山区公路路堑高边坡的综合治理谭冬生1 张忠平1（1.中铁西北科学研究院，甘肃兰州 730000） 【摘 要】对山区公路路堑高边坡的稳定性机理进行研究分析，提出一些综合治理措施和方法，同时通过具体工程实例验证其应用效果。

【关键词】路堑高边坡；挡土墙；锚索；坡率；排水1 概述随着经济的发展和路网建设的日渐完善，一方面大量旧有道路需要进行升级改造以满足越来越高的路况要求，另—方面高速公路迅速延伸至边远山区。

但由于山区地质环境通常较为复杂和脆弱．因此地质灾害的发生相对较多．尤其是公路建设中不可避免要进行切坡而对地质环境造成破坏．一旦处理不好则可能诱发灾难．导致公路建设投资成本的增加和工期的延误．甚至给运营阶段带来严重的安全隐患。

高边坡是指土方开挖高度≥20m 的边坡，其中路堑高边坡受到各种不稳定因素的影响，成为滑坡、崩塌等地质灾害和工程事故的多发地段，现己引起土木、地质和公路建设等相关领域设计和施工人员的广泛关注。

2 高边坡稳定机理及治理措施边坡综合治理方案应考虑合适的坡率、合理有效的防护措施、规范的施工方法等因素，由于没有固定的模式可作为参照进行选择，因此只能根据边坡的实际情况进行比选后确定。

2.1 坡率的确定合适的坡率对于山区公路的施工和运营安全、工程造价等均相当重要，过陡则施工中容易引起坍塌，严重的甚至导致安全事故，且即使完工时结构完好，但在日后公路营运中仍存在安全隐患，而坡率过缓则往往需将山坡劈削去根大一部分，导致土石方量大增，工程造价也明显提高。

为了获得合理的坡率，必须通过计算分析不同边坡坡率的稳定性，并调查公路附近已建工程的人工边坡和自然山坡的稳定情况，从而作出决定。

对于规模较大的土质边坡和散体结构岩质边坡，其破坏模式是沿45°+φ／2结构面拉裂滑移，据此可采用圆弧滑动面法(如图1)计算其稳定系数，即：()s i i i i i k tg N cl T ϕ=+∑∑ (1)式中：K s 为边坡稳定系数；i ϕ、i c 分别为第i 计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角(°)和粘聚力(kpa)；N i 、T i 分别为第i 计算条块滑体在滑动面法线、切线上的分力；l i 为第i 计算条块滑动面长度(m)。

条块上的合力包括条块重力、孔隙水压力、水压力、地震惯性力等，在具体分析路堑边坡稳定性时，由于地下水作用相对不明显，故可采用总应力法来简化计算。

当岩土体存在结构面时，应以平面破坏模式或楔体破坏模式进行分析。

2．2 高边坡的加固防护(1)支挡结构从加固潜在滑坡体的角度看,可以有多种支挡形式,如预应力锚索(杆),高大挡土墙。

抗滑桩等，以下主要对目前较常见的“锚杆、格子梁、挡土墙联合支护”方案进行探讨。

①“削头”：是指对高边坡顶部土体适当放缓，主要表现为下陡上埋式的放坡，可有效减少潜在滑坡体的下滑力(从陡边坡的圆弧滑动面可知，上面土条滑动线与水平线夹角较大，因而切向分力也大，如图1)，可以说“削头”卸载也是一种间接的支挡措施。

②“强腰”：是对稳定系数较低的边坡进行坡体加固的措施．通过预应力锚索、锚杆对潜在的边坡滑坡体进行加固．把滑坡体锁定在稳固的岩土体上。

如边坡剩余下滑力较大，则采用重力式挡土墙支挡其体积会很大，施工难度也大，往往在边坡开挖过程中发生坍塌；采用抗滑桩则由于路堑边坡一般较陡，故施工难度很大。

在圆弧滑动破坏模式下，其锚固的边坡稳定系数可用下式计算：()i i pwi i isi pwitg N N cl K T T ϕ++=-∑∑∑ (2) 式中：pwi N 、pwi T 分别为锚力在第I 计算条块滑体滑动面法线、切线上的分力(kN ／m)；其余参数同前。

