龍銘謙

（廣西樂百高速公路有限公司 廣西南寧 530000）

對山區(qū)高速公路高邊坡病害防治的分析

龍銘謙

（廣西樂百高速公路有限公司 廣西南寧 530000）

當(dāng)前許多高速公路工程建設(shè)于山區(qū)，因為地形地質(zhì)條件復(fù)雜，非常容易出現(xiàn)高邊坡和滑坡問題，尤其容易在施工開挖后，出現(xiàn)邊坡變形，增大工程投資，且延誤工期，甚至破壞已有的工程設(shè)施。高邊坡工程是我國山區(qū)高速公路建設(shè)中的一個重大工程地質(zhì)問題。

山區(qū)；高速公路；高邊坡病害：治理工程

前言

公路高邊坡病害伴隨著山區(qū)高速公路的發(fā)展而日益嚴(yán)重，這一問題的出現(xiàn)呈現(xiàn)出強烈的中國特色，完全是由我國獨特的地形地質(zhì)條件和作為一個發(fā)展中國家所面臨的大規(guī)模工程建設(shè)所決定的。尤其是20世紀(jì)80年代以來，我國經(jīng)濟的高速增長，極大地刺激了資源與能源的開發(fā)，交通體系的完善和城鎮(zhèn)的都市化進程。山區(qū)高速公路建設(shè)中的高邊坡工程數(shù)量之多、規(guī)模之大、類型之復(fù)雜、工程之艱巨，舉世矚目。高邊坡病害防治理論和技術(shù)。

通常情況下，如果是人工開挖形成的巖質(zhì)邊坡，當(dāng)高度超過30m時，即屬于高邊坡；而如果是土質(zhì)邊坡，則高度超過20m即為高邊坡。而高邊坡施工則是將地質(zhì)體一部分，通過施工改造，形成人為工程，邊坡的穩(wěn)定性決定于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、人為改造程度。因此，對于高邊坡的病害防治設(shè)計，應(yīng)當(dāng)具備預(yù)測性、風(fēng)險性、動態(tài)性特點。

1 高邊坡病害的防治技術(shù)

高邊坡病害的防治技術(shù)，通常包括了實施地質(zhì)勘察的方法、內(nèi)容、穩(wěn)定性分析、評價方法與理論、監(jiān)測技術(shù)、治理工程設(shè)計原則以及加固（支擋）工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因為高邊坡通常是自然穩(wěn)定的，或通過人工對不穩(wěn)定山坡進行改造形成的，因此對于了解、確定擬開挖邊坡地質(zhì)條件、坡體結(jié)構(gòu)，以及后期可能出現(xiàn)的變形規(guī)模和類型等方面，是非常重要的，為高邊坡的穩(wěn)定性分析、加固工程的設(shè)計與實施奠定了基礎(chǔ)。

2 高邊坡病害空間預(yù)測的基本途徑

所謂高邊坡病害空間預(yù)測，指的是根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)，結(jié)合其地下水分布規(guī)律，明確邊坡的空間形態(tài)、規(guī)模與類型；高邊坡的穩(wěn)定性，則指的處于不同坡體結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)的條件下，高邊坡的穩(wěn)定性。

而其中的坡體結(jié)構(gòu)，則指的是山坡處于不同時期構(gòu)造作用下，所形成的結(jié)構(gòu)面空間組合，其組成包括以下三方面：①不同成因、不同性質(zhì)巖組分布；②結(jié)構(gòu)面空間組合，主要為軟弱破碎帶分布；③臨空面。

通過對滑坡和高邊坡變形的研究，發(fā)現(xiàn)坡體結(jié)構(gòu)對邊坡的破壞類型、部位、規(guī)模和破壞模式有控制作用，將坡體結(jié)構(gòu)可分為Ⅴ類共12個亞類，見表1。從邊坡變形破壞來研究巖性、構(gòu)造和坡體（巖體）結(jié)構(gòu)。對于巖性主要是注意巖石的軟硬，因為軟的巖石，強度低，易變形，而硬的巖石，強度高，變形小。構(gòu)造主要研究結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、相互切割關(guān)系、貫通程度，以及與臨空面存在的關(guān)系。針對坡體（巖體）結(jié)構(gòu)，需要尤其重視易變形破壞結(jié)構(gòu)的研究，前述的5種坡體結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的邊坡，均容易出現(xiàn)變形失穩(wěn)。

