高速公路深挖路堑高边坡失稳诱因及综合处治措施

总554期
2020年第32期（11月中）
收稿日期：2020-08-17
作者简介：吴帆（1984—），男，工程师，从事公路工程项目管理相关工作。

高速公路深挖路堑高边坡失稳诱因及
综合处治措施
吴帆
（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410004）
摘要：以某高速公路工程项目为例，针对项目某路段存在的高路堑高边坡滑塌失稳现象，将滑塌现场划分成两个区域，综合区域滑塌变形特点，分析边坡失稳的诱因及机理，在此基础上提出四种高路堑滑坡处治方案。

通过对比各方案的工程特点及经济效益，最终确定具体的处治措施，可为类似工程提供参考。

关键词：深挖路堑；高边坡；边坡失稳；方案对比；预应力锚索框架梁中图分类号：U416.14文献标识码：B
1工程概况
广东省境内某在建高速公路工程K28+850—K29+200段施工条件特殊，鉴于该处路堑边坡高度达50m 的特点，可将其视为深挖路堑高边坡。

现场雨量丰沛，受雨水侵蚀等自然因素的作用，边坡开挖期间伴有滑塌现象，集中在K28+850—K28+980段、K28+980—K29+200段两处。

前段以第一至第三级边坡整体滑塌为主，后段主要表现为第一级平台外侧土体滑塌以及内侧弧形裂缝两方面的问题。

高路堑边坡失稳严重阻碍工程施工的正常推进，需根据实际情况，采取针对性的边坡滑塌处治技术。

2原设计边坡防护情况
本文对K28+850—K29+200段边坡进行分析，原设计方案为三级边坡，具体可分为两个区段。

K28+850—K28+980为第一区段：第一级、第二级采用锚杆格梁植草方式，坡率为1∶1.25；第三级为人字形骨架植草，坡率调整为1∶1.15。

K28+980—K29+200为第二区段：第一级为锚杆格梁植草，坡率为1∶1；第二级为锚索格梁植草，第三级为锚杆格梁植草，两处坡率均设为1∶1.25。

2.1路堑高边坡开挖及变形病害
（1）K28+850—K28+980段边坡发生较为明显的变形。

根据现场施工进度，经前期施工后，坡顶截水沟和第三级边坡防护已成型，可见坡体伴有明显的滑塌现象（集中在第一至第三级区间），裂缝宽度为20~30cm ，最严重的区域错台量可达2m 。

滑塌体表面形成横向牵引错台台阶，通过对K28+970处的观察可知，该处坡脚形成大量渗水点。

根据实际勘察结果可知，除已滑塌的坡体外，其余滑体相对稳定，未产生明显的裂缝。

因此可重点分析滑体剪入口，发现其集中在截水沟后缘错台处，同时进一步明确剪出口的位置，即坡脚处。

区域内降雨量丰富，受强降雨的持续
性影响，坡面临时排水功能较差，土体处于饱水状态，土体的自稳性较差，滑塌体逐步失稳并出现更明显的变形现象，滑塌面有再次扩大的可能。

（2）K28+980—K29+200段发生较明显的变形。

根据现场施工进度，坡顶截水沟已经成型，第三级边坡锚杆框架梁尚处于梁钢筋绑扎阶段。

可以发现，第二、第三级边坡可正常使用，相比之下第一级平台外侧的土体明显失稳，局部伴有崩塌现象，为质量问题的主要发生区域。

施工便道平台内侧形成弧形裂缝，宽度在1~3cm 之间不等，且多数都已穿透平台，危害性较大。

K29+150—K29+200段坡顶外约4m 处的土路表面存在异常状况，间断性纵向裂缝较为普遍，现阶段宽度为2~3cm ，呈持续扩大的趋势。

总体来看，该区域最初的质量问题源自一级平台和施工便道，由于砂质黏性土层结构松散、完整性差、强度低、水理性差，易饱水失稳，在地表水浸润冲刷下，易发生变形破坏，主要表现形式为一级平台的垮塌以及便道的裂缝，后续可见坡顶形成裂缝，由此说明边坡持续发生蠕动变形，易导致边坡整体失稳。

2.2路堑高边坡滑坡机理及诱因分析
（1）K28+850—K28+980段坡体地质条件欠佳，粉质黏土和砂质黏土所形成的厚度至少达到6m ，局部可达到18m 。

粉质黏土层以松散状为主，不具备良好的渗透性，同时冲沟发育，形成较为明显的汇水区域。

断裂带与边坡呈斜交，地下水与坡面汇水的流动方向一致，并逐步渗入地下岩土体。

区域内强降雨天气频繁，雨水的冲刷作用较强，易导致坡体表层岩土体受损，随着时间的延长，岩土体的重度增加且力学性能下降，力学平衡状态被打破，坡脚变形明显，无法为上部坡体提供可靠的支撑，导致砂质黏土层逐步发生滑塌[1-2]。

