公路路基边坡破坏形式及防护措施探析

2020-05-28童心

工程技术研究 2020年6期

童心

（四川兴蜀公路建设发展有限责任公司，四川成都 610041）

1 路基边坡破坏概述

路基边坡破坏在公路工程表现为边坡的坡脚以及坡面冲刷。坡面遭受冲刷，主要来自大气降水对边坡的坡面直接冲刷与坡面径流的冲刷，进而使路基边坡沿着坡面流水方向形成冲沟，冲沟在水流的不断影响下会不断发展，最终使得边坡被破坏。边坡被破坏之后，会出现路面塌陷的问题，影响行车安全。路堤在河滩滞洪区内或者沿着河岸修建时，会受到洪水影响，容易冲毁路堤坡脚，破坏边坡。路基边坡与路基填充材料以及路基的压实度、路基的高度等关系密切。一般而言，砂性土边坡材料较之黏性土更容易因为冲刷受到破坏；高边坡较低边坡更容易出现边坡破坏的现象；压实度越高，越耐冲刷。

冲刷破坏的问题一般在平缓土质边坡上比较发生，比如砂性土、黄土、亚黏性土等类型的边坡。降水以及风化条件下，沿着坡面径流方向，会形成较多水冲成的沟渠。同时因为冬季积雪现象常见，导致坡脚较为湿软，路基的强度也会随之下降，上部土体在没有支撑的情况下，会发生塌陷现象。公路投运时，汽车行驶过程带起的雨雪水，对于坡脚也会有冲刷作用。

2 路基边坡破坏形式

2.1 滑动型

在路基挖方路段，尤其是在深挖的石质地段，因岩层的外力作用，会使路基受到剪力作用，沿着岩层软石会发生顺层的滑动，进而导致坍塌问题发生。若是施工使用爆破开挖的方式，则会对原岩体稳定性造成破坏，在基岩上会存在岩屑层以及岩石堆等松散的堆积物，这些堆积物会沿着岩层理面或者断面层、节理面出现坍塌的现象。

2.2 落石型

受到岩层断面及层里、节理等影响，发生裂隙发育，被大小不同的裂面分离成软弱短块。裂隙张开程度，肉眼是难以察觉的，日常进行养护的过程中也较难发觉，从而出现渗水、冻融问题，导致岩石持续发生细微移动，裂缝也因此加大。夏季时，因为雨水会经常性地填充在裂缝中，进而有侧向的进水压力，最终导致坍塌出现。一般在裂隙发育下的岩体或者硬岩下的软弱层，更容易出现落石坍塌。落石坍塌会对行车安全形成威胁，需要严格进行控制。公路养护工作展开的过程中需要加强巡视工作，尽早发现问题，预前进行控制。

2.3 流动型

流动型坍塌主要是因为页岩、岩屑、土砂等松散沉积土，因为降水导致被冲刷，进而出现流动，最终发生坍塌。雨季出现的坍塌情况多为此种，在公路养护工作展开时，这一坍塌问题容易被发现，需要及时进行预防。

3 路基边坡防护措施

路基边坡防护主要是坡面防护，旨在避免边坡表面不受风力、气温、日照、水体的破坏，以此使得边坡稳固性得到保障。我国公路建设及养护中，对于坡面防护是极为重视的，主要包含有工程及植物两种防护措施。在路基土石方施工过程或者完成施工后，需要对路基边坡展开防护。边坡防护施工必须保证时机恰当，且能够为边坡风沙、气温、雨水等破坏进行预防，保证坡面的稳定。

3.1 植物防护

植物防护一般是对坡面进行草皮铺设，或者进行灌木或草类种植，利用植被将边坡覆盖住，植物根系能够对边坡进行加固，以此来对路基边坡进行保护，能够避免边坡受到地表径流、大气降水冲刷影响。植物防护中植物是最为关键的，因此要根据工程实际含水量和水质、气候等条件，选择合适的植物，既易于成活，且能够便于进行养护，同时成本相对较低。植物在覆盖地表的情况下，径流以及降水冲刷作用会得到减缓，同时植被的根系和土层能够紧密地联系在一起，这能够为地表层的土壤提供稳固作用，以此使土层得到稳定，抵御土层发生坍塌以及被冲刷的情况。另外，植物防护能够使得环境得到美化，不仅在视觉效果上较为良好，而且汽车排放污染也能够得到有效治理。铺设草皮进行防护，于土质边坡中应用更为适合，草皮厚度最好能够保证为10cm 左右。至于规格上的大小要根据施工情况进行确认，最好能够选择块状或者带状的草皮。根据具体情况选用平铺以及叠铺、方格等形式，坡脚向上进行铺钉，使用尖木或者尖竹在边坡上加固。种草进行边坡防护则更为适于边坡较为稳定、同时坡面冲刷的情况不严重的路基边坡上，种植中，草籽要均匀地撒布在完成清理的土质边坡上，保证养护工作全面、有效。路堑较为陡峭的情况或者路堑相对较高的情况下，可以在完成实验的情况下，将肥料、草籽、有机泥浆混合在一起，同时喷射至坡面位置。灌木或者树木的防护方式更适合在土边坡栽植中应用，种植中要注意到施工季节，同时树种要易成活、耐寒及耐旱。不过在相关规定中明确，一级公路和高速公路的边坡不能进行乔木种植。

