山区公路边坡崩塌的成因分析及处置措施

闫忠梅

（延安市安塞区交通运输局，陕西延安717400）

山区公路边坡崩塌的成因分析及处置措施

闫忠梅

（延安市安塞区交通运输局，陕西延安717400）

总结了山区公路边坡崩塌的主要成因，并分析各个成因的力学原理。提出开展边坡稳定防护的设计原则和方法，需要总结表层防护和深层加固手段，提高边坡的稳定性。最后，结合实际工程，在分析边坡基本特性和地形地质特点的基础上，提出了处置方案，并取得了良好的加固效果。相关成果可为边坡滑塌的设计与防治提供参考。

山区公路；边坡；崩塌；成因分析；处置措施

0 引言

我国公路交通系统建设愈加完善，为了满足各种区域人们出行要求和交通运输要求，需要在复杂山区环境建设公路。山区环境的公路建设，往往面临着高大边坡问题，而边坡的稳定性一直是影响公路运营安全的关键因素，这其中，岩体边坡的崩塌是重要边坡稳定问题，它来势迅速，并可以直接淹埋道路和冲毁车辆，对山区公路形成非常严重的威胁[1,2]。

公路边坡崩塌一般是指陡峭斜坡上的岩体或者土体，由于自然重力作用或者其他突发外力作用（地震、泥石流等），而使得边坡突然失稳，向下滑塌、翻滚。由于山区公路的建设为了满足路线高程规划要求，部分区域需要进行路基挖方处理，部分区域直接面临大岩体边坡，公路的修筑一方面对边坡造成了一定的扰动，再加上自然地质的潜移默化作用，使得岩体边坡崩塌也是不可避免的因素[3]。

为了保障山区公路的运营安全，需要对边坡的稳定性进行必要的分析论证，从而制定合理的加固稳定方案。论文详细分析了边坡崩塌的影响因素，对各因素的影响机理进行了分析；其次，提出边坡崩塌的设计防护原则和方法，充分利用现有资源进行防护加固；最后结合工程实例分析了岩体边坡防崩塌的设计与加固。

1 边坡崩塌的成因分析

边坡崩塌类型多样，根据形成机理可以分为滑动型、落石型和流动型。滑动型就是岩层在外力作用下沿着软弱层发生顺层滑动，或者爆破导致的岩层沿着节理和裂隙发育的面形成整体滑动所致。落石型是指较陡的边坡上容易产生落石，可能是大面积的落石坍塌，其形成原因往往是长期的环境作用下边坡岩石裂隙发育，被不同的裂面分割成软弱的短块，在雨水冲刷作用下导致坍塌，这种滑塌型式常见于硬岩下卧软弱岩层。流动型则是砂石、风化岩土、松散沉积土等还未形成完整的整体，在受到大雨冲刷作用下产生流动引发整体坍塌所致。

根据公路边坡崩塌的发生情况，其形成主要有：地形条件、岩石条件、构造条件、水的作用四个重要因素。

1.1 地形条件

边坡崩塌一般在陡峭耸立的地形环境，根据多个公路边坡崩塌事件的调研分析，规模很大的崩塌主要发生在边坡高度大于30 m，边坡坡度在45°以上的陡峭斜坡上。破面岩石凹凸不平、节理裂隙发展也是重要形成因素。当然，其他地形条件也会发生边坡崩塌现象，但规模一般不大，因此需要针对上述地形条件的边坡，详细分析其稳定性。

1.2 岩石条件

岩质边坡，如若岩石自身强度不高，形成不连续，存在破裂等软弱层，则破坏往往是岩石最弱连接界面展开，顺坡向层状岩层容易产生剪切型破坏，碎裂散状岩层则易形成滑动型破坏。

