公路路堑边坡防护与治理措施分析

邹宇坛

（四川省交通勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

近年来，随着各地公路建设里程快速增长，公路路堑边坡的多种防护方式也随之得到广泛应用。在工程实践中由于自然环境、地形地貌、地质构造、设计施工等多种因素，公路路堑边坡也暴露出一些问题。因此，对公路路堑边坡实施因地制宜的防护与治理方式势在必行，切实提高边坡防护工程的技术性与合理性，充分保障路堑边坡的强度和稳定。同时，充分响应、贯彻国家绿色公路、生态公路的公路建设新理念，营造安全、舒适的公路交通环境。

1 公路路堑边坡防护与治理的重要性

公路作为带状构筑物，在适应沿线不同地形条件时会形成填方与挖方。特别是在我国西南山区及重丘地区，因挖方而产生的路堑边坡甚为常见。路堑边坡是公路路基的主体结构，其强度与稳定是保障公路建设质量、公路运行安全的重要一环。路堑边坡失稳破坏可能导致边坡溜塌、剥落、浅层或深层滑移等工程地质灾害，造成公路交通中断、降低公路通行能力和道路服务水平。同时，路堑边坡的失稳会引起水土流失，对周边自然生态环境造成破坏，降低道路美观度，影响行车舒适性。提高公路路堑边坡的防护质量，对于公路作为交通通道的安全性、舒适性及周边生态环境保护具有重要意义。

2 路堑边坡常见破坏形式

2.1 浅层破坏

浅层破坏主要包括剥落、滑坍、崩塌等。

首先，对于易风化岩石边坡，在气温变化、热胀冷缩等自然应力的作用下，边坡岩体表层岩体因风化成碎裂结构出现剥离现象，导致泥土碎石等剥离物进入公路的路基范围内，影响公路行车安全，还经常造成排水沟、边沟等的排水系统阻塞，降低路基路面的排水能力[1]。持续的排水不畅会导致道路路基的岩土性能降低，引发路基的变形破坏，无法满足公路交通通行的安全要求。

其次，滑坍是坡面局部范围的土体受雨水冲刷、重力作用，沿浅层软弱面同时产生水平与竖向位移，主要产生于土质边坡和散碎粒结构状的岩质边坡。该类破坏形式虽厚度薄、体量小，但容易阻塞交通，且对边坡浅表植被造成破坏，影响路容美观。

最后，对于斜坡陡峭的硬质岩边坡，坡面上的浅层局部岩石在雨水冲刷、风化等作用下产生松动，在重力作用下顺坡面滑落而产生崩塌现象，主要包括滑移式、倾倒式、错断式。除了对过往行车行人产生威胁外，还容易在坡脚形成岩堆甚至掩埋公路，影响通行效率。

2.2 深层破坏

岩土体在重力作用下，沿深层软弱面逐步下移，并随时间逐渐产生剧烈变形，边坡局部或整体沿深层滑动面滑动。岩质边坡破坏面主要形态有平面、曲面、楔形面等，土质边坡常为圆弧面，滑面深度常在坡面2m 以下。

3 影响路堑边坡稳定的因素

影响路堑边坡稳定的因素主要包括自然因素与人为因素，两大因素相互作用、共同影响路堑边坡的稳定。

3.1 自然因素

3.1.1 水的影响

各类理论研究与工程实践都表明水的活动与边坡失稳密切相关，主要表现为：

第一，地表径流对岩土体产生搬运、推移、悬移等机械破坏，通过冲刷作用改变边坡的物理形态。

第二，一部分转化为地下水，浸润土体造成孔隙水压力增大，减小土骨架间的有效应力，削弱岩土体的强度、抗剪能力。

第三，水还对岩体有溶解、侵蚀作用，降低岩体结构强度。水对路堑边坡稳定性的影响尤为明显，根据工程项目中大量路堑边坡失稳实际案例总结分析，有超过50%的边坡破坏案例皆是因排水措施考虑不足而引起，在实地案例调查中发现水甚至成为影响路堑边坡稳定、造成边坡破坏的最重要因素。

3.1.2 其他因素

边坡的地质状况直接关系到边坡的稳定与服役年限。

第一，含有软弱层的边坡因软弱层力学性质较差，其应力承载水平较低容易引发边坡坍塌。

第二，外应力作用下，坚硬的岩体也可能发生崩塌。

第三，岩石类型、岩体节理构造、充填物组成、充填程度、连通性和发展规模等因素也对边坡的稳定与服役寿命产生重要影响[2]。

第四，气象因子对边坡使用寿命的影响也较大，如融雪性降雨会使路堑边坡的岩石结构产生明显变化，岩土体材料会发生变形和流变。

此外，地震作用、风化作用等也在一定程度上改变着边坡自身的物理形态与力学平衡。

3.2 人为因素

人为因素对路堑边坡稳定性的影响不容忽视，如对地质资料采集的不全面及分析判断的欠缺、设计防护方案的不合理、未充分考虑地下水而排水结构设置不足、施工方式简单粗暴、日常维护保养的缺失等。

