山区高速公路路堑边坡隐患综合治理研究

李永超 LI Yong-chao

（云南道成公路工程有限公司，昆明 650200）

0 引言

受我国山区的地形条件限制，为确保工程主体免遭自然地质灾害侵袭，高速公路在建设过程中须对沿线山体进行切割、开挖、回填，形成了大量的人工路堑和边坡[1]。高速公路路堑边坡的开挖打破了原自然斜坡岩土体的地质力学平衡，在山区复杂的地形地貌和多变的气候条件的综合影响下，已开挖/回填的路堑边坡极易发生水毁[2]、滑坡[3]、坍塌[4]等地质灾害，掩埋、摧毁道路工程主体，中断交通，对高速公路的运营稳定性和交通参与者的人身安全造成了严重威胁。

因此，本文结合云南省文（山）至麻（栗坡）高速公路的K53+900处右侧路堑边坡实例，从路堑边坡影响区域的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件和工程地质条件入手，筛查边坡上凸出岩体、危石等隐患的分布位置、规模、形成原因、危害程度及发展趋势；针对路堑边坡的隐患之处进行仔细排查，针对性病害的形成和发生机理提出相应防治措施，为山区高速公路路堑边坡的隐患排查和灾害预防提供决策支持。

1 工程概况

文（山）-麻（栗坡）高速公路位于云南省东南部文山州境内，起自文砚高速公路（在建）甲马石，止于麻栗坡北，路线全长74.776km。本文的评价对象为文麻高速公路K53+900处右侧路堑为一岩溶山体形成的自然边坡，经实地测量，山峰峰顶高出路面设计标高125m，边坡面上有部分岩体向路基凸出，凸出岩体距离路基右侧边线约13.5m，高于路基约75m。高边坡及凸出岩体稳定性差，极易产生崩塌和掉块，对工程主体的施工和运营构成较大威胁。

1.1 地质情况

项目区以低中山溶蚀峰丛洼地斜坡地貌为主，其间缓坡地带多形成洼地地貌，洼地中偶有落水洞分布，总体地势为北高南低。文麻高速公路K53+900（段）位于一岩溶山体北侧，山体形成一高125m，长200m的自然边坡，边坡为断层切割形成的断层崖。项目区斜坡中上部植被较发育，下部缓坡、洼地地带多为旱耕地。

1.2 气候条件

路线通过区域属低纬度亚热带气候区，受地形条件影响，气候垂直分带明显，随高程增加盆地区与山区气候不同，降水量、相对湿度盆地区小于山区，故盆地区较热，长夏无冬，山区较温凉，气候较冷。总体而言，区域气候条件对项目建设及营运的不利影响较小。

1.3 区域地质稳定性评价

据区域地质资料显示，路线区域上位于云南山字型与广西山字型构造之间，应力集中，区域地质构造现象极为复杂。路线通过区域的地质构造主要以扭动构造体系为主，主要表现为季里寨山字型构造及文山巨型环状旋扭构造。综合收集到的相关资料分析，上述构造应属非全新活动断裂，加之上述构造大多与路线呈高角度斜交或垂直相交，故对路线影响较小。

1.4 水文情况

项目区位置相对较高，属区域地下水和地表水的补给区，无地表水体分布，仅局部存在上层滞水，地下水位埋深较大。地下水主要靠大气降水补给，通过溶隙渗入补给地下水，由于溶隙发育不均匀，内部富水性也不均匀，动态变化较大。受地形影响和控制，地下水由高向低经岩溶裂隙管道运移，于低洼处以泉的形式出露排泄。

2 路堑边坡现状评价及处理

2.1 现状调查

以边坡中心为起点，沿其两侧延伸方向进行追索和对边坡面上凸出岩体进行圈定，对文麻高速公路K53+900处右侧路堑边坡进行实地调查。经调查，边坡为一岩溶山体在断层、构造裂隙相互切割及溶蚀作用下形成的陡崖，边坡存在较大临空面，坡面上分布有向文麻高速公路一侧凸出的岩体，坡面岩性为坝塘岩楔（bw）薄至中层状泥粉晶灰岩、竹节石泥粉晶灰岩。边坡总体走向295°，倾向25°，倾角大于65°，延伸总长度200m，最高部位高出文麻高速路面设计标高125m，坡面上凸出岩体距离路基右侧边线约13.5m，高于路基约75m。现状下，边坡处于不稳定状态，产生崩塌、掉块的可能性大，如图1所示。

图1 边坡面上凸出山体与主线关系示意图

2.2 现状边坡稳定性评价及趋势预测

据BW1边坡赤平投影图稳定性分析，边坡面与岩层面反向斜交、与①组节理裂隙面同向，与②组节理裂隙面同向斜交，与③节理裂隙面反向斜交，如表1所示。由于边坡存在多组节理裂隙相互交错切割，加之边坡高陡且坡面上分布有凸出岩体，总体组合呈不稳定结构类型边坡。未来在地震作用、工程施工震动及溶蚀作用等条件影响下，坡面上岩体沿边坡面及①组节理裂隙面产生崩塌、掉块地质灾害，形成的崩塌体、掉块将直接崩落和滚落于文麻高速公路上。可能产生的地质灾害对边坡下部文麻高速公路的工程施工和投入运营将构成较大威胁，发生的可能性大，危险性和危害程度大。

