公路高边坡设计中的关键问题研究

公路高边坡设计中的关键问题研究

任凯兮

身份证号码：510823198512247272

摘要：公路高边坡设计是公路工程中非常重要的一环，其设计质量直接关系到公路的安全性和稳定性。在进行公路高边坡设计时，有一些关键问题需要特别注意和重视。公路高边坡设计中的关键问题包括地质条件的调查分析、坡度的选择和抗滑结构的设置等，只有将这些问题全面考虑并合理设计，才能确保公路高边坡的安全性和稳定性。

关键词：公路；高边坡设计；关键问题；措施

1工程概况

本次危岩体处治主要影响龙潭互通A匝道收费站段，其影响范围段落为AK0+000～AK0+220段。平面布置：原设计龙潭互通A匝道收费站为3进3出，宽度约33米，并结合边坡开挖在右侧设置改路。断面布置及坡面防护情况：右侧第一级边坡坡率1:1，坡高10米，坡面采用浆砌片石护面墙防护；第一级边坡平台宽6米，为改路平台，改路路基宽度4.5米；第二级边坡基本沿强风化线进行刷坡，坡率为1:0.3～1:1的渐变坡率，最大边坡高度约34米，坡面采用主动防护网护坡。

2公路高边坡失稳破坏机理

2.1坡、残积土边坡

这类地形由表层堆积土和底层残积土交织而成，它们可能遭遇两种类型的滑坡：浅层滑动和深层滑移。浅层滑坡起因于表层堆积土的天然脆弱性，一旦挖掘，它会在残存土顶边缘发生移动，或者导致表面塌陷，深入影响到下方。这种现象源于斜坡破坏对残留土壤的扩散，滑动面渗透了残余土壤，同时，表层土壤的松散结构和较低的颗粒粘附力也是关键因素。挖掘后的应力分布不均，加剧了表土的不稳定，无论是动态负载还是静止影响，都可能导致局部土体崩溃或因堆积土自重过大，超出其抵抗滑动的能力，引发滑坡。相比之下，深层滑坡源自斜坡自身重力的作用，当斜坡承受的最大剪切力超过了其抗剪强度，就会在内部形成塑性区域，随着塑性区域的扩大，最终导致滑坡。在挖掘后，斜坡主要由残余土和堆积土组成，其间形成了与基岩的刚性接触带。上部土体在重力作用下，会在岩顶产生下滑趋势，尤其是在与基岩平滑界面处，尽管下滑力较大，但斜坡的抗滑性能相对较弱。这就使得应力在接触面上重新聚集，引发应力集中的问题。

2.2风化土岩边坡

在进行边坡挖掘作业后，地表的侵蚀现象显著，裸露的岩石层普遍呈现出深度的风化或强烈的风化状态。滑坡和崩塌的发生主要沿着强风化层与下方轻微风化层的交接界面，尤其在花岗岩地带尤为明显。这种地质活动中，受损的核心区域主要集中在风化层与微风化基底的交界处。其特征表现为岩体顶端承受的下滑压力急剧上升，而接触面的承载力相对薄弱。当接触面受到压力冲击时，应力分布瞬间变化，导致基础控制层面遭受严重的结构破坏。

2.3岩石边坡

边坡的稳定性主要源于岩体结构面的作用机制，它们既可能因为结构面的切割而削弱岩体的完整性，也可能由于结构面的特性对岩体施加不利影响。在这种情况下，边坡顶部由于自身的重量过载，特别是在结构面抗滑性能不如下滑力的情况下，容易诱发沿结构面的滑动现象。此外，当边坡挖掘过程中，岩体内部复杂的多层面结构暴露出来，尤其是那些陡峭的结构面，使得岩体在失去支撑后变得尤为脆弱。一旦遭遇地震或暴雨等外部力量的冲击，这种岩体的倾覆性破坏就可能发生。