3 影響巖石高邊坡穩(wěn)定的因素

影響高邊坡穩(wěn)定性的因素，包括巖性分布、構(gòu)造格局、地下水補給條件以及坡體（巖體）結(jié)構(gòu)等。具體來說，其作用因素包括以下方面：①重力；②地應(yīng)力；③因巖體外形的改變，導(dǎo)致作用力改變；④地震作用；⑤水文地質(zhì)條件變化；⑥洪水沖刷；⑦降雨和氣候條件；⑧人為因素，例如切坡、堆填、人為爆破等；⑨軟弱破碎帶風(fēng)化。

所研究的巖石高邊坡穩(wěn)定性，主要研究的對象是坡體（巖體）結(jié)構(gòu)控制下遭受環(huán)境影響，在一定年代內(nèi)出現(xiàn)的變形與破壞。首先需要調(diào)查山體、坡體的結(jié)構(gòu)，然后通過觀測、分析、對比的方式，掌握可能影響邊坡變形的外界環(huán)境因素；最后利用巖石力學(xué)、土力學(xué)、數(shù)值分析以及模型實驗，找出條件因素對各高邊坡變形的定量問題。這是預(yù)測高邊坡病害空間，分析其穩(wěn)定性的基本途徑。

高邊坡空間預(yù)測與穩(wěn)定性分析，主要是以巖石滑坡工程地質(zhì)力學(xué)理論作為指導(dǎo)，結(jié)合高邊坡工程特點，分析宏觀地質(zhì)，確定高邊坡變形會破壞的空間形態(tài)與規(guī)模，以此為基礎(chǔ)，應(yīng)用巖體（石）力學(xué)理論，以及合理的數(shù)值分析，明確不同坡體結(jié)構(gòu)控制下、不同工況下的高邊坡松弛范圍，使兩者能夠相互驗證和補充，從而確定高邊坡病害類型與規(guī)模。

表1 坡體結(jié)構(gòu)及邊坡的破壞模式

4 高邊坡結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)調(diào)查分析

僅僅針對區(qū)域的構(gòu)造，難以準(zhǔn)確地反映高邊坡所在山體的具體地質(zhì)歷史時期，及其所承受的局部構(gòu)造應(yīng)力場的期次、作用力的大小與方向等信息，因此可以從擬開挖山坡地貌、結(jié)構(gòu)面實施調(diào)查、配套分析，從而確定高邊坡坡體（巖體）結(jié)構(gòu)狀況，可能存在的變形規(guī)模、性質(zhì)等，將對于巖石高邊坡穩(wěn)定性的研究，建立于可靠的基礎(chǔ)上。

山坡構(gòu)造面（結(jié)構(gòu)面）通常是因為構(gòu)造作用而形成的，在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，形成結(jié)構(gòu)面體系，并通過調(diào)查分析，確定斜坡所在山體承受的構(gòu)造作用力次數(shù)與順序，進而反過來指導(dǎo)巖石高邊坡坡體（巖體）結(jié)構(gòu)，使兩者能夠結(jié)合起來，并應(yīng)用于對高邊坡病害空間的預(yù)測，以及穩(wěn)定性分析中。

4.1 坡體結(jié)構(gòu)與高邊坡病害變形帶成生關(guān)系

高邊坡病害變形帶，指的是病害體出現(xiàn)錯、滑變形問題的底界，該底界主要依附在坡體中那些發(fā)育貫通、傾向臨空的緩傾角結(jié)構(gòu)面。

不論高邊坡的組成是完整巖體或破碎巖體，所產(chǎn)生的邊界中，通常是以變形破壞的底界，即變形帶的形成作為控制核心。后界與兩側(cè)界，則可以從高邊坡陡面組，直接調(diào)查找出，且常常會隨變形帶范圍的擴大，而不斷向后和兩側(cè)延伸發(fā)展。因此，高邊坡結(jié)構(gòu)面地質(zhì)力學(xué)調(diào)查分析方法的核心，就在于不同類型變形體底界、傾向臨空、緩傾結(jié)構(gòu)面成生關(guān)系的研究。

4.2 極限穩(wěn)定斜坡比擬法

處于極限狀態(tài)下的穩(wěn)定斜坡，指的是斜坡在形成的過程中，在主要條件、作用因素的影響下，在一定的年限內(nèi)，能夠維持坡形、坡高以及最陡坡率。這些主要條件和作用因素，主要包括的是地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件與變化、自然環(huán)境和營力等。

