高速公路路基边坡的滑塌防护设计研究

周玮

（湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

随着我国高速公路项目工程建设规模的不断扩张，很多高速公路工程需要在一些相对比较复杂的地形地质环境下开展，因此对项目工程设计单位提出了更高的要求。由于此类路基边坡的高度较大，如果对项目工程设计质量没有进行严格控制，会直接影响到边坡结构的安全性和稳定性，因此也会对高速公路项目工程的通车质量产生直接的影响。对此，相关工程设计单位需要针对高速公路路基边坡滑塌防护设计工作内容加以充分重视，有效保证高速公路路基边坡结构的安全性和稳定性。

1 工程概况

该项目路线起于沪昆高速金鱼石主线收费站以西2.14km（HKK990 ＋193）处，设置王仙枢纽互通与其进行交通转换，路线沿西南方向布线跨渌水，于东富镇东富村新建瓷城互通与G320 莲株路相接。该项目第二合同段路线全长93.158km，连接线长4.274km/1 条，主线共设桥梁17752.2m/48 座(含互通主线桥)。针对该段高速公路路基边坡滑塌问题进行分析和研究，工程施工单位结合地区的地质条件情况，有效提出公路工程路基边坡滑塌标准防护设计工作方案，保证公路工程通车的安全性和稳定性。

2 高速公路路基边坡滑塌形式与产生的主要原因

2.1 边坡滑塌形式

第一，滑动型滑塌边坡。主要是因为岩体结构受到外部压力或其他应力作用的影响，造成结构的内部受力产生变化，逐渐朝着缝隙位置产生整体性移动，当达到极限状态下会出现比较严重的地质滑坡情况。其中，比较常见的外力影响因素主要是岩体结构产生松动等问题，当岩体外层受力作用较大时，会进一步带动周围的岩体结构继续产生整体性滑动进而会衍生出更加严重的滑坡事故。

第二，落石型边坡滑塌。在高速公路边坡位置经常会出现大块落石滑塌问题，这种岩体滑塌事故通常情况下会发生在一些比较坚硬的岩石层下方位置，主要是以软弱的地质条件为主，同时边坡的表面位置比较陡峭。岩体结构内部由于受到裂缝和其他受力作用的影响会出现分割情况，进而会形成体积差异性较大的块石材料，在受到外力的作用条件下会造成边坡整体滑塌，所产生的危害非常严重。

第三，流动性滑塌事故。这种边坡滑塌事故主要是因为一些比较细小破碎的岩体滑落所造成，这种条件下的土质边坡，或风化程度比较严重的大面积岩体比较明显，边坡的表面经常会产生大量的松散碎石，当外部出现强降雨天气环境时会受到水体冲刷的作用以及影响造成边坡滑塌事故。

2.2 边坡滑塌的主要形成原因

2.2.1 内部因素

首先，因为岩体结构自身条件特点所产生的影响，边坡内部会存在大量的砂土材料，由于表面和内部的砂土材料脆性程度相对较高，在高速公路工程施工当中，由于受到不同地区地质条件因素的影响，会产生基础面滑动等情况。其次，部分岩石边坡经过长时间的风化以及外部环境的影响，会出现大面积的裂隙，比如地震灾害等，受到惯性影响造成稳定性下降，以及出现比较严重的垮塌安全事故。最后，由于地下水位过高，边坡稳定性下降会造成某些区域地下水位逐渐升高，在进行高速公路路基施工过程中，如果降水排水工作没有落实到位，地下水会对岩石缝隙造成严重的冲刷和影响，对岩石的剪切力作用也会进一步上涨，最终会造成边坡滑塌事故。

2.2.2 外部影响因素

高速公路路基边坡位置，如果存在大量重物堆载等情况，边坡整体质量上涨很容易出现边坡滑塌情况。当外力超过边坡坡面整体荷载重力和摩擦力之后会造成滑坡整体下滑，出现比较严重的安全事故。在对边坡进行爆破作业过程中所产生的冲击力也可能造成岩石破碎，对公路边坡上部松动的岩石产生比较严重的影响，甚至会出现大面积滑塌情况。如果爆破过程中所选择的爆破点位错误，也容易造成岩石松动和破碎，直接影响到边坡结构的稳定性。除此之外，由于车辆压力和降雨等方面因素影响，也会对边坡的稳定性造成比较严重的干扰进而形成滑塌事故[2]。

3 高速公路路基边坡的滑塌防护设计工作要点分析

3.1 路基防护及支挡设计

在路基防护和支挡设计工作过程中，需要有效遵循安全、经济、实用以及美观的设计工作原则，有效保证路基防护结构，使得设计工作科学、合理，充分发挥出支挡结构的功能，保证路基边坡的安全性。路基防护工作过程中，所采用的生态防护方法主要是以喷播种草防护方式为主，需要充分遵循恢复自然景观的防护工作原则，有效建立起以生态保护工作原则为基础的指导结构形式，通过人工种植大量的乡土树木或者草木，并且为植被提供出更加适宜的生长环境，以此来有效保证与自然环境之间形成有效协调，对边坡结构形成良好的加固处理作用和效果，不但提高了路基防护效果，同时在美观性方面也得到了充分保证。

