公路高边坡设计要点与稳定性评价方法

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YAN JIU
JIAN SHE
公路高边坡设计要点与稳定性评价方法
Gong lu gao bian po she ji yao dian yu wen ding xing ping jia fang fa
陈延照
高边坡的稳定是山区公路设计的关键，介绍了工程中常用的稳定性防治措施，通过对典型边坡案例分析，介绍各类型边坡破坏的特点和相应的设计要点，并给出合理的治理建议，然后介绍边坡稳定评价的常用方法，以期为类似高边坡设计、稳定评价提高参考。

公路建设受地形影响，无法避免要穿越山区，而在山区修建公路时，通常进行大范围的开挖与填筑，破坏了原有的边坡平衡，形成大量的人工高边坡 (岩质边坡高度超过30m，土质边坡高度超过20m)，这些高边坡的出现，使得原因的平衡被破坏，出现滑坡、崩塌等地质灾害，因而高边坡的稳定成为山区公路设计的关键。

成为控制建设周期和成本的关键点。

在高边坡稳定防治工程中，以防为主，以治为辅，防治相结合，应用绕避、刷方、放坡、反压、支挡、锚固、防护、防排水、改良地质、植被防护等措施对边坡稳定问题进行防治。

高边坡的治理，从根本上讲，就是寻求稳定、经济、环境三者之间的平衡，以最小的经济代价和最少的环境破坏，实现边坡的稳定可靠，以满足施工运营期的需要。

本文主要介绍高边坡工程中常用的防治措施，并针对典型边坡，研究其破坏模式，并提出相应的设计要点，同时提供相应的治理措施建议；并介绍常用的稳定性评价方法。

一、高边坡防治措施
高边坡防护工程在设计过程中，最根本的就是寻求边坡稳定、经济、生态环境之间的平衡，以最小的经济和环境代价，实现边坡的稳定，对于高危边坡或者已经出现病害的边坡，需要采取可靠的措施确保边坡在施工及运营过程中的稳定，设计时，应遵循以防为主，以治为辅，防治相结合。

治理措施可分为两类，一类是针对可能出现的问题，采用预防性措施，另一类是针对已经出现的病害采取治理性措施。

1.规避
对于存在较严重病害的高边坡或者老滑坡地段，治理难度和成本较高，或者病害无法确保治理效果，或者为规避高边坡，可以采用规避的措施。

2.放坡、刷方
通过放缓坡度实现边坡的稳定，是常用的措施，其施工简便、可靠、经济，高边坡失稳主要是由于边坡高度大，坡度陡，通过削坡除掉表层不稳定土层、减少荷载，使边坡的坡度放缓，以提高稳定性。

放坡一般做成台阶状，每级台阶高6~12m，若岩体完整可提高到15m，每级台阶设置1~2m 的平台，如有特殊需要，可以设置4~12m 宽平台。

坡率应根据岩土体性质确定，对于松散土层，坡率1.25~2.0，对于微风化岩石，可取0.25~0.5，中风化、强风化可取0.5~0.75，0.75~1.00。

3.防护工程
防护工程主要是及时封闭坡面、使表层土体的稳定性提高，并形成完善的排水体系，常见的防护工程有浆砌片石护坡或者护面墙、骨架护坡、喷射素砼、挂网喷混等。

4.支挡工程
常用的支挡工程有挡土墙和抗滑桩，挡墙主要支挡坡脚，以增强稳定，挡墙的高度应高于可能的滑面，如果边坡较高、或者滑坡体较大，挡墙截面尺寸需要加大，成本较高，在选择挡墙时，应严密的分析失稳原因并判断可能的滑面范围。

抗滑桩则设置于中浅层滑坡体的前缘，采用桩墙结合，多层分级支挡，承担滑坡体的大部分的抗滑力，从而也减少了下部挡墙的推力。

此外还有锚固工程、防排水工程、改良地质、植被防护等措施。

二、边坡治理设计要点
由于边坡稳定受地质、地形、水文等影响，边坡防治的措施也不尽相同，本文通过几种典型断面，介绍其设计要点。

1.均匀层状地层边坡治理
通过计算及工程实践，此类边坡通常在坡脚处出现应力集中，大多是坡脚剪切破坏，故设计的要点应是如何改善坡脚应力集中的问题，或者通过采取有力措施提高坡脚抵抗剪切变形的能力。

对于此类，可以对中上部进行刷坡卸载，设置抗滑桩，或者在中下部设置锚杆（索），在坡脚处设挡土墙，同时还应完善边坡的防排水设施，图1为防治措施示意图。

图1 均质层状边坡治理示意图
2.基岩控制型边坡治理
这一类的边坡，在坡脚位置是稳定的基岩，边坡的破坏主要是沿着基岩顶面滑动，如图2所示。

设计的要点是减少坡体的下滑力，并增大坡脚的抗滑力。

可以在上部刷坡并设置锚固，坡脚设置抗滑桩或者挡墙。

图2 基岩控制型边坡治理示意图
此外还有结构面控制型边坡和固定滑面的边坡，设计的要点是要提高坡脚的支撑力，减小下滑力。

三、边坡稳定评价
1.工程类比法
工程类比法是目前勘察设计阶段比较常用的稳定性分析评价方法，具体的类比内容如下：通过将人工边坡与自然边坡一些要素进行对比，如坡高、坡率、边坡的变形破坏类型、变形机制，并从开挖卸荷过程导致坡体出现应力松弛、降水渗入坡体导致结构面软化和强度降低等几个方面推测人工高边坡可能出现的变形破坏模式、以及变形量、规模等。

2.力学计算法
高边坡的稳定评价一直是工程界试图解决但仍未彻底圆满解决的难题，总的来说，有三大类，一是极限平衡法、二是模型试验法、三是数值分析法，三类方法各有优缺点。

（1）极限平衡法
极限平衡法采用有限条分，假设边坡处于极限平衡状态搜索最危险的潜在滑面，并且计算出边坡的最小的安全①滑面上抗剪强度为：
σ为有效应力，'
c c
、为黏聚力、有效黏聚力，。