公路路基边坡滑塌类型及路基边坡稳定设计

尹日娜

摘 要：公路路基边坡滑塌是常见的病害形式，路基边坡失稳直接威胁着人民财产安全，并严重影响公路的运营。通过论述公路路基边坡的滑塌类型，分析发生滑塌破坏的原因，依据破坏因素提出相应的防治措施，并通过分析滑塌的力学特征，进行路基边坡的稳定设计。

关键词：滑坡;抗滑桩;锚索;病害治理

中图分类号：U417文献标识码：A文章编号：2096-6903（2022）08-0047-03

0 引言

随着我国交通体系的发展和完善，高速公路的建设逐渐向山区扩展，此时路基的边坡防护设计就十分重要。利用 GIS、ENVI 等数字处理软件及其各种数据处理方法对滑坡等地质灾害进行识别和分析，利用时间序列 InSAR技术对滑坡进行监测，通过建立不同的地质地貌模型对滑坡进行预测等，对滑坡滑动区域、滑面的位置关系及力学特性、变形方向和速率等展开滑坡的复活特征研究，论述公路路基边坡的滑塌类型，并通过分析其滑塌类型的破坏特征，提出相应的防治对策。

1 公路路基边坡滑塌的类型

1.1 顺层滑坡

顺层滑坡是沿已有结构面发生滑动而形成的滑坡，是指路基在施工完成之后，沿着其所借助的自然结构面或路基回填层内部存在形成的结构面产生滑坡的一种形式。顺层滑坡所依赖的结构面主要包括：岩层层面、不整合面、节理或裂隙面、松散层与基岩的界面，与自然环境因素和施工过程质量管控均有关系。在公路施工的过程中，由于前期勘察不到位、设计不当或在施工过程中使用的回填材料，具有较大的含水量，都有可能引起顺层滑坡问题的发生。

顺层滑坡可大致分为3种类型：顺层滑移破坏、溃屈破坏、弯折崩塌破坏。顺层滑移破坏就是指不同的结构面，在分界位置产生的平移，从而出现滑坡现象;溃屈破坏是因分层状态下结构间的承载力不同，当下部结构不能承担上部结构层的承载力时，较为脆弱的结构面发生屈服破坏，从而使整个路基工程出现滑坡问题;弯折崩塌破坏是路基工程中的结构面与水平面呈现较大角度的情况下，自身发生垂直于结构面的弯折情况结构崩塌问题导致的路基工程滑坡出现。

在这三种顺层滑坡情况下，一般以第1种滑坡情况为常见情况，而第3种情况仅在采用的岩层接近垂直的情况下才可能出现。实际的滑坡事故中，一般先产生顺层滑坡，而后主体结构出现扰动出现破坏情况。顺层滑坡的问题在实际中较易观察，对其进行加固和验算也相对容易。

1.2 切层滑坡

从作用机理和表现形式上，切层滑坡与顺层滑坡正好相反，在其发生滑坡问题的切面上是纵切于边坡的各个结构层，单就各个结构层为研究对象，结构层间并不存在发生滑坡的趋势，但相切于结构层方向，因外界扰动或其他因素的影响，致使其发生断裂滑移的问题，从而导致滑坡问题的出现。一般在进行具体分析时，可将切层滑坡分解为错落与滑动两个阶段。在错落阶段下，结构内出现破坏趋势，但该趋势的产生仍未超过结构间的相互作用力，此时可能出现内部的岩石破碎，竖向雨水孔洞的形成，纵向薄弱裂痕的产生等破坏形式，但并不会表现为滑坡事故;当外界因素继续扰动或因环境的强降雨、临界位置施工振动等情况的产生，会使错落的程度加剧，最终导致超出结构内部的相互作用力，呈现出滑坡的问题。

一般切层滑坡在路基工程中较少发生，滑坡失稳必须满足两个条件：一是在路基结构中具有软质岩体，且呈现破碎趋势，这样能够促使错乱状态的形成;二是路基边坡的临空位置与地面之间存在较大距离，使其结构之间的相互作用力更易受到重力和外界因素的影响。当这两种情况同时出现在路基工程中时，诱因多种外界因素的共同影响则可能出现滑坡的问题。

1.3 坐落型滑坡

坐落型滑坡的作用机理与上两种形式截然不同，但在表現形式上也是因下部构造无法承担荷载所出现的滑坡问题，但其出现问题的形式并不以结构面进行区分，最终直接破坏的位置也与内部结构分层情况不具关联。一般情况下，在同一路基工程的坡体内，由于上部的材料具有较大的密度与整体性，而下部填充的软质破碎掩体较多，这种上硬下软的地层形式在开挖过程中极易发生滑坡。主要是因为底部缺少了支撑力量，系统不稳定而出现一系列问题，在开挖过程中使原本脆弱或具有破坏趋势的地层出现临空或扰动，最终导致整个路基工程发生整体的坐落型坍塌。