4 公路边坡防护与治理的有效措施

4.1 做好边坡排水

地表水方面，对于上方地形汇水面积较大、坡面径流较强的路堑边坡应在坡口线以外设置截水沟，拦截坡面汇水直接冲刷、浸润坡面，并封闭截水沟到剖口线之间的土体。同时，应配套设置急流槽、平台截水沟、竖向排水梯坎等引水排水构筑物，形成一套较为完备的坡面排水系统，将坡面水顺畅地引至路基边坡以外。

地下水方面，对于地下水位较高或渗水严重的路堑边坡，应设置边坡支撑渗沟或坡内泄水管。支撑渗沟多采用透水性好的硬质岩片碎石，既能降低地下水位，又能对边坡起到一定支撑作用，施工简便灵活又能加强边坡的整体强度。坡内泄水管多用钢花管，管内填充粗砂卵石，一般与坡面成10°～15°放置；或采用曲纹网状PE 硬式透水管，该类透水管以高密度聚乙烯（HDPE）为主要原料并添加一定比例的抗氧化剂和抗酸碱腐蚀剂，具有均匀密集小孔，利用毛细原理与虹吸原理收集、排出边坡内富集的地下水，集透水、排水为一体，且可预防二次渗漏[3]。

4.2 边坡修整及测量放样技术

要重视边坡支护对公路工程的重要作用，为应对外界因素对边坡的影响，必须对其进行修整，并在其周围做好30cm 保护层预留，保证边坡综合整治的整体效益。

另外，在公路边坡上，还需要利用全站仪和RTK等设备进行测量放样，以确定参考点，以参考点为依据，对公路开挖边坡进行有效施工，保证公路边坡的建设和后期保护工作均能顺利进行。在对公路开挖边坡进行防护时，要充分保证施工布置的合理性，使公路边坡保护工程的整体质量得到全面提升，充分显示公路边坡防护工程的重要性。

4.3 边坡挡土墙支挡

对于自身稳定性欠缺的边坡，在坡脚设置挡土墙起到抵抗土压力、稳固坡脚的作用，多采用重力式、悬臂式、扶壁式等形式。

第一，重力式挡土墙是利用墙本身的自重来平衡土压力，从而达到增强边坡稳定的目的。在适用范围方面，重力式挡土墙特别适用于小规模路堑边坡，对于深挖路堑边坡也能减少水流对坡脚的直接冲刷，一定程度起到稳固坡脚的作用。

第二，悬臂式挡土墙的主体结构由力臂、趾板和踵板等组成。与重力式挡土墙相比，悬臂式挡土墙以钢筋混凝土为主，具有较好的受力性能，能利用墙背土体发挥自身的抗滑移抗倾覆作用，节省混凝土的用料。同时，因为墙趾宽度更大、自重低，对地基承载力的要求普遍不高，能适应更多的地基工况。

第三，扶壁式挡土墙是一种由直立板、趾板、踵板和扶肋等构件构成的挡土墙，底板可视具体情况设置凸榫，作为一种新型的支挡结构已得到愈发广泛的应用。与悬臂式挡土墙相比，扶壁式挡土墙在断面形状和尺寸上都有所改进，主要增加钢筋混凝土扶肋增强整体结构刚度，可以更有效抵抗水平土压力，扶肋间距一般取墙高的1/3～1/2[4]。工程实践中，一般规定5m 以下的墙高采用悬臂式挡土墙，6～12m 墙高时可考虑采用扶壁式挡土墙。

4.4 抗滑技术

对于可能产生深层滑动破坏的不稳定路堑边坡需要采用抗滑支挡，主要包括主动与被动两种。

其一，被动抗滑支挡是较为传统的刚性防护形式，主要包括抗滑桩、桩板墙、抗滑挡土墙等，利用圬工宽大的体积、较高的重量和自身强大的抗弯刚度抵御不稳定边坡的下滑力。抗滑桩截面形状主要有矩形和圆形，需选取合理的桩间距，一般为6～10m 为宜。锚固段需深入滑面以下稳定底层一定深度，桩顶位移需满足不同工况下的相关要求，锚固段对于地层的侧向应力不大于地基侧向容许压力。抗滑挡土墙尺寸较一般的挡土墙更大、墙胸坡率更缓，墙底可根据实际情况设置抗滑凸榫，埋入稳定底层深度不小于1m，适用于剩余下滑力不大于300kN/m 的小型路堑滑坡。墙背回填料采用碎石、片石等透水性材料，墙身应设置泄水孔，避免墙背排水不畅造成挡土墙变形与防护失效。

