保沧高速公路路堑边坡病害防治措施研究

郄兵伟

文章以保沧高速公路路塹边坡为研究对象，从山区地质气候条件、路堑边坡坡体结构、病害类型、边坡变形破坏等方面，分析了路堑边坡病害发生、发展机理，并根据当地病害实际情况提出了相应的防治措施。实践表明，防治效果良好，取得一定成效，可为边坡养护工作提供经验借鉴。

山区公路;路堑边坡;坡体结构;变形破坏;病害防治

U416.1+4A170543

0 引言

随着近几年国家交通基础设施的不断建设，各等级公路在山区的通车里程日渐增多。公路路堑边坡病害多样化发展，这对公路养护工作提出更高要求。研究山区公路路堑边坡病害类型以及变迁形式，探究其发生机理，并针对性地提出相应防治措施，可为公路养护工作提供理论基础与实践经验。

对于路堑边坡病害方面的研究，国内学者展开了广泛探索。唐靖、胡田飞等人[1][5]分别以西格线、青藏铁路为例重点分析在泥岩状态下铁路路堑边坡病害发生机理及防治措施。张家慧、李萌、林明安、彭学军、涂圣武等人[2][4][6][7][8]借助数值分析软件分析边坡病害程度，并提出刷方减载与锚固结合的方式进行加固边坡，为预防边坡病害的发生提出具有针对性的预防措施。王浩等人[3]建立指标体系，借助模糊分析法评价边坡病害治理效果。

本文以保沧高速公路路堑边坡为研究对象，重点从山区地质及气候特点、路堑边坡坡体结构、病害类型、边坡变形破坏等方面全面分析病害发生、发展机理，根据当地病害实际情况提出相应的防治措施，丰富了山区公路养护工作经验，可为公路边坡养护提供良好范例。

1 山区地质分析

保沧高速公路地层结构复杂，地质多变。经过中新生代的新结构断块运动，构成多级断裂系，形成现在山脉迭起和断陷沟谷交错的布局。因为特有的地质格局限制，加之多条河流蜿蜒于山谷之中，河谷窄而深，两岸边坡陡峭，这样的地质地貌对于公路建设与布线均存在一定的限制。

该山区地处我国华北地区，位于中纬度沿海与内陆交接地带，地势西北高、东南低，从西北向东南呈半环状逐级下降。高原、山地、丘陵、盆地、平原类型齐全，从西北向东南依次为坝上高原、燕山和太行山地、河北平原三大地貌单元。

分析该地区地层，基本涵盖了志留系（S）、侏罗系（S）、白垩第三系（E）、第四系（Q）等多个地层。在第三系砂岩水平层中的疏松砂砾岩、粉砂质页岩与第四系重点散布河谷与山坡残体，高速公路所处区段属于边坡岩土种类。

通过查阅我国地震局相关标准资料可知，该高速公路所处地区地震动峰值加速度值是0.25 g，依照相关划分标准属于八级地震基本烈度。

2 路堑边坡坡体结构分析

依照路堑边坡物质成分、风化情况、岩土体组成成分与其强度等进行综合分析，对边坡工程种类进行归类，主要包括土质及类土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡、复合结构边坡等。各边坡特性具体分析如下：

（1）土质及类土质边坡

土质边坡主要是指由土类物质构成的边坡主体。由于土类物质分布情况不同，土质边坡可以分为均质土边坡与类土质边坡。两者各自的典型代表分别是第四系坡残积黏土层边坡与河流高阶地沙卵石土边坡。

（2）岩质边坡

岩质边坡主要是指由岩体构成的边坡主体。依照岩体风化破碎程度与结构面不同进行综合分析，岩质边坡可以划分成三类，分别是岩石边坡、破碎岩石边坡、顺层岩石边坡。其典型代表是志留系炭质板岩边坡与白垩系粉质砂页岩边坡。

（3）二元结构边坡

二元结构边坡主要是指边坡主体由上下两层构成，一般表现为下层是岩体上层为覆盖土体，岩石与土二元接触形成边坡主体。其代表边坡为第三系砂砾岩边坡，该类边坡由于组成材料的特殊性，岩土极易轻微膨胀，诱发边坡病害发生。

（4）复合结构边坡

复合结构边坡具体是指上述3种边坡复合而成的坡体，其表现为上述3种边坡各自的特性并相互影响干扰。依据各边坡复合位置可以分为垂直方向复合边坡与水平方向复合边坡。

经过实地调查，并翻阅当地工程资料，该山区高速公路路堑边坡共有80处左右，其中土质边坡及类土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡、复合结构边坡4种边坡各自所占比例分别为20%、35%、35%、10%。统计分析边坡高度，分别以40 m与50 m作为分界点，<40 m的边坡所占比例为50%，40～50 m的边坡所占比例为30%，>50 m的边坡所占比例为20%。

3 病害类型分析及表现形式

保沧高速公路边坡体开挖与防护工程进行时，统计病害种类并进行划分，大致分为3种，依次是坡面变形、边坡变形、坡体变形。

3.1 坡面变形

这种病害多发于土质边坡及类土质边坡、二元结构边坡，主要是因为坡体组成成分受到大气气候的影响，坡面风化严重，造成落石、溜塌等现象，常常形成深度为1～2 m的沟壑。加上当地雨量充足，暴雨情况较多，坡面冲刷是坡面变形的主要因素。

3.2 边坡变形

边坡出现变形主要是岩土体强度差、岩体结构不强、边坡水分占比大、构造面不合理等原因导致在边坡开挖时形成的结构面变形。一般变形破坏深度范围在5～8 m，未超过10 m，常见边坡变形有坍塌、崩塌、滑坡等现象。