从式(1)、(2)的对比可以看出，利用锚固力是一种“强腰”的好办法，对提高高边坡稳定系数效果显著，是一种积极的支护方法。

③“固脚”：是防止坡脚岩上体受力破坏和水的浸泡的措施。

对边坡的计算机有限元分析和二维光弹试验结果表明，边坡边脚处的剪切应力较集中，常在该处出现塑性区并逐渐向边坡坡体延伸，最后达到整体破坏。

对于土质边坡因其抗剪强度较低．故坡脚处很易达到塑性破坏，如图2所示。

坡脚处由于山体较高，一般深挖方边坡坡脚处土体较潮湿且为地下水出露处，容易引起风化剥落，导致边坡坍塌。

采用混凝土或浆砌片石挡土墙是边坡“固脚”的有效方法。

如图3所示。

根据土压力楔体理论，采用仰斜式挡土墙，墙背土压力较小．结构尺寸小故较经济；挡土墙墙身的排水孔能有效排去墙后的地下水；墙背仰斜可减少坡脚土石方的开挖，施工时可降低边坡塌方的风险。

(2)排水措施地下水是边坡失稳的诱因，一方面软化岩性分界面，降低岩土强度，引起花岗岩风化残积层和全风化花岗岩湿陷和崩解；另一方面加剧岩体风化破碎，增大坡体下滑力和减小阻力，产生动、静水压力等。

对地下水采取“引导”的办法．主要在支挡结构上预留足够数量的泄水孔，孔内设置倒滤层．必要时采取坡体内排水方法。

挖方边坡外自然坡面的地表径流往住是造成边坡冲刷坍塌破坏的重要原因，而山区公路边坡由于后方汇水面积大，故其排水显得尤为重要，对地表水则采取“快排”办法，以最短流程通畅地流出边坡外，如图4所示。

(3)坡面防护为了保护路基边坡坡面免受雨水冲刷，减少温度及其变化的影响．防止软弱岩土表面风化、破碎直至剥蚀，从而保持其整体稳定井改善公路外观，因坡面防护不考虑斜坡地层的侧压力，故防护边坡要具有足够的稳定性。

对土质边坡可采用框格式植草防护，主要利用植物根系将坡面一定厚度的土固化．从而减少地表水侵蚀，既能与环境相互协调，又能有效防止土表面的局部坍塌，对于岩石风化破碎严重或土质松散的边坡，可采用浆砌片石护面墙、路堑矮墙等形式。

2.3 施工中的注意事项在边坡综合泊理施工中．正确的方法和必要的措施是保证施工效果的关键环节．应注意做好以下方面，包括：①边坡应从上至下分层开挖．严禁掏底开挖；②岩质边坡开挖采用光面爆破施工；③挡土墙基础基坑开挖做到“快开挖、快支护、快砌筑”及跳槽开挖；④锚孔钻进时应采用干钻，以免边坡软化；⑤边坡开挖过程中应对边坡变形情况进行有效监测，当 发现岩土力学参数与设计有较大出入时应及时与设计方联系；即使边坡整体稳定性好，但施工阶段每一工况都需进行必要的稳定性分析，对局部较差的部位应调整施工方法．以有效避免塌方事故的发生。

3 工程实例（几个典型的高边坡的治理方法）（1）YK154+940～YK155+022段（1108边坡）边坡位于黄山区太平湖镇汪王岭村，属皖南低山区，山脊走向NE50～60°，自然边坡走向NW30°,倾向N 。

