公路路基高边坡防护设计分析

公路路基高边坡防护设计分析

彭宇

中大设计集团有限公司，陕西西安，710000

摘要：随着交通基础设施的发展，越来越多的公路建设项目面临着复杂地形条件下的施工难题，其中路基高边坡的稳定性问题尤为突出。这些边坡往往位于地质条件不稳定或者受到外界因素影响较大的区域，如山区、河流两岸等。因此，如何在确保工程质量的同时，采取有效的防护措施来抵御自然灾害，成为公路建设领域关注的重点。

关键词：公路路基；高边坡防护；设计；分析

一、做好地质调查与评估

在公路路基高边坡的防护设计过程中，地质调查与评估是至关重要的第一步，这一阶段的工作主要有两大块，一是地质勘探，二是稳定分析。地质勘探一般是通过一系列的现场作业，如钻探、取样等，获得第一手的边坡岩土资料。在此过程中，工程师为了在实验室条件下对材料的承载力、压缩性、渗透性等关键参数进行详细的物理、化学特性测试，会深入挖掘边坡的不同深度，采集土壤或岩石样本。此外，对地下结构的变化，包括裂缝、空洞等可能影响边坡稳定的地质缺陷，也会使用地质雷达、电阻率成像等非破坏性探测技术进行探测[1]。

稳定性分析是在这些实地调查结果的基础上，利用岩土力学的基本原理和技术，通过建立数学模型来模拟边坡在自然状态下的受力状况，进而对边坡在各种荷载作用下的稳定性进行评价，通过计算边坡的安全系数，对边坡是否处于稳定状态或存在失稳风险有定量的判断，如果计算结果表明边坡的安全系数低于规范要求，就需要进一步识别可能导致边坡滑动的关键区域或潜在滑动面，并采取相应的加固措施来提高边坡的稳定性，从而避免由于边坡失稳而带来的损失。整个边坡治理过程是反复循环的迭代过程，需要不断地进行调整和改进，才能在预期的服役期内保持安全可靠的运行状态。

二、加强水文管理

在公路路基高边坡的设计中做到有效水文管理，是为了保证边坡的长期稳定。在排水系统设计上要采取合理的办法，以使地表水和地下水的流动受到有效的控制，不致使边坡岩土体因水分积聚而产生强度下降的情况发生，从而避免边坡失稳现象的出现。为此设计人员要把地表排水沟渠地下排水管道等相关设施的位置尺寸进行精心规划和设计，使之能够有效地引导水流向远离边坡的方向流动，而不受阻碍或渗透到边坡内部的情况发生，从而使边坡得以保持安全稳定状态[2]。

地表排水系统的构建通常包括沿道路两侧设置明渠、暗沟以及雨水井等设施，用以收集并迅速排除降雨期间产生的径流。这些设施在设计上除了要考虑流量要求外还要结合地形特点，保证水流能顺畅排出而不会有积水的情况出现。并且边坡的顶部与底部还要加设截水沟，以对从上方流来的地表水进行截留和拦截，以起到保护边坡的作用。

为使边坡的防水性能得到进一步的强化，防渗处理是不可缺少的一项措施。防渗处理的方法，既可以是在边坡表面铺设防水层，又可以是建造防渗墙。防水层一般是由防水板或土工布等材质制成，对边坡表面形成一道保护屏障，以阻止地表水渗透入边坡内部。防渗墙则可以是在边坡内侧以垂直或倾斜方式打入的一系列水泥桩或混凝土板，以阻断地下水的横向流动路径，从而减轻水力梯度对边坡造成的影响。采用上述水文管理措施，可使公路路基高边坡的稳定性得到明显的提高，从而为道路的安全运营提供保障。

三、做好结构加固

在公路路基高边坡的加固设计中，结构加固技术是确保边坡稳定性和安全性的重要手段之一。其中，锚固技术和挡土墙建设是最为常见的加固方式，而生态护坡作为一种较为环保的方法，也在近年来得到了广泛应用[3]。

