路堑高边坡岩性条件及支护型式

摘要：随着我国公路行业的快速发展，路堑高边坡的数量越来越多。工程中经常由于对路堑高边坡的处理不当而造成重大损失和事故。基于这一现状，本文提出了路堑高边坡的处理范围，对路堑高边坡的稳定性进行简要分析，重点对其开挖支护型式进行分析。

关键词：路堑高边坡 支护型式

随着经济和交通的发展，近几年我国的公路行业发展迅速，由于我国地势起伏较大，地质条件复杂，在某些地区特别是山区修建公路时经常会遇到路堑高边坡。

路堑（cutting） 通过开挖天然地面做成的路基。路堑通过的地层，在长期的生成和演变过程中，一般具有复杂的地质结构。路堑边坡处于地壳表层，开挖暴露后，受各种条件与自然因素的作用，容易发生变形和破坏，应慎重对待。特别要注意处理好深路堑的设计，这是一项较复杂的技术问题。路堑边坡设计主要是确定断面形式和边坡坡度等问题。路堑按通过的地层一般分为土质路堑和石质路堑。

一、路堑高边坡的地质岩性条件

公路工程强调安全、畅通、美观、和谐、耐久的设计理念，而山区高速公路建设不可避免地将遇到大量深路堑高边坡的稳定与防护问题。

路堑高边坡的坡率一般根据边坡的地质岩性、风化程度等因素来选择，一般采用如下原则：微风化岩0.25～0.50，弱风化岩0.50～0.75，强风化岩0.75～1.00，坡残积层1.00～1.25，松散软弱土层1.25～1.50。如以某一合同段为例，其地质岩性主要为页、泥岩，岩层呈水平状，开挖已近一年，边坡表面弱风化，周围无裂隙，较稳定，为了进一步优化设计方案，本文对其进行了路堑高边坡的稳定性分析研究，为设计方案的选择提供技术参考。首先，利用极限平衡法对该区域的高边坡加框架梁与无框架梁防护状态进行了不同工况的对比计算，经过计算得知：加框架梁虽对边坡有作用，但根据比较其效果甚微；另外，通过对框架梁中锚杆锚固作用的研究，结果表明框架梁的大部分锚杆并未进入稳定岩层，只有第一级边坡的几根锚杆起到了锚固作用，因此未达到防护的预期效果，故建议取消框架梁，直接挂组合网植草防护。其次，为了进一步验证三维植被网挂铁丝网组合防护的有效性，利用拉格朗日算法（FLAC3D），对边坡进行了模拟，并将三维植被网挂铁丝网组合防护形式与无任何防护形式下的边坡稳定性进行了大量的对比计算，得出三维植被网挂铁丝网能满足边坡防护要求。最后，进行了经济效益分析，结果表明，取消框架梁将节省该项工程约28%的造价，不仅有力地保障了总体工期目标的实现，而且达到了美化边坡、绿色环保，显著改善高速公路景观的效果。

岩质高边坡的稳定性评价是一个复杂的岩体力学问题，也是一个复杂的岩土体和工程地质学问题。通过对本段岩质高边坡的稳定性分析和研究，分析了边坡的破碎松动程度、岩体风化程度、结构体组合等特征，按照“工程地质环境条件研究→结构面现场快速描述→岩体结构分级→岩体结构的工程地质分区→预测边坡变形破坏模式”的研究思路，可对边坡岩体的稳定性现状和其可能的破坏模式进行分析，从而为边坡整体稳定性评价和分区支护治理设计提供依据。

二、高边坡支护设计原则

1）设计中贯彻“不破坏就是最大的保护”的理念，合理放坡，加固适度，尽量做到土石方填挖平衡，减少征地和弃方。

2）加强地质勘探和现场踏勘调查，深入分析地质条件，增强工程研判，提高技术措施的针对性。

3）路堑高边坡支护设计应充分结合已有地质勘察资料，根据边坡的岩性、地质构造、地下水的作用和风化程度，采取相应措施，确保高边坡的安全、可靠。

三、支护治理措施分析

1、支护型式

1）抗滑桩。抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，是一种抗滑处理的主要措施。抗滑桩对路堑高边坡坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力（锚固力）平衡滑动体的推力，增加其稳定性。由于路堑高边坡的边坡较高、较长，坡脚往往会产生应力集中，加上地质条件差，边坡极易产生坍塌滑坡的破坏，因此经常采用抗滑桩对路堑高边坡的坡脚进行加固，有利于整个边坡的稳定。

