郄兵偉

文章以保滄高速公路路塹邊坡為研究對象，從山區(qū)地質(zhì)氣候條件、路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)、病害類型、邊坡變形破壞等方面，分析了路塹邊坡病害發(fā)生、發(fā)展機理，并根據(jù)當?shù)夭『嶋H情況提出了相應(yīng)的防治措施。實踐表明，防治效果良好，取得一定成效，可為邊坡養(yǎng)護工作提供經(jīng)驗借鑒。

山區(qū)公路;路塹邊坡;坡體結(jié)構(gòu);變形破壞;病害防治

U416.1+4A170543

0?引言

隨著近幾年國家交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，各等級公路在山區(qū)的通車里程日漸增多。公路路塹邊坡病害多樣化發(fā)展，這對公路養(yǎng)護工作提出更高要求。研究山區(qū)公路路塹邊坡病害類型以及變遷形式，探究其發(fā)生機理，并針對性地提出相應(yīng)防治措施，可為公路養(yǎng)護工作提供理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗。

對于路塹邊坡病害方面的研究，國內(nèi)學者展開了廣泛探索。唐靖、胡田飛等人[1][5]分別以西格線、青藏鐵路為例重點分析在泥巖狀態(tài)下鐵路路塹邊坡病害發(fā)生機理及防治措施。張家慧、李萌、林明安、彭學軍、涂圣武等人[2][4][6][7][8]借助數(shù)值分析軟件分析邊坡病害程度，并提出刷方減載與錨固結(jié)合的方式進行加固邊坡，為預防邊坡病害的發(fā)生提出具有針對性的預防措施。王浩等人[3]建立指標體系，借助模糊分析法評價邊坡病害治理效果。

本文以保滄高速公路路塹邊坡為研究對象，重點從山區(qū)地質(zhì)及氣候特點、路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)、病害類型、邊坡變形破壞等方面全面分析病害發(fā)生、發(fā)展機理，根據(jù)當?shù)夭『嶋H情況提出相應(yīng)的防治措施，豐富了山區(qū)公路養(yǎng)護工作經(jīng)驗，可為公路邊坡養(yǎng)護提供良好范例。

1?山區(qū)地質(zhì)分析

保滄高速公路地層結(jié)構(gòu)復雜，地質(zhì)多變。經(jīng)過中新生代的新結(jié)構(gòu)斷塊運動，構(gòu)成多級斷裂系，形成現(xiàn)在山脈迭起和斷陷溝谷交錯的布局。因為特有的地質(zhì)格局限制，加之多條河流蜿蜒于山谷之中，河谷窄而深，兩岸邊坡陡峭，這樣的地質(zhì)地貌對于公路建設(shè)與布線均存在一定的限制。

該山區(qū)地處我國華北地區(qū)，位于中緯度沿海與內(nèi)陸交接地帶，地勢西北高、東南低，從西北向東南呈半環(huán)狀逐級下降。高原、山地、丘陵、盆地、平原類型齊全，從西北向東南依次為壩上高原、燕山和太行山地、河北平原三大地貌單元。

分析該地區(qū)地層，基本涵蓋了志留系（S）、侏羅系（S）、白堊第三系（E）、第四系（Q）等多個地層。在第三系砂巖水平層中的疏松砂礫巖、粉砂質(zhì)頁巖與第四系重點散布河谷與山坡殘體，高速公路所處區(qū)段屬于邊坡巖土種類。

通過查閱我國地震局相關(guān)標準資料可知，該高速公路所處地區(qū)地震動峰值加速度值是0.25 g，依照相關(guān)劃分標準屬于八級地震基本烈度。

2?路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)分析

依照路塹邊坡物質(zhì)成分、風化情況、巖土體組成成分與其強度等進行綜合分析，對邊坡工程種類進行歸類，主要包括土質(zhì)及類土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡、復合結(jié)構(gòu)邊坡等。各邊坡特性具體分析如下：

（1）土質(zhì)及類土質(zhì)邊坡

土質(zhì)邊坡主要是指由土類物質(zhì)構(gòu)成的邊坡主體。由于土類物質(zhì)分布情況不同，土質(zhì)邊坡可以分為均質(zhì)土邊坡與類土質(zhì)邊坡。兩者各自的典型代表分別是第四系坡殘積黏土層邊坡與河流高階地沙卵石土邊坡。

