高速公路边坡稳定性分析与安全防护技术

陈文静

【摘要】随着我国经济的发展，对交通运输行业也提出了更高的要求，高速公路的兴建呈现一片繁盛的局面。随着高速公路里程的增加，不同地形条件下的高速公路路段也越来越长，边坡的稳定性分析和安全防护成为一个重要的课题。本文首先指出了边坡的分类和破坏类型，然后针对性的分析了边坡的稳定性，最后提出了安全防护措施，供业内人士参考。

【关键词】高速公路；边坡；稳定性；防护技术

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

“要致富，先修路”已经成为人们发展经济的共识，随着我国区域经济向中西部和边远山区发展，复杂地理条件下高速公路里程呈现增加的趋势，高速公路边坡的修建和维护面临着越来越大的难题。高速公路边坡作为高速公路的一个重要组成部分，是保证高速公路路基稳定、路面畅通以及行车安全的重要组成部分，越来越受到人们的关注。

一、边坡的分类

边坡是自然和人工形成的具有倾斜坡面的土体或者岩体, 是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。边坡有多种类型，按照分类的方式和标准的不同，一般习惯按照边坡的物质组成、人工改造程度和稳定性进行分类。边坡的种类, 按人工改造程度, 可分为自然边坡和人工边坡；按物质组成可分为岩质边坡和土质边坡；按边坡的稳定性可分为稳定边坡、可能失稳边坡和失稳边坡等；按与工程的关系, 可分为工程边坡和非工程边坡。

二、边坡破坏的类型

边坡破坏的原因无非为自然因素和人为因素，而边坡的破坏常常发生在路基岩土松动软弱以及风化雨水侵蚀较为严重的地段。一些迹象也往往预示着边坡破坏的可能性，比如边坡及高速公路路面出现裂缝、落掉土石块、边坡出现错位、挤凸等等，要及时检查，提前解决问题。边坡破坏的主要形式有如下几种类型:

1、滑坡

滑坡指的是岩土斜坡(坡度小于25度) 在重力作用下沿一定的滑落面向下前方整体滑动的现象，除了受重力作用外，地表植被覆盖率低，雨水侵蚀和风化现象将加速滑坡现象的发生。

2、崩塌

崩塌指的是陡坡(坡度大于25度)上岩土沿残积层中的裂缝和下伏风化较浅的岩层或软弱面瞬间脆性破坏的现象称为崩塌。当岩土体本身处在不稳定状态, 在振动、雨水、温差和冻胀作用下易于发生。

3、错落

斜坡上风化严重的岩体或岩堆受地下水潜蚀作用, 细粒被带走, 岩土空隙增大强度降低, 在重力作用下发生以竖向压实为主的剪切变形称为错落。

4、流坍

由于土质边坡饱水导致抗剪强度非常之低或完全消失, 发生表层的边坡流坍或称馏坍。破坏常自坡脚或含水量最大处开始, 规模较小无明显的滑面, 多见于粘土或粉土的新路堤和大雨后发生。如果土体的含水量末超过液限, 只处在软塑状态而滑动面又较明显者称为滑坍。

5、剥落

边坡上岩土表面或片状构造, 由于风化作用而与母岩脱离, 岩屑经常脱落的现象称为剥落, 而边坡本身是基本稳定的, 边坡的向阳面昼夜温差大, 剥落也较快。

6、冲刷

滨河或河滩上路基, 边坡受洪水冲刷, 滨海路堤还有潮水、风浪的侵袭, 均可能造成局部淘空或成段冲毁。

三、边坡稳定性分析

边坡的稳定性分析是一个相互联系相互影响的过程，应将多种因素综合考虑，比如岩土的性质直接影响到岩体的结构；地震会引发岩体的结构，而坍塌现象在一定程度上又会诱发地震。

1、岩土性质

边坡的稳定性是由岩土的成因类型、组成的矿物成分、岩土结构和强度等等因素共同作用下的结果。一般土质坚硬 、矿物成分稳定、抗风化性能好、强度较高的岩土构成的边坡, 其稳定性一般较好； 反之就较差。

2、岩体结构

岩体的结构类型、结构面形状及与坡面的关系直接决定了岩体抗剪应力的能力的大小，也是岩质边坡稳定的控制因素。

3、地震

地震的发生增加岩体结构的剪应力，导致岩体结构发生破坏，使岩体抗剪强度降低，造成土质松软，易形成塌方坍塌现象。

4、地应力

边坡的开挖使坡体内岩土的初始应力状态改变,坡脚附近出现剪应力集中带, 坡和坡面的一些部位可能出现张应力区； 在新构造运动强烈的地区, 开挖边坡能使体中的残余构造应力释放, 可直接引起边坡的变形破坏。

