既有路堑边坡整治措施探讨

周艳红，徐晨鸣

（1.南京交通建设项目管理有限责任公司，江苏 南京 210008；2.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056）

0 引言

国民经济的发展推进了大量公路、铁路等基础设施建设。特别是在丘陵和山区，工程活动中开挖和堆填的边坡数量急剧增加，边坡规模越来越大。边坡的二次破坏，造成的影响和经济损失是不可估量的。本文结合宁淮高速公路老山隧道出口边坡的整治实例，简要介绍边坡整治综合处治的设计、施工技术要点和实际应用效果。

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

老山隧道场地地貌单元属构造剥蚀低山区，山体走向南西—北东，西高东低。隧道路线通过地区地形起伏，坡度总体陡，最大坡度可达70°，局部呈现陡坎，地面最大高程约为380.3m，隧道进口地面高程115.07～116.06m，出口地面高程96.01～100.73m。

1.2 地层岩性

岩层为0.50～2.80m不等的碎石层，中密结构。其下为强风化灰岩，层厚0.50～2.50m不等，风化强烈，结构基本破坏，岩质变软。其下为弱风化灰岩，裂隙发育一般，裂隙宽1～2mm，呈紧闭～微张状，充填有钙质物。出口部分位于第四系松散层。

1.3 地质构造

隧道区大地构造属扬子准地台下扬子台褶带南京坳陷，次构造单元为老山凸起，主要褶皱构造为鹰咀山倒转复背斜，呈北东50°展布，轴面倾向北西，全长为15m，宽为1 500m。核部为震旦系灯影组下段，翼部地层为灯影组上段，北西翼倾向北西，倾向25°，南东翼倒转向北西倾，倾角55°。除进口段为白垩系浦口组（K2p）泥岩外，隧道处地层主要为震旦系上统灯影组碳酸盐岩，岩层走向与隧道走向呈斜交关系，夹角约50°～65°。

场区基岩普遍发育两对平面呈“X”形节理。一对节理分别为北西西、北北西走向，另一对节理分别为北北西，北东走向。其中第一对节理相对发育，相互交切，共轭发育。两组节理裂隙为2°∠85°和80°∠30°。节理间距一般为10～20cm，5～6条／m。

1.4 水文地质条件

含水层为夹有硅质岩和燧石条带的白云岩、泥质白云岩和白云岩夹灰岩，褶皱、断裂发育，属裂隙岩溶含水层，富水性受岩性及构造条件控制。裂隙岩溶水富水性不均，水位季节变化大，裂隙岩溶含水层常被一些自然的地质界面分割成各自具有独立补给、径流和排泄的富水块段。

2 既有边坡病害成因分析

老山隧道出口边坡坡高为14～27m，原设计坡率从下往上依次采用1∶0.75、1∶1、1∶1，并按9m分级，中间设置2m平台。防护形式采用挂网植草防护。由于边坡局部崩塌，施工完后又采用单锚杆加固。

2008年南京地区雨季降雨量大且集中，隧道出口山体坡度大、汇水区域大，地表径流水流量大、流速急，造成表层覆土冲刷严重，局部土体掏空。从现场踏勘情况看，原有防护已被破坏，锚杆锚头已外露，铁丝挂网已生锈并有破损。

2.1 岩土体特征

地质岩土参数表如表1所示。

表1 地质岩土参数表

表层土碎石由硅化、褐铁矿化灰岩碎块夹亚粘土组成，碎石褐铁矿化较强，呈蜂窝状，磨圆差含量70%，粒径2～3cm不等，亚粘土呈褐色，硬塑状；下伏强风化灰岩，灰－黄褐色，致密结构，块状构造，局部具褐铁矿化呈蜂窝状，裂隙不发育；弱风化灰岩，灰－浅红色、致密结构，块状结构，岩芯完整局部硅化，裂隙不发育，可数裂隙被石英方解石细脉充填。

本区地质构造复杂，构造破碎带和节理裂隙发育区，岩体破碎，岩石呈碎裂状，松散结构。边坡存在较软弱的碎块夹亚粘土的岩土体，在地表径流作用下，造成浅层岩土体在重力作用下沿其下一定的软弱面向下滑动。从现场边坡破坏情况看，只有表层土体滑落，中风化的岩体并无破坏现象，此边坡破坏为浅层破坏，如图1所示。