1.3 构造条件

地质构造而言，是否存在地震和震动、岩土风化状况及出露位置等是关键因素，地震和震动是最大的安全隐患，受地震作用的惯性力作用，边坡的失稳和破坏往往是瞬时的。此外，斜坡岩层的完整也也是关键因素，自然的斜坡通常是不同构造和产状组合形成，如果岩层处于不利位置如倾向临空面、节理发育、节理被割切等，则为崩塌的形成创造了条件。

1.4 水的作用

地下水直接影响岩土的基本物理特性和力学特性，随着地下水位的变化，岩土的剪切力和法向力在变化，相应的最弱破坏面也在不断地变化，如果边坡中某些微裂缝存在，则地下水的存在严重削弱结构抗力，并形成静水压力增加裂缝的开展。

1.5 其他因素

边坡崩塌除了上述内在因素在，还有外在因素的影响：首先，边坡不合理的堆载会诱发边坡的失稳，当边坡上的堆载荷载处于滑动面以内时，其作用就是增加滑动外界力，引发滑动失效。其次，施工爆破具有极大的瞬时冲击，如果对边坡岩层掌握不准确，导致爆破位置选取不当，很容易引发大面积的滑塌，不仅威胁施工人员安全，同样需要较大的代价进行后期的边坡整治，爆破常见于边坡施工中，同样需要引起注意。最后，雨水冲刷则是道路运营中的长时间作用问题，如果边坡雨水排泄不合理，雨水的渗入和长久冲刷会改变岩土特性，进而引发边坡安全。

2 公路边坡崩塌防护设计原则和方法

2.1 防护设计原则

设计需要在保证边坡崩塌失效概率很低的情况下，经济地选择相关防护设计措施，保证边坡的安全稳定。因此，边坡的防护设计应遵循以下基本原则。

首先，应该以就地取材、以防为主、方便施工的原则制定防护方案。防护方案充分利用建造区域的材料和措施，以避免产生边坡崩塌为主要设计导向，同时方便施工施工，减少建造成本。

其次。深度调研，制定科学防护方案。防护方案的确定应该以实际地形、延性、地质条件为基础，同时需要掌握建造区域的实际环境特性，科学选择材料、工艺和建造工法，不可随意减少必要的防护措施，也没必要进行非常保守设计。

最后，内因和外因同时治理。引发边坡崩塌失稳的内在因素如岩土特性差、地质构造复杂处于断裂带、地下水发达等，需要进行必要的岩土加固、地下水排放等；同时，也需要特别关注外在因素如堆载、爆破、雨水冲刷等，避免滑动面内的堆载，爆破选择适宜的途径和位置，建造完成后进行边坡表面排水防护等。

2.2 边坡崩塌防护方法

边坡崩塌的防护可以从表层防护和深层加固防护两个方面进行[4]：

（1）表层防护加固

表层防护也称破面防护，由于公路边坡的表层经常受到降水和环境荷载等作用，因此其表层很容易受到破坏，而一旦表层破坏，就会影响到边坡的内在构造和稳定，因此，需要通过在破面设置措施固定路基边坡，达到稳定性要求。对于岩石面边坡，则可以采用框架梁、喷浆、破面护槽等混凝土或者浆砌块石破面加固的方式，在边坡上形成破面固定骨架，以提高边坡的表面粗糙系数，减缓水流，稳定边坡。常用的破边框架加固类型有石拱形、预制块型、六边形等，这些除了稳定边坡，还能增加一定的美观效果。

对于非常陡峭的岩体边坡，则需要进行表层岩体的修理，使得岩体向外倾角不大；并通过支撑、支护和嵌补等方式，对于本身就存在很大安全隐患的岩体边坡进行必要表层加固防护，见图1，并同时深层加固防护手段。

图1 陡峭边坡的表层防护

（2）深层加固防护

对于边坡崩塌稳定性问题非常突出的，以及边坡非常陡峭的，需要进行边坡深层次的加固防护设计，提高其稳定性。常见的深层加固防护有土钉加固、锚杆加固、锚索加固和注浆加固等。土钉、锚杆、锚索都是采用预应力方法将边坡施加压应力并锚固到稳定的岩层上，使得边坡与稳定岩层形成整体；注浆加固则是通过改变边坡组成成分和特性，使得边坡与新注入材料形成整体连接。

