表径流的冲刷。采用植物防护，增加植被面积，减少地表径流，可从根本上减少路基的水土流失。植物覆盖对于地表径流和水土冲刷有极大的减缓作用。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量，庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，还可稳定地表土层。而没有植被覆盖的地方，降水量全部落在地表面，形成径流，造成水土侵蚀和冲刷。植被的根系能与土层密切地结合，根系与根系的盘根错节，使地表层土壤形成不同深度的、牢固的稳定层，从而有效地稳定土层，固定沟坡，阻挡冲刷和塌陷，有机械的防护作用。

（2）砌石护坡

对于较陡的土质边坡（1：0.75～1：1）和易风化或破碎的岩石边坡，可采用砌石护坡。具体可分为干砌和浆砌片石两种，适用不同地质情况。位于河滩或滞洪区内的路基，往往处于洪水的直接威胁之下，防护高度应至少在路基设计洪水位加浪高、壅水高及0.5m安全值以上。另外当路基沿溪，路基边坡侵占河道时，也要采取护坡防护措施。在软土地基上的路堤护坡，无水流冲刷影响时，可采用干砌片石护坡，以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。

（3）封面

抹面及捶面防护由于其使用年限较短，等级公路上使用较少；喷浆防护和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石边坡；在公路上广泛采用的封面防护措施是喷射混凝土，在施工喷射混凝土防护前，坡面不应有风化碎渣和风化土层；全风化岩石不宜采用喷射混凝土防护措施；为防止喷射混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落，加设防裂金属网或高强聚合物土工格栅是必要的。当岩体具有沿倾向路面的岩层顺层滑动的潜在危险时还应采取加抗剪锚杆的锚固措施。

（4）护墙

护面墙多用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质灰岩、千枚岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段，以防止继续风化。可以有效地防止边坡冲刷，防止滑动型、流动型及落石型边坡崩坍，是上边坡最常见的一种防护型式。

护面墙除自重外，不担负其它荷载，亦不承受墙后土压力，因此护面墙所防护的挖方边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求。

护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙等。实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡；孔窗式护面墙用于坡度缓于1：0.75的边坡，孔窗内可捶面（坡面干燥时）或干砌片石；拱式护面墙用于边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡者。用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1：0.5。

（5）框格防护

框格防护能有效地防止路基边坡在坡面水冲刷下形成冲沟，同时，提高了边坡表面地表粗度系数，减缓了水流速度。一般冲刷仅限于框格内局部范围，采用框格防护与种草防护结合起来的方法，提高了防护效果，同时美化了环境。框格防护多用于路基下边坡，是一种辅助性的防护措施，除具有对路基边坡的一定防护作用外，还有对路容的美化效果，尤其在互通立交范围内边坡应用最多。

4 结论

从边坡稳定性影响因素（地质条件、水文地质条件、新构造运动、地貌因素、气候、风化及人类生活工程活动等）的分析着手，从而提出相应的边坡防护措施如植物防护、砌石护坡、封面、护墙及框格防护等。

参考文献

[1]欧宁，李轩，陈永安.高速公路岩质及不稳定边坡工程与生物防护结合技术研究[J].公路， 2003，（1）：106-110.

[2]卓慕宁，李定强，郑煜基.高速公路生态护坡技术的水土保持效应研究[J].水土保持学报， 2006，20（1）：164-167.

[3]陈向波.高速公路边坡生态防护技术及其应用研究[D].武汉理工大学， 2005.

[4]蔡永香.公路边坡防护的设计探讨[J].公路与汽运，2009，（4）：147-149.

[5]陈海波.高速公路石质边坡生态防护植物筛选及灌木建植技术研究[J].交通标准化， 2009，（5）：173-177.

[6]周显广.公路边坡坡面防护效益研究[D].长安大学，2011.

[7]欧宁，李轩，陈永安.高速公路岩质及不稳定边坡工程与生物防护结合技术研究[J].公路， 2003，（1）：106-110.

[8]路亚妮，吴兴宏，李新平.山区高速公路滑坡稳定性分析及防治对策研究[J].施工技术， 2014，（5）：92-96.

[9] 张吉庆. 石忠高速公路松散堆积体路堑边坡稳定性分析及处治技术研究[D]. 重庆交通大学， 2009.

[10] 刘源. 山区高速公路挖方路基边坡稳定性分析及动态设计研究[D]. 吉林大学， 2012.

[11] 汤新福. 高速公路路堑高边坡的稳定性评价及设计方法[J]. 交通建设与管理月刊， 2014， （16）.