公路工程中高边坡的设计和变形勘察

公路工程中高边坡的设计和变形勘察【摘要】随着我国公路工程的快速发展和投入的加大，高边坡对我国公路工程造成的影响也在逐渐加深，尤其是近年来普遍存在的高边坡变形的问题，对我国的公路工程造成了极大的困扰和损失，不仅耽误了工程的施工，而且对当地的生态环境带来一定的损害，为此，对高边坡设计的研究显得至关重要。

本文对公路工程中高边坡的变形勘察和设计进行了系统的分析，希望对公路工程中高边坡的设计开展有一定的帮助。

【关键词】公路工程，高边坡，设计，勘察
目前，随着全球经济的快速发展，各国对交通运输的要求也在逐渐提高，对公路工程的建设都在不断的发展和完善之中。

而在公路工程中路基中的高边坡问题一直是热点问题，它作为公路的路基的重要组成部分关系着整个公路工程的好坏优劣。

很多学者和施工技术部门等对高边坡的变形勘察的方法进行了探讨，对在高边坡的稳定性分析方面也有不少的学术成果，但至今高边坡的设计问题仍是一个难点，在设计过程中并没有相应的规范可以遵循，可以说高边坡问题仍是一个没有解决并亟待解决的问题，也是近年来研究的一个热点问题。

1 高边坡变形的类型及应对策略
高边坡的变形破坏有很多种形式，从不同的分类角度也可以分为很多不同的类型，如按变形性质可以分为：坍塌、滑坡、落石等，按变形的规模和范围等由大到小可分为：坡体变形、边坡变形及坡
面变形等三种形式。

第二种分类往往关系到边坡防治工程的投入和难易，因此笔者主要从第二种分类的角度，对高边坡变形的类型和应对策略进行一个系统的分析。

（1）坡体变形：边坡所在的地质条件较差，存在着不良的坡体，出现了贯通较长的倾向临空的结构面，地下水对边坡造成了大范围的不利影响，而且此种情况下，边坡的高度较高，产生了大规模的坍塌、滑坡等边坡整体失稳的变形，这种变形的范围远远超出了边坡范围。

这是由于这种变形的规模大，造成的危害常常是非常严重的，坡体变形也因此成为了边坡稳定性分析评价的重点。

针对这一变形情况则需要结合边坡的设计采用一定的支挡工程措施，必要的时候还有配备一定的排水和减重的措施，从而能最大程度上确保边坡的稳定。

（2）边坡变形：边坡在地质条件不佳，含水量较高的情况下出现了倾向临空的结构面，这种破坏的深度在7m之内，可以发生一级或多级的破坏，但均是发生在边坡范围的局部破坏。

针对这一破坏可采取改变坡形和坡面等措施
（3）坡面变形：是指坡体和边坡都是稳定的，而仅仅在坡面发生了深度为一到两米左右的坡面剥落等变形。

这种情况下只需采用一般的加固措施即可，如护面墙，植草等措施。

2 高边坡变形的原因分析
高边坡变形的形成有一定的自热因素的影响，但更大程度上取决于人为因素的作用，因此本文以下主要从工程方面分析上述变形
的成因。

关于高边坡变形形成的原因，笔者认为主要体现以下几个方面：
（1）在公路工程的勘察工作中地质工作的不完善，对边坡的地质要求没有给予足够的重视。

在高边坡选址过程中，并没有严格的遵循选线的原则，甚至缺乏专门的地质勘测，凭经验盲目的选址。

将路线布置在了老滑坡或是有潜在滑坡的地点，因此大规模的施工会造成老滑坡的复活，同时也会出现新生滑坡。

（2）对高边坡的重视度不够，高边坡的设计缺乏规范。

常常因为工程紧或过分的突出了工程成本等造成在坡形设计缺乏一定的依据，没有设置排水或加固等措施，为边坡的稳定埋下了潜在的隐患。

（3）施工方法不科学。

如爆破工程的不科学破坏了坡体的整体性，开挖后长期不防护，不加固。

3 高边坡的勘察
对高边坡的勘察工作一般分为四个步骤，分别详细介绍如下：第一，基础资料的收集：即对边坡所在地的地质结构，自热条件等资料进行收集；第二，地面调查，即对边坡所在位置的地貌、地层结构、变形发展等进行调查分析；第三，勘探，即对在地面调查中不清楚的问题进行第一步勘探，以钻孔为主；第四，稳定性评价，其主要分类和分级等如表1 所示，其中对稳定性的分析步骤如图1所示。