坐落型滑坡的成因较复杂，一般利用自然坡体或涉水坡体施工时，可能出现此种情况，因对内部地质情况了解得不够透彻或在水的影响下，下部地质自身就处于薄弱状态，此时再进行开挖作业或在外部强震动等因素的影响下，则加快了薄弱位置的破坏出现从而导致滑坡问题。若采用爆破施工进行路基工程作业，此种质量问题极易发生。

从破坏后分析与力学特征上来看坐落型滑坡具有顺层滑坡与切层滑坡的部分特点，其滑坡失稳也是因为内部结构失去平衡所导致的。在分析过程中，由于坐落型滑坡不具备明显的共性特征，影响因素也是多种多样的，在进行计算与分析时通常综合顺应层滑坡与切层滑坡的特点。

2 公路路基边坡滑塌的主要原因

基于实际案例分析与资料查找，对公路路基边坡滑塌的主要原因进行了以下几点归纳。

2.1 设计因素

在公路路基工程设计过程中，对工程自身需求展开分析，而忽略了在路基使用阶段可能出现的地质灾害问题或自然环境变化，从而当地震发生洪水及地下水产生变化时缺少必要的防护措施，从而导致边坡滑塌。

2.2 路基的基底软土问题

软土在地基工程中属于不稳定的地质情况，也会对系统结构的稳定性产生影响，对于软土一般需要进行处理。在路基施工的过程中，对于基底的软土未进行处理或有厚度不均的情况，则在未来使用阶段会造成基底承载力发生变化，也会出现滑坡问题。

2.3 换填清淤阶段问题

为了保持地基良好的承载能力与使用过程稳定性，需要对淤泥进行彻底清理，对基底换填有足够强度的材料，并对换填后基底进行承载力试验，以保证基底稳定。若对基底清淤不彻底或换填材料不满足要求，将会加大边坡滑塌的风险。

2.4 填土过程监测

为了确保工程的稳定性，在进行填土的过程中，需要对沉降和位移情况展开观测。若观测过于形式化或观测工作与实际情况不符，对于早期问题并未进行干预和修正，或者因为填土过程开展过快，对相关问题监测不到位，都有可能缺少必要的防护措施，导致出现边坡滑塌的情况。

2.5 路基填筑层有效宽度不够

路基填筑层需具有一定的宽度才能够保持路基结构整体的稳定性，同时也有着较强的抗灾害能力，在外界环境侵扰下仍能保持稳定。若路基填筑层的宽度不达标或进行了后期的二次填补工作，都将影响路基边坡的稳定性能致使带来一系列质量风险。

2.6 路基顶面排水不畅

路基顶面需要设置排水措施，且排水措施能够满足排水需求，能减少地下水和自然降水对路基工程的影响。若路基顶面未设置或排水不畅，在地下水位变化或强降水天气，水的渗流作用加大路基边坡的主动土压力，并因渗流作用使土体的内部结构发生破坏，从而导致路基边坡失稳。

2.7 未分层填筑

为了保持路基结构的稳定性，当纵坡坡度过大时，需采用分层填筑的形式，将有助于控制稳定的质量，同时能够施工相关的防护措施，对质量展开观测。当纵坡坡度大于12%且未进行分层填筑时，会导致质量隐患的存在，从而出现边坡滑塌的情况。

2.8 路堤填料透水性较差

对于路堤材料，要具有一定的透水需求，能够减少水对于结构内部的影响，同时有助于在水环境发生变化时减少性能损失。若使用透水性较差的填料填筑路堤同时处理不当，都会导致出现相关问题。

2.9 植被情况

为了保持路基工程的质量稳定性，一般会在路基顶面和边坡位置种植植被，而不合理的植被种植也可能出现适得其反的情况。因为植被根系影响或植被自身不具备固土能力，或植被之间产生的连接较为紧密，都有可能使路基边坡的内部土质出现不稳定因素，从而发生路基的滑坡问题。

3 公路路基边坡滑塌的治理分析

3.1 順层滑坡的治理

顺层滑坡在治理时的主要思路就是加强各结构层之间的连接能力，采用锚索、桩工程作为加固措施，能够在各结构层之间起到固定和连接作用。桩工程加固可应用于临空面较低、嵌固段地基较好的位置，桩间距控制在18 m为宜。锚索应用于结构较差的情况，通过张拉作用，使顺层滑坡问题得以缓解。