（2）K28+980—K29+200段的主要问题为一级平台发生
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局部垮塌，修筑成型的施工便道裂缝病害普遍存在[3]，一级开挖坡面较为陡峭，区域内强降雨的影响力较强，坡脚软化且上部土体伴有滑塌现象，可见坡顶处形成裂缝。

对此，通过反压措施处理坡脚区域，结果表明坡体趋于稳定。

3路堑高边坡滑坡处治
以边坡的失稳程度为依据，划分两个区域，分别对其采取针对性的治理措施。

区域Ⅰ：K28+850——K28+980。

区域Ⅱ：K28+980—K29+200。

本段的覆盖层厚度相对较薄，坡体内部土体性质不稳定，遇水易软化崩解。

鉴于此特点，拟定四种处治方案。

3.1路堑高边坡处治方案
综合考虑技术可行性、安全可靠性、经济效益、环保效益等方面的要求，对各方案展开对比分析。

（1）方案一：预应力锚索抗滑桩+预应力锚索框架梁。

稳定可靠，占地面积相对较小，有助于提高边坡的景观性；但现场以黏性土和全风化岩居多，在此条件下明显加大锚索成孔的难度，不利于压力分散型锚索的布设，抗滑桩施工期间潜在诸多安全隐患，且工期长、投入成本相对较多。

（2）方案二：区域Ⅰ为坡脚护脚墙+竖向钢花管桩+预应力钢锚管框架梁，区域Ⅱ为坡脚护脚墙+钢轨桩+预应力锚索框架梁。

施工成本较低，钢花管的工程性能良好，可有效加固失稳土体，以保证土体的稳定性；但钢花管施工工艺略为复杂，涉及到二次劈裂注浆作业，且局部分布大量的孤石，而施工所用钢轨桩的直径达到300mm，明显加大成孔难度，对成孔施工工艺提出较高的要求，缺乏显著的经济效益。

（3）方案三：坡脚护脚墙+圆形抗滑桩+预应力锚索框架梁。

施工全程无明显风险，可确保现场作业的安全性，同时圆形桩施工质量可控，通常无质量问题；但工区的黏性土和全风化岩为重要的影响因素，不利于锚索成孔作业的顺利展开，且压力分散型锚索涉及到的施工工艺较为复杂，边坡易发生失稳；锚索使用量较多且偏长，对施工技术提出较高的要求，必须做好锚索应力和应变的监测工作，必要时需二次补偿张拉；经济效益一般。

（4）方案四：区域Ⅰ为坡脚护脚墙+人字形骨架植草+支撑渗沟，区域Ⅱ为坡脚护脚墙+钢轨桩+预应力锚索框架梁。

施工风险小，工期可控；但施工期间涉及到大量的土方卸装作业，易破坏现场自然环境，成本较高，经济效益较差。

综上所述，通过对比四种方案可知，方案二的综合应用效果较好，施工风险较低，成本较低，且钢花管的应用更为灵活，可根据实际情况合理调整使用方法，能够实现对土体的有效加固处理，钢轨桩在维持稳定性方面也具有显著效果。

因此，推荐选择方案二。

3.2路堑高边坡应急处治措施及预案
（1）部分边坡坡面已经完成了开挖作业，在处理该处的裂缝时选择黏土临时封闭的方式，覆盖防水彩条，以免雨水渗入。

（2）部分边坡垮塌变形幅度较大，通过放坡和加固，最大限度阻止边坡的变形发展，外侧坡率设为1∶1.5。

（3）完成上一级的开挖作业后，可见坡顶的总体状况良好，并未发生大幅度的变形，因此对裂缝采取封闭处理措施。

优化该处的防护形式，选择预应力锚索框架防护的方式。

（4）对边坡宽平台进行加固处理，方式为增设钢轨桩和钢管桩，坡脚临时排水沟易发生堵塞，应及时组织疏通作业，并紧密铺设防渗土工布。

（5）全面监测高边坡，及时掌握该处的变形情况，以所得结果为依据编制科学的处治方案。

4结语
本文基于深挖路堑高边坡工程实例，首先探讨了路堑高边坡滑塌失稳的成因，然后分析提出了具有针对性的处治技术方案并进行了方案比选，最后阐述了边坡治理过程中应注意的要点，希望为类似工程提供参考。

参考文献：
[1]吴亚超.柬埔寨55号公路高边坡稳定性分析及处治技
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[2]曹佩红.浙江省74省道南延段工程深挖路堑高边坡稳
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[3]张美杰，刘静伟，张志萍.高速公路深挖路堑边坡稳
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