3公路高边坡设计中的关键问题

3.1边坡设计要素

(1)坡面斜率。路堑的斜坡度直接影响施工难度和工程规模，具体规定如下：微风化岩石的坡度为0.25至0.50，中风化岩石为0.50至0.75，强风化岩石介于0.75至1.00之间，坡积层则在1.00至1.25，而松散脆弱土壤层的坡度设定在1.25至1.50。考虑到云南地区的地质特性，土质路堑适宜的坡度为1:0.75，石质路堑则建议为1:0.3。在极其特殊的情况下，若采取了适当的防护措施，可考虑采用陡峭的边坡，但坡度需保持在工程防护和生态防护的规范要求内。

(2)边坡平台。设立路堑边坡平台的主要目的是减少对坡面的侵蚀，平台上的排水设施能拦截碎屑物质。此外，平台也拓宽了视觉空间，有助于提升自然景观的质量。对于阶梯式边坡设计，平台宽度通常设定在3米左右，高度约为10米。

(3)边坡防护。在进行路堑边坡防护时，首要任务是降低雨水对边坡表面的冲蚀作用，同时有效管理温度变化对边坡的潜在影响，以减缓软弱岩石和土壤表层的破碎和风化过程。

3.2优化高边坡坡高、坡比

在构建高边坡设计时，需兼顾物理力学的考量、环境保护原则、驾驶体验的安全性等多个维度。边坡的海拔高度和倾斜角度选择至关重要，它们不仅关乎高边坡的稳定性，也直接影响工程的经济成本。根据近年来对高速公路边坡设计的实操经验和应用理正岩土稳定性分析，本文提出在特定项目中，每层边坡高度设定为10米，斜坡上的平台宽度定为2米。依据《公路路基设计规范》的安全系数规定，适切的边坡比可选取1:0.75、1:1或1:1.25。若边坡需要处理荷载释放问题，可在斜坡中部设置宽度在6至8米的大型平台，以缓解坡底的应力集中。

图1处治措施

3.3高填深挖专项设计与动态设计

在路线选择时，应尽可能避免大规模的填方和挖方工程。若此类情况不可避免，需采取周密的勘查和设计策略。鉴于地形地质条件的复杂性，常规的地勘数据可能不足以精确反映实际情况，故此采用动态设计方法显得至关重要。这种方法依赖于施工期间的实时监控数据和反馈信息，以不断优化设计方案。项目实施期间，未出现任何稳定性问题或边坡滑移事故，获得了建设和参与建设各方的高度赞扬。

3.4加强边坡防护措施设计

在构建山区高速公路的边坡防护体系时，遵循的原则包括减轻荷载、稳固根基以及强化结构。对于具有不同安全系数的边坡，其管理策略如下：首先，若边坡的安全系数大于1.2，在确保坡体稳定的前提下，可加强防渗措施并辅以适当的整治手段；其次，面对安全系数介于1到1.2之间的低稳定边坡，设计时首要任务是降低坡度或减小荷载，以提升安全性；在受限条件下，对于这些边坡，推荐采用强化支撑和适度削坡的策略；而对于安全系数低于1的极不稳定边坡，应采取加固措施，如设置锚索框架梁或钢筋混凝土方形框架等。

3.5生态绿色防护契合环境

在进行边坡加固设计时，务必深入剖析其潜在的变形和破损风险，以精确而全面的视角评估边坡的稳定性。边坡的损毁模式表现出极高的复杂性，它不仅受限于地球基础的特性，还受制于气候变迁、水文动态，以及施工技术的选择和实施方式的多样性。每一步决策都需精细考量，以确保工程的综合效益。

结论

当前，公路建设的扩展日益显著，时常遭遇复杂的地质条件。为了确保公路工程的建筑品质和行车安全，设计人员在进行项目设计时，首要任务就是重视高边坡的防护与治理，需拟定出切实可行的设计策略。他们需要深入细致地探究边坡的稳定性，确保高边坡的稳固性符合设计规范，以此为公路工程的长期发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]钟安然,杜杰贵,王家荣,等.随钻测试技术在高速公路高边坡灾后优化设计中的应用[J].工程勘察,2022(06):20-25.

[2]贾宏伟.公路高边坡稳定分析方法及支护优化设计[J].交通世界,2020(22):60-61.