（2）巖質(zhì)邊坡

巖質(zhì)邊坡主要是指由巖體構(gòu)成的邊坡主體。依照巖體風化破碎程度與結(jié)構(gòu)面不同進行綜合分析，巖質(zhì)邊坡可以劃分成三類，分別是巖石邊坡、破碎巖石邊坡、順層巖石邊坡。其典型代表是志留系炭質(zhì)板巖邊坡與白堊系粉質(zhì)砂頁巖邊坡。

（3）二元結(jié)構(gòu)邊坡

二元結(jié)構(gòu)邊坡主要是指邊坡主體由上下兩層構(gòu)成，一般表現(xiàn)為下層是巖體上層為覆蓋土體，巖石與土二元接觸形成邊坡主體。其代表邊坡為第三系砂礫巖邊坡，該類邊坡由于組成材料的特殊性，巖土極易輕微膨脹，誘發(fā)邊坡病害發(fā)生。

（4）復合結(jié)構(gòu)邊坡

復合結(jié)構(gòu)邊坡具體是指上述3種邊坡復合而成的坡體，其表現(xiàn)為上述3種邊坡各自的特性并相互影響干擾。依據(jù)各邊坡復合位置可以分為垂直方向復合邊坡與水平方向復合邊坡。

經(jīng)過實地調(diào)查，并翻閱當?shù)毓こ藤Y料，該山區(qū)高速公路路塹邊坡共有80處左右，其中土質(zhì)邊坡及類土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡、復合結(jié)構(gòu)邊坡4種邊坡各自所占比例分別為20%、35%、35%、10%。統(tǒng)計分析邊坡高度，分別以40 m與50 m作為分界點，<40 m的邊坡所占比例為50%，40～50 m的邊坡所占比例為30%，>50 m的邊坡所占比例為20%。

3?病害類型分析及表現(xiàn)形式

保滄高速公路邊坡體開挖與防護工程進行時，統(tǒng)計病害種類并進行劃分，大致分為3種，依次是坡面變形、邊坡變形、坡體變形。

3.1?坡面變形

這種病害多發(fā)于土質(zhì)邊坡及類土質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡，主要是因為坡體組成成分受到大氣氣候的影響，坡面風化嚴重，造成落石、溜塌等現(xiàn)象，常常形成深度為1～2 m的溝壑。加上當?shù)赜炅砍渥?，暴雨情況較多，坡面沖刷是坡面變形的主要因素。

3.2?邊坡變形

邊坡出現(xiàn)變形主要是巖土體強度差、巖體結(jié)構(gòu)不強、邊坡水分占比大、構(gòu)造面不合理等原因?qū)е略谶吰麻_挖時形成的結(jié)構(gòu)面變形。一般變形破壞深度范圍在5～8 m，未超過10 m，常見邊坡變形有坍塌、崩塌、滑坡等現(xiàn)象。

3.3?坡體變形

坡體變形主要是邊坡工程中地質(zhì)環(huán)境影響與巖體結(jié)構(gòu)不適宜等因素形成的貫通且有很大延伸的側(cè)向高速公路的結(jié)構(gòu)面，嚴重時會出現(xiàn)坍塌、滑坡、錯落、崩塌等坡體失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.4?邊坡病害在工程建設(shè)中的具體表現(xiàn)

（1）陳舊滑坡體復活變形與破壞

一般路塹邊坡需要貫穿陳舊滑坡體前，這樣極易造成陳舊滑坡平衡性差，經(jīng)常也由于塹坡坍塌，對滑坡中后部形成牽引作用，使得滑坡推力急劇增長，時間久了會引起陳舊滑坡體復活變形與破壞。

（2）坡殘積層滑動變形與破壞

若坡殘積層較厚時，加上基巖頂直接與空氣接觸，受到氣候降雨與地下水兩者綜合作用，會誘發(fā)上覆坡殘積層順著基巖頂方向出現(xiàn)滑動與破壞。

（3）順層巖石邊坡滑動變形與破壞

在巖石邊坡巖層產(chǎn)狀側(cè)向高速公路方向時，受到應(yīng)力不足的夾層與地下水的影響，路塹開挖架空巖層，使得巖層支撐不足，誘發(fā)巖體順著巖層層面滑動變形與破壞。

（4）破碎巖石邊坡滑動與破壞

在設(shè)計路塹邊坡時通常設(shè)計通過構(gòu)造破碎帶，受到區(qū)域場地構(gòu)造作用，巖體結(jié)構(gòu)破碎，巖性應(yīng)力不足。路塹開挖使巖體各應(yīng)力平衡態(tài)被打破，若此時出現(xiàn)傾角裂面或夾層應(yīng)力過小，后期再受到氣候降雨與地下水的影響，會加速破碎巖石滑動變形與破壞的進程與規(guī)模。