表1 BW1不稳定边坡赤平投影分析

2.3 路堑边坡处理设计

因文麻高速公路K53+900处右侧路堑边坡存在安全隐患，为确保K53+900处右侧路堑边坡后期安全性及稳定性，本文针对边坡特征进行开挖处理设计，并从边坡开挖稳定性、运营安全性、开挖经济性三方面评价路堑边坡处理设计的效果。

根据边坡特征，拟建议对K53+900处右侧路堑边坡进行开挖处理，边坡共设置六级边坡：①第一级边坡，坡比1:1.25，坡高22m，坡顶未设置截水沟；②第二级边坡，坡比1:1.25，坡高15m，坡顶台阶宽度3m；③第三级边坡，坡比1:0.75，坡高25m，坡顶台阶宽度18m；④第四级边坡，坡比1:0.75，坡高15m，坡顶台阶宽度2m；⑤第五级边坡，坡比1:0.75，坡高10m，坡顶台阶宽度2m；⑥第六级边坡，坡比1:0.5，坡高10m，坡顶台阶宽度2m，如图2所示。边坡坡面采用主动防护网进行防护，在第三级边坡平台上设置被动防护网，防止山坡落石。

图2 拟建议的边坡设计图

2.3.1 边坡开挖稳定性评价

由《公路路基设计规范》（JTG D30－2015）及《公路工程抗震规范》（JTG B02－2013）的规定可知：边坡影响范围有重要建筑物，边坡高度大于20m，边坡稳定安全性系数要求如下：天然工况1.30，天然+抗震1.15。

根据边坡地层岩性特征，本边坡为岩质边坡，现在采用理正岩土对边坡进行稳定性计算，考虑天然工况、天然+地震工况两种情况。采用理正岩土对边坡稳定性计算可知，天然工况下滑动安全系数达到1.385，安全系数大于天然工况规范值1.30的要求，天然工况下坡面稳定；天然+地震工况下滑动安全系数达到1.371，安全系数远超天然+地震工况规范值1.15的要求，天然+地震工况下坡面稳定。如若对边坡进行开挖处理后，边坡对道路后期运营影响较小，不易发生边坡滑塌和落石滚落等事件。

2.3.2 运营期安全性评价

经过对开挖之后的边坡进行稳定性计算，计算结果表明，边坡处于稳定，如若对边坡进行开挖处理后，边坡对道路后期运营影响较小，不易发生边坡滑塌和落石滚落等事件。

2.3.3 经济性分析

K53+900处右侧紧接路堑边坡是一处100多米高陡山体，山体上部向路基凸出，高速公路运营期间如果落石，有重大安全风险，可考虑将山体上部挖除一部分。若针对K53+900处的边坡安全隐患采取边坡处理措施，则可将K53+900处右侧山体开挖的土石方用于其他路段的路基填方，既消除了运营期间安全风险又满足取土要求，经济合理性较高。

3 防治措施及建议

3.1 边坡施工安全保障

全面排查边坡上松动危岩及凸出岩体并清除，清除过程中禁止一切行人及车辆从边坡下部通行。高边坡施工期，建立一套科学完善的边坡安全监测体系，定期进行内、外部观测，用观测资料指导施工。边坡采用自上而下逐层开挖，严禁采取自下而上的开挖方式，并及时支护，在边坡架设施工安全防护挡墙（板）等安全措施。边坡所有暴露的岩石根据需要及时进行喷护处理，易风化崩解的土层开挖后及时进行支护。高边坡施工时，仔细检查边坡的稳定性，如遇孤石、崩塌体等，做好妥善的清理和支护，所有危岩或不稳定块体均要撬除。高边坡施工期间，设置专门的安全警戒人员，发现不安全因素，及时报警，并进行处理。

3.2 公路运营安全保障

建议对边坡进行系统、长期、自动化监测，及时、全面掌握边坡及防护结构健康状态，对边坡的维护提供依据。建立全面的边坡管理和检查机制，定期巡查。一旦检查出安全隐患，立即上报给相关负责人员。完善缺失或损坏的截排水设施，清理堵塞的截排水沟，排出边坡积水。加强边坡绿化的养护工作，提高植被成活率，减少降雨对边坡稳定性的影响。在挡墙顶设置被动防护网，防止边坡落石、掉块等意外情况对高速公路运营造成安全影响。在雨季来临时，加大对场地的监控、巡检力度，制定相对应的应急解决措施。强化应急管理工作，明确应急责任到位，建立极端恶劣条件下应急预案，确保应急工作的科学、合理、时效，最大程度的降低损失。