3.2 工程防护

工程防护主要在草木无法或者难以成长的岩石边坡表层应用，一般防护形式有框格、喷浆、锤面、护坡、护墙等，主旨是为了在边坡上形成地形阻碍，使边坡表面粗糙系数提升、水流速度下降。框格的造型具有多样性，比如六角混凝土块、浆砌片石、浆砌片石拱形等。框格在路基边坡提供防护的过程中，对于路容亦有美化作用。不过因为边坡镶槽的过程中，镶进的施工难度较大，所以框格这一方式目前仅有互通式立交、景点周围使用。框格施工之前，需要对坡面之上的杂物进行清除，比如杂质、松动石块等。锤面及抹面防护，因为使用寿命相对较短，公路边坡防护中使用相对较少。在路基相对较为低时，可以选择抹面的防护形式，同时掺杂草籽，除了能够有防护效果，还有绿化效果。喷射混凝土防护则在边坡风化现象普遍的地区使用，对于岩石裂隙发育及坡面完整性差的边坡也较为适用，主要原理是将岩石的缝隙进行封闭，一方面阻止坡面及降水侵入其中，以此对裂隙侧向水压进行抵御，预防边坡风化现象，进而避免边坡坍塌情况出现。另一方面，为了预防水泥混凝土出现硬化收缩的情况，或者发生裂隙、剥落现象，进行混凝土的喷射施工之前，要选用高强度土工格栅或者菱形金属网，通过锚杆在边坡上固定。护面墙防护则是保障容易被侵蚀或者较为破碎的土质边坡，这能够使得大气影响降至最低，同时对降水、冲刷的问题也能够进行预防，在防护工程中是使用最多的一种形式。护面墙除自身重量之外的荷载一概不负担，形制上具有孔窗式、实体式、拱式等。

4 路基边坡防护工程实例

4.1 工程概况

拟建路段原为县乡道路，按等外级公路标准建设，釆用碎石路面，路基宽3～4m。道路技术标准低、平纵线性差、无超高加宽，路基宽度窄，路面结构强度低，交通安全设施匮乏，地质灾害频发，断道情况时有发生。拟变更段落长约1km，原施工图设计采用三级公路标准，设计速度30km/h，路基宽度7.5m。段内最小平曲线半径75m，最大纵坡7.7%，最小竖曲线半径：凸形R=900m，凹形R=1300m。根据地形情况，原设计在该段落路线右侧设置了较多的挡防措施，其中K15+370～K15+507、K15+561～K15+585、K15+671～K15+702、K15+734～K15+760、K15+816～K15+882、K15+888～K16+270、K16+318～K16+375为衡重式路肩墙，长度665m；K15+760-05，816 为桩板墙，高25m，桩径2m，长度56m，路线左侧主要为挖方，中心最大挖高6.7m，最高挖方边坡22m，挖方共3.3 万m3。

4.2 变更原因

根据四川兴蜀公路发展有限责任公司中的相关要求，K15+397.952～K16+300 沿线路段相对较为陡峭，边坡的岩质破碎，风化作用强，地震发生频繁，在整体公路工程建设中条件最为复杂、工程施工难度最大。在完成勘察设计之后，该段多处下边坡发生危岩崩塌的情况，下边坡缺口较多，垂直落差大，导致部分原设计中的路肩墙、桩板墙无法施行操作，为了本次项目的顺利展开，需要进行改路断路线调整。

4.3 工程变更原则及技术标准

原则上通过对局部路段的限速，使得平纵技术指标降低，以此来提升工程可靠性及减小工程规模，同时调线后道路不能够出现报废工程；对已有道路外侧的缺口进行控制，内侧则尽量减小边坡开挖高度。本次工程经过讨论，降低部分技术指标，按照20km/h 设计速度对平纵面线型进行控制，加强交通安全措施，增设标识、防撞护栏等，同时考虑到地质及地貌条件，项目技术标准如表1 所示。

表1 变更技术标准

4.4 工程变更方案

方案一：将路线向上边坡方向调整，加大上边坡开挖量，减少下边坡挡防结构。填方地段利用开挖路基挖方岩土进行填筑，边坡坡比为1∶1.5，挖方边坡坡度采用1∶0.3，边坡高度每间隔8～10m 进行一个碎落平台的设置，平台宽度为1.0m。坡面则根据岩石的破碎程度、岩性等情况，选用锚杆框架梁及主动防护网进行治理；下边坡采用混凝土挡墙进行边坡支挡。

方案二：适当调整路线，采用上下边坡防护措施相结合方式处置，填方地段利用开挖路基挖方岩土进行填筑，边坡坡比为1∶1.5，挖方边坡坡度采用1∶0.3，边坡高度每间隔8～10m 进行一个碎落平台的设置，平台宽度为1.0m。坡面则根据岩石的破碎程度、岩性等情况，选用锚杆框架梁及主动防护网进行治理；下边坡采用锚杆混凝土挡墙进行边坡支挡。在进行方案的实施过程中，要对原地面线进行测量，同时关注到气象预报，掌握雨讯状况。进行边坡施工时，要分级开挖，以机械开挖为主，人工施工作为辅助，禁止使用爆破开挖方式。路基防护施工要与路基土方施工同时进行，以此在雨季之前做好路基排水，保障路基及路面层强度。

后经现场实际开挖上边坡，查勘边坡稳定性状况等情况，综合考虑决定按照方案二实施，目前现场已实施完成，就现状来看，处置方案合理可行。