公路路基设计的边坡防护问题研究

2021-03-04程春龙

运输经理世界 2021年1期

程春龙

（镇巴县农村公路事业发展中心,陕西汉中723600）

0 引言

路基边坡是构成路基横断面几何形状的重要部分，填方路基边坡构成稳定路基横断面几何形状，稳定的填方路基为路面结构承受汽车荷载提供保证。挖方路基开挖改变山体稳定状态，而边坡可以保证公路安全使用。我国高等级公路建设起步较晚，随着经济建设发展，高等级公路为满足车辆安全舒适运行，必须保证具有较高的平纵线形指标。另外，路基边坡破坏对公路使用造成的影响日益凸显，由此本文研究分析路基边坡稳定性，采取有效抗滑加固方案，并形成系统边坡治理方案。

1 公路路基边坡防护的意义

公路建设中路基与地面高差形成边坡，为保护路基边坡采用边坡防护。公路建设是国家重要基础设施，其对沿线地区生态环境等产生很大影响，因此我们需要在公路建设中寻求降低破坏的方法[1]。由于公路边坡具有复杂性，人们提出了工程结合植物的防护方法。生态边坡防护是将植物与工程防护结合的工程技术，如何设计经济合理的边坡防护形式、避免边坡病害、增强路基路面稳定性成为研究的热点。

随着西部地区公路建设的发展，由于边坡设计不合理，边坡开挖后产生滑坡，进而延误工期。而黄土高边坡稳定性分析设计对公路安全运营具有重要意义，我国黄土主要分布于陕甘宁等地，黄土地区沟壑纵横，滑坡等不良地质现象分布广泛，这给黄土边坡稳定性防护设计带来了很大困难。公路路基边坡稳定性与防护效果直接影响公路安全，随着我国高等级公路建设快速发展，由于地形条件限制形成大量黄土高边坡，因此研究加强公路路基边坡防护施工技术具有重要意义[2]。

2 公路路基边坡防护设计要求

公路挖方路基边坡具有较好稳定性，由于长期受自然环境作用，如雨水冲刷发生力学性质变化，水流侵蚀边坡，造成边坡表面土体失稳破坏；路基边坡表面形成膨胀收缩循环，导致强度衰减剥蚀[3]。另外，山区公路挖方边坡地表水流速快，常见病害包括边坡表层剥落等，不当的边坡防护造成防护体滑落，边坡表面受到自然环境影响无法避免。

高速公路深挖方路段边坡失稳分为突发性与渐发性，公路边坡防护形式根据材料造型分为植物防护、骨架植物防护等。边坡质量影响交通行驶安全性，路基受到自然环境影响存在安全隐患，因此路基边坡设计要确保方案合理性，路基边坡防护设计要遵循保证质量与安全节约的原则。路基两侧边坡防护施工区域较大，边坡防护设计要通过合理绿化方案提升路基生态效果。路基边坡防护设计时，设计人员应合理规划项目，考虑气候环境等因素，提升边坡质量与经济效益。挖方路基边坡长期暴露在自然界中，在自然因素作用下会引起边坡岩土结构分崩离析，如边坡表面形成滑塌等，因此工作人员要做好充分的表排水工程，采取有效的坡面防护措施。

3 公路路基边坡防护技术

公路路基边坡防护分为坡体与坡面防护，坡面防护是边坡防止坡面冲刷采用的工程措施，坡体防护是针对局部失稳设置的支挡结构，常用措施包括加固支挡等[4]。坡体加固工程技术包括抗滑桩、挡土墙等，黄土高边坡刚性防护措施造价较高，柔性防护措施不断涌现，主要有锚杆框架梁等。

抗滑桩主要是嵌入稳定岩体中，用桩身传递土压力至稳定岩土体结构物，其优点是抗滑能力强，目前被广泛应用于各类边坡防护工程。对于规模巨大的边坡，施工多采用抗滑桩稳定坡体。抗滑桩具有桩位灵活、施工工艺简单、抗滑能力强等特点，其适用于巨型滑坡及高边坡治理工程，滑坡推力达50t 以上可采用抗滑桩。抗滑桩应设置于滑坡前部，以承受水平荷载为主[5]。挡土墙是防止坡体变形失稳的结构物，传统挡土墙依靠自重平衡土压力；石砌筑挡土墙是常用形式，相比抗滑桩抗滑能力较低。挡土墙基础开挖量较大，施工中多采用分段跳槽开挖。挡土墙是滑坡治理中常用的支挡建筑，推力小于500kN/m 可作为主要治理措施。