斜坡前部较陡，自然坡度40～45°，后部相对平缓。

边坡出露的地层主要为第四系全新统残坡积含角砾低液限粘土，下伏志留系中统畈村组（S2fn）粉砂岩。

岩性自上而下依次为：①坡残积层，厚1.0m,主要为紫红色角砾土，潮湿，中密，角砾石含量20％～30％，成分为粉砂岩；②中风化细砂岩（S2fn）：暗灰色，坚硬，粉砂结构，中厚层构造，节理、裂隙发育，将岩石切割成菱形块状，岩层产状：40°∠25～35°。

层间错动带发育，层面上具明显擦痕，沿层理面有水渗出。

该边坡坡高48米，为顺倾层状结构不稳定边坡，设计对该边坡采取如下防护措施：共五级放坡，每级坡高8米，坡率均为1：0.5，每级设有2米宽平台，防护采用一、二、四级锚索框架，三、五级锚杆框架，施工时严格按从上到下逐层开挖和防护的顺序进行。

现坡面已刷方成形，锚索、锚杆框架防护也已基本结束，经边坡变形监测观察，现边坡未出现大的变形迹象，边坡稳定性良好。

（2）YK180+405～+509段（1605边坡）设计五级边坡，一、二、三级边坡坡率为1：0.75，四、五级为1：1，坡高按8米设计，边坡平台宽度均为2米，防护采用一、二级锚索框架，三、四级锚杆框架，五级挂SNS网绿化防护，施工时严格按从上到下逐层开挖和防护的顺序进行。

当挖至一级边坡刷方成形还未采取锚固措施时，于2005年9月份一级坡面在不同位置发生了滑塌。

经分析主要原因是局部地段岩石节理、裂隙发育，岩体结构松散且存在倾向临空的不利结构面，边坡开挖卸荷引起的岩体应力重分布和岩石蠕变，坡脚失去支撑导致滑塌。

后将滑塌部位用浆砌片石嵌补再施以锚索框架措施，经一个雨季的考验，加固后边坡稳定性良好。

(3) K191+420～+460段（1802边坡）边坡地貌单元处于皖南断褶中蚀低山区，位于黄山区汤口镇杨家坪村境内，路基基本从坡体中下部通过。

山脊呈直线状，坡度较陡，为35～40°，无剥蚀平台，山脊走向SE35°，与路线基本正交。

路线以路堑、半填半挖的形式通过。

山坡覆盖层为第四系全新统残坡积层（Q4el+dl），基岩为震旦系中统雷公坞组（Z2l）凝灰岩。

分述如下：①残坡积层：覆盖较厚，厚2.5m左右，主要为碎石土，碎石成份为凝灰岩。

深灰色，低密，稍湿，碎石含量50％以上，余为亚黏土。

②中至弱风化凝灰岩：浅灰色，岩性坚硬，钙质胶结，中厚层构造，节理、裂隙发育，层理面上多见红褐色铁锰质渲染，岩层产状137°∠39°，与开挖坡面呈顺倾关系。

该边坡坡高45.8米，为顺倾层状结构不稳定边坡，设计对该边坡采取如下防护措施：共四级放坡，每级坡高8米，一、二、三级坡率均为1：0.5，四级1：0.75，每级设有2米宽平台，防护采用一、二级锚索框架，三、四级锚杆框架。

施工时严格按从上到下逐层开挖和防护的顺序进行，当挖至一级边坡刷方成形还未采取锚固措施时，出现了自一级坡至三级坡较大范围的边坡滑塌。

一级坡因还未来得及采取防护措施，故垮塌严重以致一级坡平台也被垮塌，二、三级坡因已采取了锚索、锚杆框架加固措施且均已张拉，故仅在坡面出现了少量拉张裂缝。

经分析主要原因是该段岩石顺倾且岩体结构松散，边坡开挖引起坡脚失去支撑导致坡体向临空方向滑移。

后在三级坡锚杆框架中间增加了锚索墩垫、在一级坡增加了仰斜排水孔等补强措施，经一个雨季的考验，加固后边坡稳定性良好。