3.3 坡体变形

坡体变形主要是边坡工程中地质环境影响与岩体结构不适宜等因素形成的贯通且有很大延伸的侧向高速公路的结构面，严重时会出现坍塌、滑坡、错落、崩塌等坡体失稳现象。

3.4 边坡病害在工程建设中的具体表现

（1）陈旧滑坡体复活变形与破坏

一般路堑边坡需要贯穿陈旧滑坡体前，这样极易造成陈旧滑坡平衡性差，经常也由于堑坡坍塌，对滑坡中后部形成牵引作用，使得滑坡推力急剧增长，时间久了会引起陈旧滑坡体复活变形与破坏。

（2）坡残积层滑動变形与破坏

若坡残积层较厚时，加上基岩顶直接与空气接触，受到气候降雨与地下水两者综合作用，会诱发上覆坡残积层顺着基岩顶方向出现滑动与破坏。

（3）顺层岩石边坡滑动变形与破坏

在岩石边坡岩层产状侧向高速公路方向时，受到应力不足的夹层与地下水的影响，路堑开挖架空岩层，使得岩层支撑不足，诱发岩体顺着岩层层面滑动变形与破坏。

（4）破碎岩石边坡滑动与破坏

在设计路堑边坡时通常设计通过构造破碎带，受到区域场地构造作用，岩体结构破碎，岩性应力不足。路堑开挖使岩体各应力平衡态被打破，若此时出现倾角裂面或夹层应力过小，后期再受到气候降雨与地下水的影响，会加速破碎岩石滑动变形与破坏的进程与规模。

（5）不利结构面组合的楔体变形与破坏

岩石路堑边坡若岩体原来就有裂缝，随着时间推移，其裂缝逐渐发展，并且存在倾向临空的不利结构面，各不利结构面互相作用形成楔体，楔体所受应力不均衡，极易造成楔体变形与破坏。

（6）微膨胀性岩体变形与破坏

因第三系砂砾岩沙泥岩边坡特性，岩体具有轻微膨胀性，路堑边坡开挖后直接与空气接触，因水分变化幅度较大，岩体易膨胀收缩，造成崩塌现象。

（7）易滑地层边坡变形与破坏

因边坡地质条件不好，所能承受强度小，该类边坡极易出现滑坡现象。在路堑开挖后，岩体临空并与空气直接接触，加上岩性相对较软、破碎严重、风化剥蚀程度高，对各类动静水压效果产生正向促进作用。

若防护工程做不到位，会使路堑边坡变形与破坏，其规模大小不一。

（8）高陡边坡坡脚应力集中变形与破坏

对于高陡边坡，由于坡脚应力集中程度高，若坡脚岩体应力不足或结构面设计不合理，受到地下水的影响，高边坡变形与破坏现象会时有发生。

4 边坡变形破坏分析

路堑边坡病害规模大小不一，边坡变形破坏迁移变化有多种变迁方式，主要包括脱落、落石、坡面溜滑、坍塌、边坡溜滑、少部分崩塌、崩塌、滑坡、错落、倾倒等多种表现特征。具体分类如表1所示。路堑边坡病害常常是由一种或者多种变形变迁方式组合而形成较为复杂的病害现象。其具体变迁方式见图1。

影响路堑边坡病害变迁方式的因素复杂多样，常见的可以归纳为如下几种：岩土特性、地下水性质、边坡体积形状、地质条件、岩体应力、结构面分布、坡度

大小、边坡高度、边坡走向等。在实际工程项目中要结合项目情况，深入调查研究后综合分析边坡病害变迁方式。

5 病害防治措施

通过上文对路堑边坡病害种类与坡体病害变迁形式的分析，在保沧高速公路边坡设计时，要充分考虑病害产生机理，结合实践经验，对边坡病害做出相应预测及概率计算。具体要做到剖析边坡病害种类、变迁方式、病害机理和预测病害规模及危害程度，重点提出相应的预防措施。具体见表2。

6 结语

本文主要以保沧高速公路路堑边坡病害为例，探究山区高速公路路堑边坡病害防治措施。重点分析各病害类型及其形成原因、变形破坏变迁方式，根据各自的成因提出相应的防治措施，取得如下成果：

（1）通过实地调查高速公路路堑边坡病害，结合多年实际工作经验，分析山区气候及地质条件，将边坡病害划分成坡面病害、边坡病害、坡体病害等。

（2）针对边坡病害类型分析其变迁形式，并总结具体表现形式，概括总结为风化剥落、掉块落石、流石流泥、滑塌、坍塌、崩塌、错落、滑坡等多种形式。

（3）综合考虑路堑边坡病害种类、各自成因、变形变迁形式等多个方面，提出针对性预防与治理措施。

[1]唐 靖. 西格线DK81～DK82路堑边坡病害治理方案研究及施工方法[J]. 信息化建设，2016（2）：69.

[2]张家慧，郭林泉，聂 彪. 营运中的高速公路高路堑边坡病害分析与加固处治实例[J]. 公路交通科技（应用技术版），2013，9（1）：29-33.

[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，2014，22（5）：936-943.

[4]李 萌. 汉宁高速公路路堑边坡病害成因分析及处治技术研究[D].西安：长安大学，2015.

[5]胡田飞，杜升涛. 青藏铁路多年冻土区路堑边坡病害特征及防治措施分析[J/OL]. 铁道标准设计，2015，59（11）：26-31.

[6]林明安. 高速公路路堑滑坡成因分析及应对措施[J]. 铁路工程技术与经济，2017，32（1）：32-36.

[7]彭学军，问建学，韩孝峰. 高速公路高边坡病害防治思路及实例分析[J]. 公路，2017，62（6）：39-43.

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