山区公路高边坡设计总结

山区公路高边坡设计总结

林君

上海市市政规划设计研究院南京设计研究所江苏南京210009

摘要：本文通过对国内外高边坡设计的现状分析，结合部分地区高边坡工后出现的问题，对山区公路高边坡设计进行归纳总结，山区公路高边坡设计首先需探明其岩土构成，再根据其岩性采用合理的边坡坡率及防护形式，从而使高边坡设计达到“安全、经济”的原则。

关键词：山区公路高边坡设计总结

1.研究背景

近年来，我国山区公路的建设得到了较大规模的发展，由于山区公路受地形地貌的限制，各类高边坡也随之产生。公路路基设计规范将挖方边坡高度超过20m的土质边坡及挖方边坡高度超过30m的岩质边坡定义为高边坡[]，要求进行个别勘察设计。目前，国内外针对高边坡的研究越来越多，通常主要以极限平衡法来对高边坡进行分析评价，该方法是工程实践中应用最早、也是目前使用最普遍的一种定量分析方法,积累了丰富的工程经验。

2.高边坡工后常见问题分析

目前，国内外的高边坡设计方案及施工技术越来越成熟，但在运营期内还是不可避免的出现一些问题，主要受以下几方面影响：

2.自身因素的影响

边坡工后自稳能力不够、发生塌方等破坏，此类情况多由于设计方案的不合理，设计人员前期踏勘不到位，未查明边坡的自稳能力、岩（土）性或在边坡稳定性验算时未选择正确的计算参数，而导致边坡的设计稳定性不够，工后边坡自稳能力不足，即会发生塌方等破坏。

2.2外力因素的影响

连续强降水或地震后、边坡出现崩塌等破坏。此类情况多现于降水丰富或地震频发的山区，也是目前较为常见的边坡工后问题，由于地震及强降水的不确定因素，设计中很难做到万无一失，一般设计中只能通过提高安全系数并结合各地区的已建项目案例来参考。

2.3自然环境的影响

高边坡年久失修，边坡出现风化、剥落等破坏。此类情况多发生在公路运营多年后，开挖后的边坡表层裸露在外，经长时间风化、侵蚀后发生局部崩塌、碎落等破坏。针对此类情况，早期设计中主要通过设置相应的坡面防护来减缓坡面的风化程度，同时运营期内及时对年久失修的边坡进行加固维修。

3.高边坡设计的技术要点

针对高边坡的一般设计方法并结合高边坡工后的常见问题，笔者对山区公路高边坡设计进行归纳总结，针对山区公路高边坡设计，提出如下设计要点：

3.1高边坡设计基础资料的收集

高边坡设计对边坡地勘的依赖性较大，设计前，应对现场的高边坡进行逐个踏勘，查明边坡的自身稳定性，探明岩土的类型、成因、工程特性、覆盖层厚度，基岩面的形态和坡度，岩体主要结构面的类型、产状、延展情况等，是否存在外倾结构面；还应调查地下水的类型、水位、水压、水量、补给和动态变化，岩土的透水性和地下水的出露情况。勘探线应垂直边坡走向布置，通过取样试验确定岩土的物理力学性质和软弱结构面的的抗剪强度，为边坡的稳定性验算提供设计依据。同时应注意观察项目区内自然边坡的稳定情况及其自然稳定坡率，为后期的设计提供参考。对于存在不良地质及特殊性岩土的高边坡，路线应尽量绕避，如受地形限制无法绕避时，需加密勘探点，结合当地已建项目经验采用针对性的治理方案。

3.2边坡形式及坡率的确定

在高边坡地勘资料已知的情况下，边坡形式及坡率对高边坡的稳定起着决定作用。高边坡常见边坡形式分为三种，分别为：

①直线形边坡：当边坡为均质或薄层互叠且高度不大时采用，

②折线形边坡：当边坡较高或由多层土组成而上部岩（土）层的稳定性较下部好时，可采用上陡下缓的折线形，若上部为覆盖层，或稳定性较下部岩（土）层差时，则宜采用上缓下陡的折线形。

