高速公路高边坡设计分析

摘要：高速公路路堑高边坡数量众多，有些地区地质条件复杂多变，对其设计工作提出了更大的要求。应该综合运用多种勘察手段对不同的地质清况，因地制宜，进行安全的设计，并对监测、施工等问题进行了探讨。

关键词：高边坡 优化设计 模式

中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A

前言：近年来高边坡的稳定性问题在高速公路建设中尤为突出。在施段其地质条件通常非常复杂，地质灾害多发，路堑高边坡会对地质环境造成严重破坏，会诱发和加剧各种次生地质灾害的发生。因此，我们应该加强对高速公路高边坡设计的分析，提出合理化的设计方法对高边坡的优化设计及安全施工等都具有重要的现实意义。

工程概况

以镇宁至胜境关段高速公路为例，因其建在丘陵山地广布的地区，其岩性较软，大量边坡岩层顺倾，对高速公路高边坡设计造成很大的安全隐患。因此,对镇胜高速公路高边坡的特征进行深入研究，并提出合理化的边坡设计方法，具有很大的现实意义。为以后高速公路高边坡设计提供一种参考模式。

坡体结构类型

坡体结构是构成坡体的不同岩层及各种结构而(层而、片理而、断层而、节理而、接触而、不整合而等)的产状、分布及其与边坡临空而之间的关系。坡体结构控制着边坡变形类型和性质。坡体类型可分为土质边坡和类土质边坡、岩石边坡、二元结构边坡3类，对岩石边坡，又可进一步划分为近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。镇胜高速公路边坡中各种结构类型均有存在，表明其坡体结构的复杂性，结合岩性与坡体结构将该段坡体结构分为以下几类。

2. 1土质边坡、类土质边坡

由坡积、残积土层及全风化岩构成的土质边坡、类土质边坡，上部为坡残积层和全风化层，下部为强风化岩、断层破碎带等。土质边坡岩体结构而对边坡稳定己不起控制作用，控制稳定的是岩土的强度和含水状态，其破坏主要是坍塌与近圆弧滑而的滑动破坏。类土质边坡的稳定性既受岩土强度控制，又受软弱结构而(层而、节理而、片理而、断层而等)控制，变形类型有坍塌、圆弧形滑动及折线形滑而滑动等。镇胜高速公路土质边坡、类土质边坡共有18处，占全段高边坡总数的14.29%。

2.2岩质边坡

岩质边坡，即边坡主体由岩石组成，上部残坡层和全风化层较薄，中部为强风化呈碎块状岩体，下部为弱一微风化岩体，其风化破碎程度呈正常接触或渐变，岩质边坡的稳定性主要受不利结构而控制，镇胜高速公路主要为岩质边坡，据调查岩质边坡92处，占全段高

边坡总数的73%

根据镇胜高速公路岩质边坡的实际情况，按结构而与临空而的关系又可进一步分为以下3种类型:1)顺倾层状岩质边坡;2)反倾层状结构边坡;3)碎裂状结构边坡。

2.3二元结构边坡

该类边坡上部为较厚的残坡积层和下部为弱或微风化的岩体，两者在开挖后的边坡上出露高度相差不多，多沿不同岩性的接触或风化界而发生变形。镇胜高速公路二元结构边坡共有27处，占调查评估咨询边坡总数的21.4%.

3、边坡变形破坏模式

3.1崩塌

岩体中陡倾角节理将岩体切割成块状，沟岸坡体却荷松弛，裂隙张开，坡脚应力增大，造成陡坡岩土倾倒式崩塌或错落式崩塌。灰岩、白云岩地段陡坡地貌发育，易造成崩塌等地质灾害。

3.2圆弧滑动

土质边坡或类土质边坡岩体风化深度大，强度低，路堑开挖后，坡脚应力集中，加之地下水向坡脚集中，常发生从坡脚变形开始的坍塌，进而发展为滑坡，或产生以坡脚为剪出口的圆弧形滑坡。

3.3顺层滑动

镇胜高速公路通过层而顺倾的三叠系灰岩、白云岩及二叠系泥页岩、泥岩、砂岩、煤系地层等地段，沿线褶皱发育，灰岩、白云岩地层在构造运动中形成层间错地表部分受地表水下渗影响地表风化粘土进入层而，层而间形成软弱夹层，层而是岩体内最贯通发育的结构而，边坡开挖切断岩层支撑力，加之坡体因开挖松弛地表水渗入，极易沿层而发生顺层滑坡，其滑动方向可以垂直路线，也可以斜交路线。而且不一定高度大于30 m的高边坡发生滑坡，低边坡也会发生。