3 工程案例解析

某山区公路的建设面临复杂的地形环境，因此需要大面积的路基开挖，某标段在路基开挖过程中出现了很大的崩塌堆积体，由于线路建设直接在崩塌堆积体不足10m地方，而边坡高度达到40 m。前期通过对边坡初步的稳定分析，在运营施工过程中存在很大的边坡失稳崩塌的风险，需要在施工中进行必要的防护加固，见图2。

图2 道路边坡崩塌体现状

根据对该区域岩土状况和地质条件的调查，本区局部地形较陡，边坡主要由粉质粘土、强及中风化花岗岩构成，易诱发局部崩塌等不良地质现象，长期暴露易受冲刷，影响整体稳定水理性差，因此设计采用：（1）上破面坡度削弱减载；（2）中下破面采用锚杆、锚索强加固方式处理,同时配合表层正方形框架梁加固；（3）进行地表排水和截水的治理方案。

首先，上破面坡度削弱和减载，对于突出高坡度区域，采用削弱方式形成统一的防护破面，并在上下边坡连接处采用浆砌块石防护，上边坡清除不稳定的土方使得破面卸载，并让自然植被生长，保证边坡稳定、美观和自然性；其次，采用锚杆和锚索让中下软弱的边坡通过预应力锚索固定到稳定的岩层中，从而使得其变形受到约束，整体保持稳定平衡；最后，根据调查，区域内的边坡地下水较为发达，设计中需要采用有效的排水措施，疏排边坡地下水，增加边坡的稳定性。

根据设计检算，采用锚索框架，锚索设三排，长20 m；锚索采用普通拉力型预应力锚索，锚索体直径φ150 mm，注M30水泥砂浆；锚索主筋采用φ15.24 mm强度为1 860 MPa的6束高强、低松弛预应力钢绞线，设计吨位600 k N。锚索框梁梁截面尺寸为0.5m×0.5 m，嵌入深度为0.40 m，正方形，C30混凝土灌注，配合高边坡的整体防护。就能达到整体稳定性效果。

排水设计分别在坡顶设计截水沟，在破面设置排水沟，并在坡底设置截水沟，最大程度减弱雨水和地下水对边坡稳定的潜在威胁。

通过边坡防护实时，边坡崩塌问题得到了解决，防护实施效果良好。

4 结语

边坡崩塌对山区公路的运营安全和稳定形成了直接威胁，严重的将直接淹埋道路并摧毁车辆，具有很大的安全隐患，因此需要在施工或运营中进行防护处置。论文详细探讨了山区公路边坡崩塌的影响因素，从力学机理上分析了影响原因和过程；并提出进行边坡崩塌处置的设计原则和方法，不仅需要进行表层加固防护，还需要进行深层加固，使得边坡稳定能够得到控制。最后结合以实际工程案例，分析了边坡崩塌的处置和防治措施，防护效果良好，可提供工程参考。

[1]赵晓峰.山区公路边坡崩塌的成因及处理[J].土工基础,2016(5): 563-565.

[2]黄勇,陈晓光,刘涛,等.天山公路边坡崩塌破坏模式及防治对策研究[J].公路交通科技(应用技术版),2008(S1):257-279.

[3]尹文锋,陈长胜,尹祖超.山区公路边坡防护技术研究[J].人民长江,2011,42(20):13-15.

[4]叶金圳.林区公路路基边坡崩塌原因与防治[J].福建林业科技, 2003(4):35.

U418.5+2

B

1009-7716（2017）06-0177-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.052

2017-03-16

闫忠梅（1980-），女，陕西安塞人，工程师，从事农村公路建设管理工作。