土钉墙由被加固土体、金属杆件及混凝土面板组成，抵抗墙后传来土压力。由于地形条件限制，黄土路堑高边坡上部建跨线桥等构造物，土钉墙技术在建筑基坑边坡支护中应用广泛，加固边坡高度为15m内。另外，土钉墙是土钉与土体作用形成提高原土体强度的复合土体，直立土钉墙在坡顶承载力提高，土钉墙受荷载影响不会发生素土边坡滑塌。土钉墙工作性能体现在变形较小，土钉内拉力分布不均衡。锚杆框架梁支护由锚杆与附属绿化工程组成，锚杆可根据边坡条件选用预应力锚杆，设计多采用钢筋混凝土框架，非预应力锚杆支护机理与土钉墙相同[6]。

黄土高边坡坡面冲刷破坏需采取工程措施进行防护，而坡面防护技术分为工程与植物措施，工程措施包括骨架防护等形式。浆砌片石护面墙采用片石砌筑防护形式，优点是结构简单，用于坡率1∶0.5～1∶1坡面，墙体宽40～60cm。设置护面墙可防止降水沿坡面下渗，但工程中由于护面墙开挖高度大，因此对坡面松散土体组成不能起到防护效果。另外，骨架护坡采用浆砌片石砌筑成菱形骨架，用于坡率1∶1 土质坡面，骨架护坡能够改善路容景观效果。此外，黄土层中植草效果较差。

4 公路路基边坡防护设计应用

路基是公路工程设计的重要部分，其质量会直接影响公路工程稳定性，进而使公路路基边坡防护设计方法不当造成工程破坏，其主要问题包括设计参数确定不合理等。由此，施工人员要针对路基边坡防护问题，注意合理选择边坡防护设计方法，保证边坡材料质量。科学的边坡防护设计方法是提升路基边坡稳定性的基础，常见设计方法分为工程与植物技术。植物防护设计通过植被覆盖路基边坡坡面土壤提升坡面稳定性，如土工格室结合三维网直槽防护设计、适用于酸性土质边坡的植生基质喷射技术等。公路路基设计中，设计人员必须结合所在地的地质条件等选择适宜的种植植物，并确保其成活率。工程防护设计方法分为工程防护与加固设计，坡面防护设计适用于公路路基基岩地质，路基边坡防护设计包括喷浆防护设计、浆砌片石防护设计等，具体需工作人员根据当地气候等实际情况进行合理选择。

公路路基边坡加固方法选用，需设计人员明确设计原则，选择适当的路基边坡加固方法，认真调查所在地地质条件，明确边坡范围等条件，采用预应力锚索提高岩体强度稳定性。常用的路基边坡加固设计方法包括边坡锚固设计等，其中格构加固边坡设计具有布置灵活等优点，可选择植草防护加固；边坡锚固设计适用于不稳定边坡施加预应力锚固。设计人员需结合工程施工情况合理确定路基高度等关键设计参数；同时，由于气候特征等外界因素会影响公路路基边坡稳定性，因此设计人员要灵活采用工程地质比拟法，运用经验数据对比法研究其相似性。另外，在公路边坡路基防护设计中，设计人员还要综合考虑环保要求，保证公路路基设计经济效益。

在公路路基边坡设计中，设计人员要注意调整设计观念，通过研究路基边坡施工数据修正设计方案，注意结合地质情况完善设计方案。设计路基边坡防护方案时避免过度设计，如植物根系生长导致路基土体内部出现病害。在边坡设计中，注意植物对边坡防护的影响，结合工程现场生态特性选择植物设计边坡防护，实现经济与社会效益。公路路基设计中防护材料选择非常重要，工作人员应选择恰当的边坡防护材料，如捶面边坡防护设计可选用混合土等材料，同时还要注意选择施工材料的经济因素等。