（5）不利結(jié)構(gòu)面組合的楔體變形與破壞

巖石路塹邊坡若巖體原來就有裂縫，隨著時間推移，其裂縫逐漸發(fā)展，并且存在傾向臨空的不利結(jié)構(gòu)面，各不利結(jié)構(gòu)面互相作用形成楔體，楔體所受應(yīng)力不均衡，極易造成楔體變形與破壞。

（6）微膨脹性巖體變形與破壞

因第三系砂礫巖沙泥巖邊坡特性，巖體具有輕微膨脹性，路塹邊坡開挖后直接與空氣接觸，因水分變化幅度較大，巖體易膨脹收縮，造成崩塌現(xiàn)象。

（7）易滑地層邊坡變形與破壞

因邊坡地質(zhì)條件不好，所能承受強度小，該類邊坡極易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在路塹開挖后，巖體臨空并與空氣直接接觸，加上巖性相對較軟、破碎嚴重、風化剝蝕程度高，對各類動靜水壓效果產(chǎn)生正向促進作用。

若防護工程做不到位，會使路塹邊坡變形與破壞，其規(guī)模大小不一。

（8）高陡邊坡坡腳應(yīng)力集中變形與破壞

對于高陡邊坡，由于坡腳應(yīng)力集中程度高，若坡腳巖體應(yīng)力不足或結(jié)構(gòu)面設(shè)計不合理，受到地下水的影響，高邊坡變形與破壞現(xiàn)象會時有發(fā)生。

4?邊坡變形破壞分析

路塹邊坡病害規(guī)模大小不一，邊坡變形破壞遷移變化有多種變遷方式，主要包括脫落、落石、坡面溜滑、坍塌、邊坡溜滑、少部分崩塌、崩塌、滑坡、錯落、傾倒等多種表現(xiàn)特征。具體分類如表1所示。路塹邊坡病害常常是由一種或者多種變形變遷方式組合而形成較為復雜的病害現(xiàn)象。其具體變遷方式見圖1。

影響路塹邊坡病害變遷方式的因素復雜多樣，常見的可以歸納為如下幾種：巖土特性、地下水性質(zhì)、邊坡體積形狀、地質(zhì)條件、巖體應(yīng)力、結(jié)構(gòu)面分布、坡度

大小、邊坡高度、邊坡走向等。在實際工程項目中要結(jié)合項目情況，深入調(diào)查研究后綜合分析邊坡病害變遷方式。

5?病害防治措施

通過上文對路塹邊坡病害種類與坡體病害變遷形式的分析，在保滄高速公路邊坡設(shè)計時，要充分考慮病害產(chǎn)生機理，結(jié)合實踐經(jīng)驗，對邊坡病害做出相應(yīng)預測及概率計算。具體要做到剖析邊坡病害種類、變遷方式、病害機理和預測病害規(guī)模及危害程度，重點提出相應(yīng)的預防措施。具體見表2。

6?結(jié)語

本文主要以保滄高速公路路塹邊坡病害為例，探究山區(qū)高速公路路塹邊坡病害防治措施。重點分析各病害類型及其形成原因、變形破壞變遷方式，根據(jù)各自的成因提出相應(yīng)的防治措施，取得如下成果：

（1）通過實地調(diào)查高速公路路塹邊坡病害，結(jié)合多年實際工作經(jīng)驗，分析山區(qū)氣候及地質(zhì)條件，將邊坡病害劃分成坡面病害、邊坡病害、坡體病害等。

（2）針對邊坡病害類型分析其變遷形式，并總結(jié)具體表現(xiàn)形式，概括總結(jié)為風化剝落、掉塊落石、流石流泥、滑塌、坍塌、崩塌、錯落、滑坡等多種形式。

（3）綜合考慮路塹邊坡病害種類、各自成因、變形變遷形式等多個方面，提出針對性預防與治理措施。

[1]唐?靖. 西格線DK81～DK82路塹邊坡病害治理方案研究及施工方法[J]. 信息化建設(shè)，2016（2）：69.

[2]張家慧，郭林泉，聶?彪. 營運中的高速公路高路塹邊坡病害分析與加固處治實例[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013，9（1）：29-33.

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