③台阶形边坡：当边坡由多层土组成且很高时，可在边坡中部或岩（土）层分界处设置宽度为1～3m的边坡平台，以增加边坡的稳定性。

一般设计中，为保证边坡稳定，大多采用较缓的坡率以提高边坡稳定性，而采用缓坡率的弊端也同样显著，缓坡率会直接导致边坡高度的增加及用地的增加，对环境造成更大的破坏，同时也不够经济。笔者认为较为合理的方法是根据岩（土）性质及其所处的状态，对照附近自然边坡或已建工程的人工边坡的坡度，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值，并以试验取得的岩（土）物理力学参数为依据进行边坡稳定性验算，从而得到较为合理的坡率。

3.3坡面防护形式的选用

高边坡设计除了应对其边坡及坡率进行验算确定外，还需考虑坡面防护，高边坡坡面如不设防护，则可能会在雨水冲刷及其他外力作用下导致坡面局部坍塌、剥落，影响边坡稳定和行车安全，同时也不能满足公路景观的需要，对于一般高边坡，应根据其岩（土）性及降水量选择合适的防护形式，考虑公路工程的景观要求，在保证边坡稳定的情况下，应根据实际情况首选绿化效果较好的植物生态防护及骨架植物防护，保证防护方案的经济、合理。对于自稳能力较差的高边坡，选择具有加固效果的防护方案，如锚杆框架梁等，对提高边坡整体稳定性较为有利。

4.高边坡综合排水设施的设置

山区公路高边坡大多临近山体，受大气降水及地下水的影响较大。设计时应考虑降水及地下水对边坡的影响，尤其是降水丰富地区更应重点设计。如边坡排水不畅，长期受水流浸泡，则易导致边坡失稳，发生塌方等灾害。对于台阶式边坡，设计中应在边坡平台上设置平台截水沟，用于汇集坡面水，并通过下渗管道或急流槽将水流引入路基边沟或路基外。对于临近山坡的高边坡，还应设置堑顶截水沟用于疏导山顶流向边坡的水流，如边坡已开挖成反坡，则可不设。对于坡体含水量较高的边坡，还应设置相应的排水管疏导坡体水，避免坡体内积水过多发生滑塌。

5.非正常工况下高边坡的稳定性

根据以往的经验，正常工况下高边坡的稳定性都相对较好，而在暴雨、连续降水等非正常工况下，很多山区高边坡都经不住考验，出现崩塌、滑坡等次生灾害。究其原因，一定程度上是设计的考虑不足。对于降水丰富、地震频发地区的高边坡，设计中应多收集当地已建工程的类似资料。尤其注意的是，对非正常工况下的高边坡进行验算时，选用的内摩擦角、粘聚力等参数应进行相应的折减，只有多调查、多思考，才能减少设计上的不合理，避免设计欠缺造成的边坡不稳定。

6.施工期的监测与动态设计

高边坡设计是一项较复杂的工作，由于现阶段勘察手段的制约及施工水平的限制，高边坡开挖后存在一定的不确定性，高边坡设计很难能一步到位，在实际工程中也时常出现边坡开挖后的地质与设计不符及施工开挖过程中边坡塌方的情况，鉴于以往的工程经验，为保证高边坡的稳定安全，应在整个工期内贯彻动态设计理念，对施工中的高边坡及时监控及观测，对施工中出现的问题及时处理，遇到地质与设计不符的情况，应及时的进行补勘并根据实际情况调整设计方案。

结语：

通过对高边坡设计要点的简单介绍，我们可以了解到高边坡设计是一个综合性很强的工点设计，他既有一定的独立性又和外界因素有着紧密的联系，我们必须从整体考虑，在充分了解其自身岩土构成的情况下，反复验算拟定其坡率和形式，同时还要做好坡面防护、排水等附属设施的设计，同时，要将责任深藏心中，对施工中反馈的问题及时处理，并注意总结。只有这样，才能将山区公路高边坡设计的更安全、更经济、更合理。

参考文献：

[1]JTGD30-2015.公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2015

[2]GB50330-2013.建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013

[3]雷用、肖强、郝江南.高边坡设计中的几个问题探讨[J].岩土工程学报.2010