锚固技术主要是用高强度的钢材作为锚杆或锚索，在边坡的稳固岩层或土层中植入以增强边坡的整体稳定性，以形成一个强有力的支撑体系。锚杆一般适用于较浅的边坡加固，而锚索更多的是应用于较深的边坡加固。锚固件的选择及其布局需要根据边坡的特定地质条件来确定，以达到最大的加固作用。锚固技术还可结合其他加固措施，例如喷射混凝土或钢筋网等，共同发挥作用。而挡土墙建设是另一种常见的边坡加固方式，主要起到支撑边坡的作用，防止由于外力作用而导致的土体滑移。挡土墙可以根据不同的地质条件和施工要求选择不同的类型，如重力式挡土墙依靠自身的重量来抵抗土压；悬臂式挡土墙则通过预制构件插入地基中来提供支撑；而加筋土挡土墙则利用土工合成材料来增强土体的稳定性。每种类型的挡土墙都有其适用范围和特点，在设计上需要综合考虑的因素有边坡的高度土质特性以及施工成本等因素，以确定最适合的挡土墙类型。

生态护坡近年来逐渐成为一种比较受重视的绿色加固方式，主要是通过在边坡上种植草本植物或灌木等植被来提高坡体的稳定性。由于植被的根系可以增强土壤颗粒间的联系，提高土壤的凝聚力，从而减少侵蚀和滑坡发生的几率，因此生态护坡对于生态环境的改善起到了很大的作用。

四、加强监测与维护

在公路路基高边坡的长期运行过程中，监测与维护工作对于确保边坡的安全稳定具有至关重要的作用。自动化监测系统是现代边坡安全管理不可或缺的一部分，它通过在边坡上安装一系列的传感器和其他监测设备来实时监控边坡的状态，包括但不限于位移、应力变化、地下水位等关键参数。这些数据的实时采集不仅能够帮助工程师及时掌握边坡的动态变化，还能通过数据分析预测潜在的滑坡风险，从而为决策提供科学依据。

例如，边坡内部可以安装测斜仪来监测深层位移，表面则可以部署全球定位系统（GPS）接收器来捕捉细微的表面移动。此外，光纤光栅传感器可以用来测量温度和应变，而压力传感器则可用于监控地下水压力的变化。所有这些数据都可以通过无线传输技术发送到中央控制系统，便于远程监控和分析。一旦监测系统检测到任何超出正常范围的变动，就会立即发出警报，提醒相关部门采取必要的应对措施，比如疏散附近的居民或封闭受影响的道路。

除了自动化监测系统外，定期的人工检查同样是边坡维护工作中不可或缺的一环。建立一套完善的长期维护计划，包括定期巡检、维护记录以及修复工作，可以确保防护设施始终处于最佳状态。在检查过程中，技术人员会仔细观察边坡表面是否有裂缝、剥落或其他损伤迹象，并对挡土墙、排水设施、锚固装置等重要组件进行全面检查。对任何发现的问题及时进行记录并上报，然后按照相应的维修方案进行修复和保养工作。

维护工作的频率因边坡的具体情况与当地环境条件而有所不同，但在一些灾害频发的地区如雨季或地震发生区，检查间隔可能需要更紧密一些。另外，随着技术的不断进步，智能维护工具和软件被日益开发出来，使管理人员能更有效地安排检查任务并跟踪维护进度，从而在提高边坡安全管理的基础上，进一步提高技术水平。因此，边坡安全管理工作在不断推进的同时，也需要不断地适应科学技术的发展和变化。

结语：公路路基高边坡防护设计是一项系统工程，涉及多方面的技术和管理要求。通过对边坡地质特性、力学性能及外部环境因素的深入研究，可以制定出更为科学合理的防护方案。未来，在新技术的支持下，我们有理由相信，将会有更加高效且经济的防护措施应用于实践中，为公路建设和维护提供强有力的支持。

参考文献：

[1]郑亚萌.山区高速公路路堑高边坡设计[J].运输经理世界,2022,(12):19-21.

[2]王昕远.公路路基高边坡防护设计探讨[J].科技创新与应用,2022,12(08):69-71.

[3]王二赞.公路路基高边坡防护的设计核心探究[J].河南科技,2020,39(28):118-120.