4 高边坡的设计
（1）设计原则
主要有以下四条：
第一，对于低于40m的高边坡以放缓坡率为主，大于40m的则应尽量坡率较陡，此时为了减小坡的高度可以采取一定的支挡加固等措施，这样做的原因是为了避免缓坡造成的地皮浪费，防止对当地植被等环境的破坏；第二，在设计工程中，高边坡应具有排水系统，且无论是地表排水还是地下排水都应该完善，从而预防水对边坡造成的危害；第三，加固工程应同时顾及地脚和局部，既要加固边坡基础的支撑力，也要注意确保局部的稳定；第四，在整个施工过程中要做到对环境的保护，在于环境和谐的情况下实施工程项目的建设。

（2）设计方法
本文开始的时候已经提到，在高边坡的设计中至今仍没有具体的规范可循，设计方法也是各有不同，一般常用的有以下三种：1）经验对比法，即以类似条件下的已经建造的边坡为参考进行设计；2）力学计算法，即通过对坡体结构等建立优化模型（例如图1所示），通过优化设计得到合适的边坡参数；3）地质比拟法，即通过调查自热存在的比较稳定的边坡从而得到可以和工程项目相似的
坡形和坡高等边坡常数；此外边坡的设计中还涉及到对坡率、加固和排水等的设计。

下面着重说明稳定边坡角的设计，以岩石质量法为例，如图2 所示，桥梁埋深要位于稳定边坡角以内，依此来得到桥梁基础的合理
位置和埋深。

其计算式为
α=1417ln（γwrlogd）+3
图3 注：h-边坡高；α-自热边坡角；l-桥基距眉峰距离；θ-稳定边坡角
（3）设计的特殊性
在高边坡的设计中表现出了一些独有的特殊性，主要为：1）设计对地质资料的要求比较高，详细的地质资料是确保设计完美的重要因素。

2）设计是对未来高边坡可能遇到的问题的一种预测性的设计，对高边坡变形的发生及其部位都要做到合理的预测，资料的准确是确保设计成功与否的关键。

3）在设计的工程中存在着一定的风险。

在基础资料的收集中，地质资料的不完善，地质条件的复杂，即勘探的不足等在很大程度上都加大了设计的风险。

人工的大规模、大范围的开发很可能对自热形成的地质结构造成影响，改变了原来的应力状态，如地下水出现向下渗透等现象，这些风险在设计中都是会经常发生的。

4）设计具有动态的特性，根据施工工程中的反馈不断的更新和完善设计内容，从而确保设计的准确性。

5）设计对施工具有更高规格的要求，在施工工程中，施工方法是否科学直接关系到设计的实现与否。

5 结语
高边坡的设计和变形勘察一直以来是人们关注的工程问题之一。

国家对基础设施的投入加大，各地都在上马一批公路工程项目等，根据不同的地质条件和地理环境对高边坡问题进行因地制宜的
研究是目前学术界对高边坡的主要研究内容之一。

本文从理论上系统的分析了高边坡变形的类型及预防措施，同时探讨了其成因的人为因素，给出了勘察和设计的方法原则。

希望对高边坡方向的工作者有一定的指导和帮助。

参考文献
[1] 杨宇航，颜志平，朱赞凌，等.公路边坡防护与治理[m].北京：人民交通出版社，2002
[2] jt j 064-98，公路工程地质勘察规范[s]
[3] jt j 013-95，公路路基设计规范[s]
[4] gb 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[s]
[5] 赵杰，邵龙潭.填筑和开挖边坡的稳定性分析[j].岩土力学，2007，28（5）：944-950
[6] 破坏机制与治理对策[j].岩石力学与工程学报，2001，20（3）：415- 418
[7] 黄润秋. 高边坡整体稳定性评价探讨[j].水文地质工程地质，1995（6）：1-5。