道路工程高边坡设计的关键问题

2023-03-22南宁市建筑规划设计集团有限公司卫菊瑞

人民交通 2023年1期

文 / 南宁市建筑规划设计集团有限公司卫菊瑞

在社会经济蓬勃发展的当下，我国的道路工程建设也呈现出良好的发展趋势。但俗话说想要富，先修路，这种理念不仅仅只是口号，而且已经真真实实地存在于每位国人心中。因此我国也在积极开展道路工程大建设。但是，在又快又省又好的指导方针下，我国这样的道路工程建设也面临较大的施工压力，部分施工人员以及设计者在对相关问题进行研究时，也存在考虑不够全面、意识不够深入等问题。这些问题在岩石高边坡设计中表现得更加明显。鉴于此，对道路工程高边坡设计施工人员及设计者来说，在工作中一定要按标准规范处理，要积极设置边坡挡土墙或是护坡，给予有效保护。而对于部分高岩体边坡来说，施工者与设计者除了放坡外，还要用其他更为有效的方式进行加固。本文重点对道路工程高边坡设计的关键问题进行分析，并以南宁至武鸣城市大道标段案例为分析对象，总结了道路工程高边坡设计的影响因素及优化措施。

在众多地形地貌中，边坡是十分常见的一种形态，我国的道路交通在实际建设时会遇到十分复杂的地形。而随着道路工程建设领域的不断扩展，对应的难度也在逐渐升级，高边坡这一地形也给实际施工过程带来较大挑战，也正是由于高边坡存在的不确定性，因此施工也容易受到破坏，进而导致道路工程建设面临较大损失，严重时甚至会产生较大的安全隐患。

也正因如此，我国十分重视高边坡失稳现象。要想真正保证道路工程运营安全，有关人员一定要加大高边坡设计的研究力度，用更加科学的加固措施及方法，使边坡稳定性能够得到有效保障。

道路高边坡失稳破坏机理和形式

边坡出现破坏及变形的最核心原因是边坡结构面的形式存在差异。结构面的形式不同，边坡岩体或是土体就会表现出不够连续性的表现形式，其周边的结构面应力也不够集中，容易发生边坡变形或失稳现象。

这种问题，也会对边坡的稳定性及结构外形变化带来直接影响。比如对于水库沿线区域或河流区域来说，周围的道路工程就容易发生因侵蚀而产生的结构面软弱等问题，进而产生失稳现象。

其次，当边坡在进行人工施工时，如果没有充分考虑边坡的结构特点，没有重点保护边坡的软弱结构，那么也会让不合理施工工艺与临空面的发生概率有所增长。比如当开挖坡脚时，如果施工速度显著大于开挖坡顶，那么就会导致边坡的稳定性受到破坏，容易出现崩塌、错落、危岩、滑坡以及垮塌等不同的破坏形式。

在众多破坏形式中，崩塌与滑坡是最为常见的形式。所谓崩塌就是指边坡受到重力或其他外力影响时出现的崩落快状坡体。

该形式的出现可直接说明坡体严重受到损坏，但是这种现象的发生是很难预测的，一般都发生于高陡边坡的前部，这种状况会对出行者的生命及财产安全带来较大威胁。而滑坡现象是比崩塌现象更为深层次的一种破坏现象，主要表现就是软弱面层出现整体向下滑动的情况。

通常来讲，滑动面的作用深度可达到边坡内部，部分甚至能够蔓延到整个坡脚。因此当滑坡现象出现时，我们也可判定边坡面临了较大破坏。

案例标段道路工程高边坡设计影响因素

案例标段概况

本项目全长17.380335公里，为旧路拓宽工程，是在南武二级公路基础上进行拓宽设计的，原二级公路路基宽为18米，现拓宽为60米的城市主干路，设计包括道路、桥梁、排水、交通、景观、照明多项内容；其中包括立交桥1座，中桥2座，通道2处，涵洞18座，市政管线、大面积的软基处理、高边坡防护等。

