公路高边坡稳定性分析及防护设计

李晓华

(贵州交通岩土工程有限责任公司，贵州 贵阳 550011)



公路高边坡稳定性分析及防护设计

李晓华

(贵州交通岩土工程有限责任公司，贵州 贵阳 550011)

在公路工程中，高边坡数量较多，且地质条件较为复杂，施工速度也相对较快，但在工程施工期间，变形破坏问题常常发生，已经严重影响到了公路高边坡的稳定性。基于此种情况，以某工程为实例，在分析工程地质特征的基础上，对其稳定性与防护设计进行了较为详细的阐述，以确保公路工程高边坡施工质量与安全。

公路；高边坡；稳定性；分析；防护设计

1 工程概况

某公路K147+740—K147+920段右侧边坡所处地区气象是南亚热带向亚热带过渡的区域，日照较充足，干湿季节也十分清晰，全年中的无霜期达340 d，年平均气温为20.7°。

通过对该公路所处区域多年降雨量进行探查发现，其平均降雨量达1 353.7mm，降雨量时间、空间分布不同，多余期间为每年的4月～8月，此阶段为雨季，降水量为全年总降水量的70%～80%。由于该时间段内雨量较多，发生的公路路堑边坡滑坡、崩塌现象较多，属于故障频发期。所以，在雨季到来之前，需要做好边坡施工防护的所有措施，以最大限度的降低降雨对边坡稳定性与防护措施的影响。

2 公路高边坡稳定性分析

2.1 赤平极射投影分析

通过图1可以发现，该区域各个结构面相较于坡面线内侧，能够有效维持边坡稳定状态。但岩质泥的风化速度较快，自身强度相对较低，并且吸水之后还会出现膨胀崩解的问题，而失去水分之后又会出现收缩开裂的问题，基于上述特征，其极容易转变为具有较高液限的泥炭土，此种土质不可逆，之后，岩石特性就会全部失去。通过对其他区域公路修筑经营、方法进行分析发现，该底层边坡处容易引发崩塌与滑坡等故障，进而对公路行车安全造成严重的威胁。

由此可知，如果施工情况正常，则该公路边坡具有良好的稳定性，但若是要在强降雨等恶劣环境下进行施工，岩土体抗剪指标会大大降低，此种情况下，边坡稳定性大幅减弱。

图1 结构面赤平极射投影分析图

2.2 FLAC3D模拟分析

此次采用FLAC3D对该公路高边坡进行模拟分析，对于其边界条件，主要采用FLAC3D中包含的fix、range命令对相关事项进行合理的设置，然后还要以x=0、x=158、y=0、y=10界面模式设置法向约束，通过落实上述措施，就能够通过下边界对x、y、z方向的位移状况进行一定的管控，同时还可在该地区设置固定铰支，之后还需要将其上边界作为该公路高边坡工程的自由边界。

2.3 模拟结果分析

通过FLAC3D模型，计算出该项工程稳定性系数为0.74，通过应变增量，能够确定滑动面位置。在该公路高边坡工程中，跛脚的第一级边坡为剪应力聚集处，该区域剪应变增量最大。通常情况下，第一级边坡属于炭质泥岩，物理力学参数也较低，土体会顺着第一级边坡滑出，从而对坡脚土体造成挤压，使得坡脚周围土体剪应变增量大幅提高，应力情况也较聚集。

除此之外，当完成了开挖施工作业之后，坡顶部位是沉降最严重区域，可达0.5 m。在坡脚位置处，由于开挖施工的影响，应力会发生释放，从而导致隆起变形情况，此阶段隆起量为0.4 m。对于该工程边坡最大侧向位移，主要位于炭质泥岩与砂岩交界处，并一直延伸至1.36 m处。对于该公路边坡工程侧向位移现象，主要存在于滑体部位，而滑床上几乎不存在位移，由此可以看出，整个滑体有下滑趋向。

通过上述分析可知，在没有进行支护措施时，该公路高边坡稳定性相对较小，而开挖之后边坡的变形量较大，坡脚具有明显的应力集中情况，边坡还存在下滑趋势。针对上述问题，需要在高边坡脚处进行固脚施工，并且还要采取合理的浅层与坡面防护对策，之后还要逐渐优化边坡排水系统，从而有效规避暴雨环境下浅层滑坡、崩塌故障的发生。

3 公路高边坡防护设计分析

(1)浆砌片石挡墙。在该公路高边坡工程第一级边坡底部位置处，应当建设3 m高的浆砌片石重力式挡土墙，并且还要确保挡墙顶面宽度与底部宽度达60 cm、150 cm。

(2)锚杆施工、封闭软质岩防护设计。①挖除厚度为5 cm的炭质泥岩。②在第一、第一级边坡处设置锚杆。③通过HRB33522钢筋加工，但需确保其间距达3×3 m，此时的锚杆长度分别为3 m、5 m。④进行间隔跳打。⑤将C1喷射在边坡挖除位置，此时的混凝土厚度为5 cm。

(3)悬挂铁丝网。将铁丝网悬挂在该工程第一与第二级边坡处，但在进行铁丝网悬挂作业之前，需要对其进行镀锌防腐处理，此时应尽量采用50×50 mm蜂巢状菱形网。对于网片之间的搭接，需确保其长度小于12 cm，之后还需要采用铁丝、锚杆绑扎、固定。

(4)悬挂三维网。第三、第四级边坡大多为碎石粉质黏土，不会影响到边坡自身的稳定性，所以可通过悬挂三维网植草的方式进行防护，但如果坡面受到雨水冲刷，通常会引发水土流失，此时需要对其进行重点防护。

(5)边坡绿化设计。通过喷射基材、喷播草种对边坡进行绿化。但在此过程中，需要从正面进行基材的喷射作业，并且还要重点喷射凹凸部位与死角部位。在完成基材的喷射作业之后，需要确保金属网上的基材厚度为2～3 cm。

(6)排水设计。通过边坡开挖施工，该公路高边坡会构成反坡，此时不可设置坡顶截水沟。但为了有效降低雨水对其的影响，应设置仰斜式排水孔，以此来实现引排坡体地下水的目的，从而保证边坡排水的畅通。

4 结 语

综上所述，在公路工程施工过程中，常常包括诸多高边坡，其稳定性具有十分重要的作用，一旦出现失稳或是崩塌问题，必将直接影响着整体工程质量与安全，此情况下，必须要对公路高边坡稳定性进行深入的研究，并且还要采取适宜的边坡防护措施，以确保行车人员生命财产安全。

[1] 武金博.高速公路边坡稳定性分析与安全防护技术[J].黑龙江交通科技，2011，(34)：54-55.

[2] 刘长平.山区高速公路路堑高边坡稳定性分析评价[J].安徽地质，2010，(20)：234-236.

[3] 许宇明.基于FLAC～(3D)的山区高速公路高边坡支护方案优化设计[J].公路工程，2015，(6)：67-69.

2016-04-12

李晓华(1981-)男，贵州松桃人，工程师，主要从事工程地质工作。

U417.1

C

1008-3383(2016)07-0067-02