3.2 坡面防护设计

填方路基边坡设计如表1 所示。

表1 填方路基边坡设计

3.2.1 路堤边坡防护设计

填方路堤根据基底地形、土质、地下水发育情况、填料物理力学指标以及填高，确定相应的基底处理方式和边坡坡率。一般路段原地面清除表土厚度按0.3m 计算，如原地面潮湿，采取工程措施，保证压实度。当地面横坡或沿路线纵向坡度陡于1∶5 时，填筑前应将原地面挖成宽度不小于2m、向内倾斜的台阶；当地面横坡陡于1∶2.5 时，对路堤进行整体式滑移的稳定性验算，根据计算结果确定采取的处理方案。当边坡高度H≤12.0m 时，坡率为1∶1.5，采用流线型横断面型式；当边坡高度12.0m＜H≤20.0m 时，采用台阶式横断面型式，8.0m 以上边坡坡率为1∶1.5，8.0m以下边坡坡率为1∶1.75，采用折线型边坡。边坡护坡道宽1.0m，均设外倾横坡3%。 边坡平台宽度为2.0m，设外倾横坡4%[3]。

3.2.2 防护方法

边坡高度H≤3.0m 的填方路段采用喷播植草防护；边坡高度3m＜H≤6m 的填方路段，采用三维网植草罐护坡防护；边坡高度H＞6m 的填方路段，采用人字形骨架护坡防护；对于路堤边坡高度H＞20m 路段，进行稳定性分析和验算，进行工点设计。沿河浸水路堤及跨河流或沿河流纵向布置的桥梁桥头路段，采用M7.5 浆砌片石满铺护坡，基础埋置深度应满足冲刷要求[4]。

3.3 路堑边坡防护设计

挖方边坡需要基于岩土项目工程的地质条件、水温条件特点，结合区域周围环境景观条件、岩土层状产出节理发育程度等，有效确认边坡的开挖坡率以及防护工作方式。在有效保证边坡基础结构稳定性的条件下，尽可能选用更加绿色环保的生态防护方法，有效降低各种废弃物的生产量，同时保证防护工作完成之后的边坡景观和周围环境之间形成有效融合。该项目全线采用预制混凝土拱形骨架防护，减少了设备和人员的投入，能有效缩短工期，提高工程质量和外观效果，节省全线石料的使用，减少了质量通病等问题的出现，贯彻绿色公路原则。边坡分级高度原则上为10m，但当边坡高度H≤12.0m 时，仍按一级边坡处理，特殊路段可根据防护支挡型式灵活处理。边坡平台宽度为2.0m，设内倾横坡4%。如图1 所示。

图1 边坡镜像结构

3.3.1 防护方法

边坡高度H≤3.0m 的土质挖方路段采用喷播植草灌防护；边坡高度3m＜H≤6m 的土质挖方或耐冲刷性差的岩石边坡路段，采用三维网植草灌护坡防护；边坡高度H＞6m 的挖方路段，采用“人”字形骨架护坡防护；对于路堑挖方边坡高度H＞20m 土质边坡路段，采用锚杆框架梁防护；在硬质岩挖方路段，若边坡岩石破碎，存在岩石碎落，采用锚杆框架梁植草防护；若边坡岩体完整性好，整体稳定，则采用TBS 植被护坡，如图2 所示。

图2 边坡防护处理

3.3.2 支挡防护

在路基填方边坡因地面横坡较陡，边坡放坡过远，填筑困难，或压占地方道路、沟渠等路段，设置路肩挡土墙和路堤挡土墙。在整体式路基半路半桥处，设置衡重式路肩挡土墙，主线挡土墙均采用C20 片石混凝土，路肩墙顶部预留企口，便于安全设施的安装，挡土墙的尺寸按照极限状态分项系数法计算确定。圬工挡墙设置泄水孔间距2～3m，上下左右交错设置，孔内预埋PVC 泄水管，泄水管设置3%～4%坡度，出水口必须低于进水口[5]。泄水管应伸出构造物背面10～20cm，其端部30cm 范围应设φ10cm 圆孔，并用渗水土工布包裹或用软式透水管连接。挡土墙基础埋置深度不小于1.0m，墙趾外襟边宽（地面横坡较陡处）不小于2.0m；陡坡路段挡土墙要求基础嵌入基岩不小于0.5m。

4 结语

综上所述，路基边坡滑塌是高速公路项目工程建设当中比较常见的问题之一，如果产生这一问题，不但可能导致交通事故，严重的情况下会造成人员伤亡和经济损失。应全面加强高速公路路基边坡的周期性巡查工作，并基于其中可能产生的各种质量缺陷问题，采取针对性的防护处理工作策略，有效保证边坡结构的安全性与稳定性，避免产生滑塌事故。