5、风化作用

风化作用加速岩体的分解过程，从而改变岩体的受力结构和受力坡面形状，直接降低土壤的抗剪能力，导致土壤的剥落，使岩土体的裂隙增多、扩大, 透水性增加。

6、水的作用

水的渗入使岩土体质量增大, 岩土因被软化而抗剪强度降低, 并使孔( 裂) 隙压力升高; 地下水的渗流将对岩土体产生动水力, 水位的升高将产生浮托力; 地水对岸坡的侵蚀使其失去侧向或底部支撑等,这些都对边坡的稳定不利。

7、地形地貌

临空面的存在以及坡的高度、坡度等都是直接与边坡稳定有关的因素. 平面上凹形的边坡较呈凸形的稳定。

8、人为因素

边坡不合理的设计、开挖或加载, 大量施工用水的渗入及爆破等都能造成边坡失稳。影响边坡稳定的人为因素主要包括设计、施工和养护管理等方面。

四、边坡治理措施

边坡治理是一项技术复杂、施工困难的灾害防治工程。近年来, 随着高速公路建设事业的迅速发展, 以及大型重点工程项目的日益增多, 边坡治理总是越来越突出。目前可供采用的边坡加固措施有很多, 在边坡治理工程中强调多措施综合治理的原则,以加强边坡的稳定性。

1、改变斜坡几何形态

改变斜坡的几何形状可以改变岩体的受力结构，从而增强岩体的稳定性。常见的改变斜坡的几何形状的方法有：（1）消减推动滑坡产生的物质；（2）增加维持滑坡稳定区的物质；（3）放缓边坡，减小地应力和重力作用。

2、加固

（1）注浆加固。当边坡体较破碎、节理裂隙较发育时, 可采用压力注浆这一手段, 对边坡坡体进行深层加固。

（2）锚杆加固。当边坡体破碎或边坡地层软弱时, 可打入一定数量的锚杆, 对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用, 为一种浅层加固手段。

（3）土钉加固。对于软质岩石边坡或土质边坡可以向坡体内打入足够数量的土钉, 对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的作用机理相当于群锚的作用,具有“短”而“密”的特点, 是一种浅层边坡处治技术。

（4）预应力锚索加固。当边坡较高、坡体可能潜在破裂面位置较深时, 预应力锚索加固是一种较好的深层加固手段。

（5）电渗锚固。

3、防护

边坡防护包括植物防护和工程防护两大类:

（1）植物防护适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。

（2）工程防护:砌体封闭防护: 当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时, 可采用污工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。射素混凝土防护: 对于稳定性较好的岩质边坡, 可在其表面喷射一层素混凝土, 防止岩石继续风化、剥落, 达到稳定的目的。这是一种表层防护处治措施。» 网锚喷防护: 对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡, 可采用挂网锚喷防护. 挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等, 向坡体内打锚杆或( 锚钉) 将网钩牢, 向网上喷射一定厚度的素混凝土, 对边坡进行封闭防护。

4、排水

（1）修建截水沟。为防止边坡以外的水流进入坡体,对破面进行冲刷, 影响边坡稳定性, 通常在边坡外缘设置截水沟, 以拦截坡外水流。

（2）修建坡内排水沟。除在边坡外缘设置截水沟外,在边坡体内应设置必要的排水沟, 使大气降雨能尽快排出坡体, 避免对边坡稳定产生不利影响。随着工程建设规模的不断增大, 边坡高度增加,复杂性增大, 对边坡的处治技术要求也越来越高, 对于滑坡治理无论岩性如何变化, 基本上采取了: “非锚及桩, 既锚且桩”的措施, 具体采用什么样的治理措施, 还需根据地形及土质特征进行具体的分析制定。

五、结语

高速公路边坡的维护和治理是一个系统而又复杂的过程，他不仅要求对边坡的稳定性进行分析，了解边坡的破坏类型和成因，还要求要有先进的安全防护技术。在边坡的维护和治理过程中，要充分考虑到当地自然环境地理特征，根据实际情况采取针对性的措施。相信随着中国高速公路的发展，将会有更多的先进的边坡维护技术将会被研究和应用到实际中来，进一步促进中国交通运输行业的发展。

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