2）挡土墙。挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。挡土墙能够抵抗侧向土压力，防止墙后的土体坍塌，增加稳定性。在路堑高边坡工程中，在地质条件较好的情况下，为了减少开挖工程量，加强坡脚的强度，经常采用M7.5号浆砌片石挡土墙。

3）边坡防护网。在路堑高边坡工程中，经常设置边坡防护网进行防护，边坡防护网分主动防护系统和被动防护系统。主动防护系统是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上，以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及为岩崩塌，或将落石控制一定范围内运动。被动防护是由钢丝绳网、环形网、固定系统（锚杆、拉锚绳、基座和支撑绳）减压环和钢柱4个主要部分构成。钢柱和钢丝绳网连接组合构成一个整体，对所防护的区域形成面防护，从而阻止崩塌岩石土体的下坠，起到边坡防护的作用。路堑高边坡旁经常有岩崩、飞石，甚至有雪崩、泥石流灯现象，设置被动防护系统，可以避开这些危险。

4）喷锚网支护

喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩（土）体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡；或虽为坚硬岩层，但风化严重、节理发育、易受自然营力影响、导致大面积碎落，以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡；或岩质边坡因爆破施工，造成大量超爆、破坏范围深入边坡内部，路堑边坡岩石破碎松散、极易发生落石、崩塌的边坡防护。

例如，某一合同段，因深切路堑，造成边坡高达66m的高陡路堑石质边坡。而且由于施工队伍采用大爆破作业，使得边坡破碎松散，犬牙交错，时有落石现象发生，严重影响后续工序的施工和将来的营运安全。为了使松散岩石边坡不出现落石、崩塌现象，确保行车安全，经技术经济比较，决定采用喷锚网支护方案进行防护。

喷锚网支护的施工程序是：搭设脚手架、整修边坡、制作安装设施排水孔、第一次喷射混凝土、锚杆钻孔、注浆、钢筋网制作、挂网、第二次喷射混凝土、养护、拆除脚手架。

喷锚网支护应严把现场质量管理与检测关：1、确保钢筋、水泥、砂石、速凝剂等原材料质量，并严格按配合比施工；2、严格操作规程；3、加强对操作人员的培训；4、合理选择施工设备、机具和施工方案。同时要做好现场质量检测，检测内容包括：强度检测、厚度检测、锚杆间排距检测。

2、深层加固与施工措施

1） 深层加固

预应力锚索（杆）技术是20世纪60年代以来广泛用于岩土工程的一项新技术，主要用于整治滑坡及边坡加固，具有施工机动灵活、施工快、安全及造价低等优点，因此在公路建设工程中得到广泛地应用。

预应力锚索（杆）是由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把锚杆一端锚固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固。为了保证路堑高边坡在施工过程中的稳定性，在软质岩高边坡地段，经常采用分级开挖、分级采用预应力锚索（杆）加固的方法对边坡进行深层加固，把滑坡体稳定在坚硬的岩层上。

2） 施工措施

由于路堑高边坡存在施工高度大、易失稳等缺点，边坡的开挖方式对开挖后边坡的稳定性有至关重要的影响，所以必须要控制好路堑高边坡的开挖，应注意做到：①当现场土质不好的时候，可采取马口开挖或跳槽开挖的方式。②自上而下分级开挖，分级支护，严禁掏底开挖。③严格控制爆破工程，不得松动边坡面的岩层，严禁运用大爆破，可以使用预裂爆破，采用小孔、小药量爆破，岩质边坡开挖采用光面爆破施工。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等措施。

四、 结束语

路堑高边坡是公路建设中的重要组成部分，在公路工程中，关于路堑高边坡的支护型式没有固定的模式可参考，只能根据现场条件，对公路路堑高边坡的特征和稳定性进行分析，并选择合理的支护处理措施。

参考文献

[1] JTGD30-2004，路堑高边坡的稳定性分析与开挖支护数值模拟[S].

[2] 杨航宇.公路边坡防护与治理[M].北京：人民交通出版社，2002.