3.2 切层滑坡的治理

切层滑坡治理的关键是下部支挡、上部加固，使下部的承载能力得以加强，上部的下滑趋势得以消减。支挡和加固的形式具有多种，如上部采用条形锚座、井字形格架的形式，下部采用挡土墙。这种治理思路无需探究发生切层滑坡的具体位置和诱导因素，通过增加下部承载力减少上部的破坏趋势来解决切成滑坡的问题。

3.3 坐落型滑坡的治理

坐落型滑坡的解决思路主要是清除边坡表面的松散体，辅以抗滑桩、重力式挡墙进行支挡，这样能够使整个系统趋于平衡状态，降低滑坡发生的风险。若为涉水工程，也可在坐落面设置相应的截排水设施，消减水位变化对结构稳定性产生的影响。

4 公路路基边坡的稳定设计

4.1 抗滑桩设计

抗滑桩就是通过在路基工程中设置桩的形式来防止滑坡问题的产生，桩工程在路基工程的防滑坡中起到的作用是多样化的。通过桩的加设，来提高整个结构系统的承载力，避免因承载力过低出现的滑坡问题;桩的应用对内部结构的稳定性起到增强作用，可类比将不同结构面的承力层连接为一体;桩在整个系统中起框架作用，在这种因素下能够使路基在外界因素影响下不易发生破坏。

对于抗滑桩的设计需考虑多种问题，如桩类型的选取，采取混凝土管桩深度施工贯穿整个路基工程的加固形式是较为常用的，这种施工形式会大大增加路基工程的施工成本，所以能收获较好的预期效果，但在实际应用过程中会有较多其他条件的约束。在路基工程的回填层采用金属桩通过敲击施工的形式也是加固方法之一，通过桩工程的干预，增强上方土体与下方岩层的稳定性。

锚索抗滑桩是一种效果明显，防护角度全面的抗滑桩形式，除一般桩的加固之外，在桩头位置张拉预应力锚索，用来抵抗路基边坡内部的应力，从而规避质量问题的产生。在应用该方案进行边坡加固时，需进行预先计算，明确所需要的应力和加固需求，从而确定桩的尺寸长度、设置间距、预应力数值等指标。

4.2 防护设计

防护工程分为坡面防护与支挡结构防护两大类。坡面防护就是利用一系列措施使边坡坡面位置稳定性加强，当前的应用形式呈现多样化状态，且随着技术的发展可用于路基边坡防护的新型技术仍在不断增多。传统的坡面防护形式，以抹灰或喷浆为主，采用细石混凝土、水泥砂浆或其他有机聚合砂浆对坡面进行整体施工，使其形成具有一定承载力与防护作用的刚性防护层，能够减少内部变形和外部因素影响;与该原理类似的也有浆砌片石护墙，采用砂浆与石材在边坡位置砌筑防护墙;防护网护坡就是沿着路基坡面整体张拉金属材质的防护网。通过此类措施，能够减少因外界因素是风化和碎石散落等情况的发生。

支挡结构就是通过多种措施对边坡进行支护和挡掩，起到防护功能的结构，在广义上可将前文中所提及的抗滑桩归纳到此类结构之中。此外常见的支挡结构还有挡土墙的形式，在边坡底部砌筑一两堵墙，能够防止边坡滑移。防护工程在路基坡面防护中进行应用能够取得较为完善的效果，但工程防护措施的大量应用，对路基工程整体而言并不是最优解决方案，不仅工程成本高昂，且对生态自然造成的破坏影响较大，同时还需较高的后期治理与维护费用。

在防护过程中可采用植物群落固坡的形式，通过在路基工程边坡位置种植植物，不仅能够起到固化土壤的作用，同时还能降低在自然灾害下的影响，也能避免结构对水位变化的敏感性。但仅采用植物固坡的方式防护效果有一定的限度，不能对深层土壤和岩层起到固定的作用，对于顺坡滑移情况也无法避免，同时对于较为陡峭的路基边坡而言，直接种植植物也会出现难以生长的情况。

在此背景下，路基工程的边坡防护工作应采用工程形式与植物固坡措施相结合的形式，利用工程形式来达到加固路基边坡的目的，而植物措施的引用，不仅在景观方面能得到显著提升，同时也可降低工程措施的维护成本。

5 结语

公路路基边坡滑塌是一种较为常见的病害形式，也会影响公路工程的正常使用。对路基边坡常见的病态形式及成因进行分析，并由病害形成机理与主要成因的角度来提出相关的防护思路。在公路工程的建设中必须注重路基病害的防治，这也是保障整个道路工程稳定安全使用的重要因素。通过抗滑桩、工程防护、植被防护等多种形式，能够降低路基边坡滑塌风险，提高工程质量。

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