图1 边坡破坏形式

2.2 排、防水计算

2008年7月南京地区12h降雨量为260mm和36h降雨量为452.7mm，属于大暴雨。雨量集中，对地表冲刷较大。根据《公路排水设计规范》（JTJ 018—97）的排水计算公式，分别对5、10、15年降雨重现期径流量计算（其中此路段截水沟汇水面积为0.26km2）：

经计算，不同降雨重现期5、10、15年，得到径流量分别为4.5m3/s、5.2m3/s、5.6m3／s。

现有截水沟尺寸宽为0.8m，深为0.8m矩形浆砌片石，计算其容许流量最大为：

根据上述分析，实际坡面汇水流量比截水沟泄水流量大，因此截水沟泄水能力不够，需增大截水沟尺寸或者在坡面另增设一道截水沟。经计算确定现有截水沟外侧加高50cm，或在山坡中部增设一道50cm×50cm截水沟。

2.3 坡面防护抗冲刷能力

各种路基防护的容许流速均不同，一般无圬工类防护容许流速小于1.2m／s；圬工类防护容许流速一般在3～5m／s。从现场情况看，由于水流冲刷速度较大，原有防护已被破坏，锚杆锚头已外露。说明现有防护形式抗冲刷能力不满足要求。

2.4 稳定性评价

滑塌面呈上陡下缓，基本沿上覆盖层与基岩的接触带有断层带发育。因此可以假定该边坡的滑塌是由多个软弱结构面控制的，滑塌面可以近似按折线进行稳定性分析和剩余下滑力计算。

3 整治措施

3.1 整治原则

整治原则主要包括：

a）充分结合已有地质勘察资料，根据边坡岩性、地质构造、地下水的作用，确保高边坡安全可靠，防护加固工程应做到一次根治、不留后患；

b）本着及早治理、主动防护的原则，避免因边坡开挖后长期裸露在外、边坡受雨水冲刷变形而造成施工安全事故和增加工程投资；

c）遵循环境保护和美观实用相结合的原则，一般情况下采取边坡植草皮、喷草子、三维土工网植草等形式进行坡面绿化防护，这在雨水充沛的地区非常适用，并可节省大量工程投资；

d）路堑边坡整治应是一个长期的动态过程，边坡的设计方案应根据边坡施工时监测的变形情况及时进行动态修改，以保证万无一失。

3.2 整治对策

据上述分析，造成边坡土体变形的直接原因是截水沟泄水能力不足。遵循边坡整治原则和景观协调原则，边坡整治首先从解决排水问题，再着手边坡防护设计。

3.2.1 排水整治

截水沟衬砌损坏处，此次边坡整治一同修复；由于受现有环境限制，截水沟只能在原有基础上外侧加高50cm挡住水外溢。同时在坡面最低点处开槽将坡面水引入截水沟中。

3.2.2 边坡整治方案

该段边坡破坏严重，表层浮土滑落面积大，目前已有锚杆防护。经现场勘察后，详细分析了原因，并结合该段景观对整治方案进行了认真论证。经论证认为：浆砌片石满铺防护、空心六角块防护等方案虽然可彻底解决边坡土体抗冲刷所造成的土体滑落问题，但圬工体积大、施工后不易绿化，与周围景观不协调，因此推荐采用支挡墙结合坡面绿化的整治方案。

3.3 整治效果

从2008年底施工完后至今，经历了将近四年的时间，坡面整体防护效果很好，彻底解决了坡面稳定、冲刷以及截水沟泄水不足的问题；同时由于植被茂盛遮住了人工修复的痕迹。

4 结论

4.1 边坡设计与整治中最基本最主要的工作是边坡勘察，它将宏观上、整体上掌握边坡所在地段的地层岩性、坡体结构和构造格局；判断边坡是否可能发生整体失稳还是局部变形，以及变形类型、机制和规模大小。

4.2 既有边坡整治原则主要搞清破坏边坡失稳的成因以及边坡汇水面积大小。

4.3 防排水是既有边坡整治的重要组成部分。山区或丘陵地带路堑边坡设计要着重考虑地面排水系统包括坡顶截水沟、急流槽、平台排水沟和路基边沟协调统一。

4.4 既有边坡整治防护设计要与既有边坡周边景观协调一致，尽量减少人工痕迹。

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