南宁至武鸣城市大道，位于南宁市市区与武鸣县之间，是南宁市与武鸣县间的主要通道。道路宽度为60米，道路全长17.4公里，其中4.2公里处于山区路段，属于高峰山脉，最高山峰达到300多米。道路经过山岭区挖方较多，且边坡高差较大，而且沿线山体多为石质山体。道路路线设计时，我们尽可能的利用旧路避开较高的山体，但由于旧路宽度较窄，且局部路线指标较差，不可避免的有较多的高边坡。

因此，如何依据边坡土质及裂隙发展进行高边坡的防护就是本工程设计的一个重点，而且道路沿线有较多的村庄，主要有伏林村、伊岭村、平陆村、双桥镇，如何开挖岩体边坡而不影响周边村庄居民生产生活也是本次设计需要考虑的一个问题。

案例标段高边坡设计的影响因素

在高边坡防护设计中，我院组织人员对原二级路及高速路进行了大量现场踏勘调研工作，对其高边坡坡向、岩性、构造、结构设计形式、地下水赋存状态及运行现状等进行了相关对比论证，综合以上各影响因素，通过数值模拟计算及工程地质类比法，本着安全经济、施工可行等原则，针对不同地质条件采用不同防护方法，减少了高边坡中锚索及格梁防护工程数量，不但缩短了工期，也大大节约了投资，成功解决了高边坡防护技术难题，但是在实际施工时，仍受到不同因素影响：

地质结构

与正常路段相比，南宁至武鸣城市大道的高边坡路段的地形较为复杂，且稳定性也不够理想，而岩层也对这种路段带来了较大影响，因此在设计高边坡道路时，需要充分考虑其受力条件以及断层面的详细特点。如果未充分考虑岩层地质损坏，那么工程项目也会出现明显的重心偏移，对应的承载力也会有所下降，将会出现道路垮塌等不同情况。

除此之外，高偏颇路段的结果也会随着时间而发生不同程度的错位现象，设计人员在设计相关路段时，一定要结合具体形式以及地势进行方案设计，才能最大限度保证工程安全与稳定。

降雨和地下水

在众多外界影响因素当中，降雨对边坡失稳产生的影响最为明显。有关研究结果显示，不管是崩塌还是滑坡现象，都与降雨有着十分紧密的联系。

当出现降雨以后，雨水会直接渗入土体，导致地下水位有所增长，也会导致软土体被进一步软化。如此一来，抗剪强度也会有所降低，稳定性会受到影响，导致灾害出现。

此外，地下水也对南宁至武鸣城市大道高边坡的稳定性带来直接影响，当雨季来临时，降雨以及地表气流也会随着松散的坡体以及有裂缝的坡体渗入到地下，导致坡体容重及动静水压力有所增长，坡体的凝聚力受到负面影响，导致边坡失稳。

人类工程活动

南宁至武鸣城市大道标段在实际施工时，人类工程的活动主要包括两大方面：

第一，开挖的坡度大于45°坡体不及时采取防护或排水措施，也会让坡体在降雨时出现失稳。

第二，由于很多土地本身低抗剪强度的特点，当处于地下水汇流之处时，排水或者是防护工作做的不够到位时，也会让边坡出现不同程度的失稳现象，严重时甚至会发生泥石流。

道路工程高边坡设计的优化思考

平面设计

在对高边坡路段进行设计时，一定要重点考虑高边坡的坡顶布置以及高度，把其纳入到重点考虑范畴。由于高边坡路段本身的地质十分复杂，在开展相关设计工作时也要做到全局把控，结合不同的地形特点以及工程实际情况，开展具有针对性的设计工作，使整个高边坡的稳定性得到有效保障；及时调整平面设计过程中出现的问题，结合工程项目的实际情况，重点分析特殊路段的高边坡稳定性。

比如对于花岗岩岩层路段，要结合坡向特征及地下水文情况进行综合考虑，及时调整平面设计，使整体的路段施工质量得到有效保障。