5 高邊坡病害防治的工作方法

高邊坡屬于特殊巖土工程，其坡高的設(shè)計，坡形、坡率以及加固防護措施的選擇，都需要以當(dāng)?shù)貛r土體性狀來決定。通過研究總結(jié)近年來山區(qū)高速公路的高邊坡失穩(wěn)事故中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合高邊坡工程與高速公路的建設(shè)特點，實施地質(zhì)勘察，具體如下：

（1）在進行高速公路選線時，應(yīng)當(dāng)考慮到復(fù)雜的地質(zhì)條件，以“地質(zhì)選線”為基本原則，盡可能避開不良地質(zhì)地段，例如大型老滑坡、崩塌、坍塌連續(xù)分布地段，以及巖層順傾（順層）地段，從而避免開挖之后導(dǎo)致老滑坡復(fù)活，甚至產(chǎn)生大量的新滑坡。

（2）必須重視高邊坡地質(zhì)勘察，減少高邊坡的數(shù)量，并降低其高度，改變重橋隧輕路基的實際狀況。由于在施工后，路基部分最容易發(fā)生問題，尤其是對于高邊坡失穩(wěn)破壞問題，通常是因為前期地質(zhì)勘察資料不足，導(dǎo)致坡形、坡高和坡率設(shè)計不符合坡體巖土特性。如果能夠在勘察期間，調(diào)查明確高邊坡地質(zhì)狀況，以及可能出現(xiàn)的變形類型，將其與隧道、橋梁、移線方案進行比較，達到邊坡設(shè)計要求，降低高邊坡變形問題出現(xiàn)概率。

（3）進行高邊坡設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡量詳細(xì)了解邊坡地段地形地貌、地層巖性、風(fēng)化破碎程度、構(gòu)造、坡體結(jié)構(gòu)以及地下水分布、自然斜坡穩(wěn)定狀況等作為基礎(chǔ)，以此預(yù)測邊坡失穩(wěn)類型與規(guī)模，進而設(shè)計出能夠避免坡體變形的坡形、坡率與坡高，并采取相應(yīng)的加固、排水和防護措施，選用合適的施工方法。

（4）高邊坡勘察設(shè)計，應(yīng)當(dāng)以“動態(tài)設(shè)計、信息化施工”為原則，在種種原因的影響下，往往難以全面掌握高邊坡的地質(zhì)資料，依據(jù)邊坡開挖施工所揭露的地質(zhì)狀況，修改并完善已有的邊坡設(shè)計，針對局部、小規(guī)模邊坡采取塌滑加固施工。

（5）高邊坡開挖施工，不僅要求科學(xué)的施工方法，還需要結(jié)合實際地質(zhì)狀況，針對可能出現(xiàn)的變形邊坡，嚴(yán)格選擇施工季節(jié)、工序與方法（防止雨水滲入、逐級開挖逐級加固、控制爆破等）；另外，還需要加強監(jiān)測手段，根據(jù)監(jiān)測資料，調(diào)整施工的工序、進度與方法（如圖1）。

圖1 高邊坡病害治理工作流程圖

6 總結(jié)

盡管我國公路系統(tǒng)針對山區(qū)高等級公路高邊坡病害防治的工程實踐進行了大量的研究和總結(jié)，取得了顯著的研究成果高邊坡工程是一個實踐性很強的學(xué)科領(lǐng)域，同時，也是一個各學(xué)科知識高度匯集與交融的科學(xué)領(lǐng)域。復(fù)雜巖體高邊坡工程施工應(yīng)當(dāng)注意理論與實際相結(jié)合，倡導(dǎo)地質(zhì)過程的機制分析；強調(diào)地質(zhì)與工程相結(jié)合，并定性分析、定量評價，將系統(tǒng)思維和不確定思維有機結(jié)合。只有這樣，才能不斷提高我國巖土工程高邊坡的理論與實踐水平。

[1]馬惠民，王恭先，周德培.山區(qū)高速公路高邊坡病害防治實例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]馬惠民.論坡體結(jié)構(gòu)與坡體病害類型：滑坡文集[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

[3]章勇武，馬惠民.山區(qū)高速公路滑坡與高邊坡病害防治技術(shù)實踐[M].北京：人民交通出版社，2007.

[4]陳德中.巖質(zhì)高邊坡綜合治理施工技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報，2004（3）：85～88.

U418.5+2

A

1004-7344（2016）18-0145-02

2016-5-26

龍銘謙（1983-），男，壯族，湖南芷江人，工程師，本科，主要道路工程，高速公路建設(shè)工作。