其二，主动抗滑方式一般是以预应力锚索为主的柔性轻型防护形式，通过对锚索施加张拉力改善边坡岩土体内部应力状态，与岩土体共同作用达到主动加固边坡的目的。其最大优点是能充分利用岩土体自身强度和自承能力，大大减轻结构自重，节约用料与人工，减少施工对生态环境的破坏，同时具有深层加固、随机补强、快捷灵活等优点。预应力锚索已发展出多种类型，对于锚固地层为稳定岩层的工况，可采用全黏结拉力型锚索，锚固段长度一般取4～10m；对于锚固段地层为土层的工况，可采用压力分散型锚索，避免黏结摩阻应力集中，最大限度地利用孔壁土层自身的黏结强度。

目前，公路路堑边坡综合治理中更趋向采用主、被动两种技术结合使用。

第一，预应力锚索之间设置圬工骨架连接形成锚索框架梁体系，在保留锚索主动加固效果的基础上增强防护整体性且利于坡面排水。

第二，对于剩余下滑力较大的边坡滑坡，可采用单桩，其截面尺寸巨大或桩间距较小，在抗滑桩上设置预应力锚索形成锚索抗滑桩，可优化单桩受力、大大减小桩身配筋量及圬工量，增大桩间距，减小桩顶位移。

第三，将预应力锚索与抗滑挡土墙相结合，可将锚头设于墙胸、锚索斜拉锚固，在节约圬工的同时增加抗滑挡土墙的实际抗滑能力。

4.5 公路路堑边坡植被防护技术

在公路边路堑坡防护工程中，在确保边坡稳定、保障施工质量与安全的同时，也要注重边坡的美学设计，响应国家关于绿色公路、生态公路、交通与环境相协调的指导原则，坚持公路建设的经济效益、社会效益、生态环境效益相统一[5]。应多采用绿色植物防护代替传统的喷浆、砌石等圬工坡面防护形式。采用边坡植物防护时，应根据具体地区的气候条件、土壤条件，选择根系发达、分生力强、适应性好的植物。对坡面进行植物绿化美化，不仅能利用植物根系进行对路堑边坡产生锚固作用，还能增强坡面的整体美感，增强护坡的保护效果。

在公路路堑边坡保护工程中，绿植防护的具体方法主要包括铺草皮防护、植生袋防护、液压喷播绿化防护、垂直植物绿化、骨架格构式植草防护等，相关设计及施工需要由专门工作人员结合道路边坡的实际情况进行选择，确保科学合理的边坡绿植防护工艺，体现公路路堑边坡的保护水平，做到人与自然的和谐共生。

4.6 路堑边坡监测技术

路堑边坡监测能校验防护设计的合理性、保障施工和运营安全，特别是对于土质挖高超过20m、岩质挖高超过30m 的深路堑边坡设立相关路堑监测十分必要。其主要类型有施工安全监测、处治效果监测、动态长期监测等，具体监测内容的选取采用应根据地质情况、建设工程等级、边坡破坏危险性评级、防护治理措施等综合确定。监测具体内容主要包括路堑地表变形监测、边坡应力监测、环境监测、地下水监测等。高速公路边坡等工程实践中基本要求为边坡变形监测，一般采用C15 混凝土观测桩，观测断面前后间距30～40m，主要监测指标为水平、竖向位移变形量、裂缝发展等。观测频率施工期间建议3d 观测一次固定桩，遇强降雨、持续暴雨等极端气候应在雨后增设1 次观测，边坡施工完成至道路通车前此时间段内每两周观测1 次，通车后1～1.5 年观测1 次。

5 结语

路堑边坡防护在公路建设中具有举足轻重的地位，边坡强度与稳定性受到各类因素的综合影响。设计者应重视边坡的重要性，充分了解边坡各类破坏形式及失稳机理，根据地形地貌、气候、地质条件等综合选取合理有效的边坡防护方式。施工要严格按照施工工序与施工要求，同时选择合理的路堑边坡监测手段，并在保障公路路堑边坡稳固的基础上融合绿色生态理念，确保公路路堑边坡防护治理的稳固与美观，保障公路运营的安全与舒适，切实提高公路建设水平。