4、高边坡优化设计模式

由于大都由不同的施工单位同时施工，高边坡数量多，为高边坡的施工安全管理和优化设计的实施带来一定困难。往往造成科研与设计脱节、设计与施工脱节，科研成果不能快速反映到施工图设计和高边坡施工中。针对这一现状，探索一套行之有效的高边坡优化设计模式，对高边坡的优化设计及安全施工等都具有重要的意义。

本文在借鉴其他边坡工程的基础上，针对镇胜高速公路高边坡的复杂性及防治难度大等特点，建立与之对应的高边坡优化设计模式，见图1

镇胜高速公路高边坡优化设计模式的主要内容包括:

(1)通过高边坡普查初步确定镇胜高速公路沿线高边坡的基本情况，定性评价全线高边坡稳定性，对稳定性较好的高边坡提出设计优化建议;筛选出地质条件复杂、稳定性差、治理难度大的高边坡进行重点研究;这种思路可以概括为“全而普查，重点研究”。

(2)在这种模式中要求科研单位、设计单位、业主、施工、监理等全而合作，信息及时沟通、反馈。科研单位通过对重点边坡的科学研究，提供详实的资料(主要包括边坡的基本信息、稳定性评价结果、变形破坏机理、变形监测等)，为业主和勘察设计单位提供优化设计的基础资料和有针对性的建议。这种模式保证了科研成果快速地应用到边坡治理工程中，对高边坡的正常施工和安全运营起到重要作用。

(3)对确定的重点高边坡宜采用“变破坏机理研究一稳定性评价一边坡安全监测一边坡支护”的思路进行优化设计(图2)，其中安全监测应该作为一项长期任务进行。

5、路堑边坡的设计措施

路堑边坡的开挖是对自然应力状态的重大改变，是造成边坡失稳的直接原因，因此路堑边坡的设计措施是否合理是决定路堑边坡稳定的关键，它包括确定坡形、坡率、边坡高度和防护结构的类型等。徽杭高速公路是我省第一条山区高速公路，由于缺乏经验，原设计方案主要考虑少占地、少开挖，因此坡率设计较陡。在施工中发现不少边坡由于地质和施工原因，后期增加了不少特殊防护工程，增加了投资。

6、结论

(1)通过高边坡普查确定镇胜高速公路高边坡及滑坡共126处，126处高边坡按变形规模和范围分为坡体变形、边坡变形和坡而变形，分别阐述了每一类变形模式的特点。

(2)镇胜高速公路高边坡按坡体结构可分为土质边坡和类土质边坡、岩质边坡、二元结构边坡3类，对岩质边坡，又可进一步划分为近水平层状结构、顺倾层状结构、反倾层状结构、碎裂状结构和块状结构。

(3)按高边坡的变形破坏模式可分为危岩及崩塌地段边坡破坏模式、土质和类土质边坡的破坏模式、顺倾岩质边坡的破坏模式、破碎岩石边坡的破坏模式和不利结构而组合的楔体破坏模式。

(4)针对镇胜高速公路高边坡的复杂性及防治难度大的特点，建立与之对应的高边坡优化设计模式，确定了“全而普查，重点研究”的思路，筛选了其中10处高边坡为重点研究对象。

(5)对确定的重点高边坡宜采用“变破坏机理研究一稳定性评价一边坡安全监测一边坡支护”的思路进行优化设计，并对每项内容做了简要的介绍和说明。

参考文献:

[1]习苏天明，伍法权，祝介旺，等.万州地区高切坡崩塌成因与发育模式分析[J].中外公路,2011(2).

[2]巨能攀，赵建军，邓辉，等.公路高边坡稳定性评价及支护优化设计[J].岩石力学与工程学报，2009(6).

[3]黄润秋.岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制[J]岩石力学与工程学报，2008(8).

[4]陈先义，陈志良，肖燕.山区高速公路边坡和谐设计的探讨[J].中外公路,2009(2).

[5]党高峰，曾勇，艾仁高.新理念在公路边坡设计中的应用[J].中外公路,201005).