高速公路边坡加固与防护技术研究

183【施测鉴工】住宅与房地产2019年3月高速公路边坡加固与防护技术研究兰维维（中土集团福州勘察设计研究院有限公司，福建 福州350011）摘 要：高速公路因线路平纵要求高，深挖路基难以避免。

在此条件下，如果边坡受到了强大外力扰动，或因为边坡本身土体力学性能不佳，就容易引起边坡失稳的问题，同时高速公路作为高等级公路，对国民经济的发展都具有重大意义。

因此，为了保障高速公路工程质量、施工安全水平，本文将对高速公路边坡加固与防护技术进行分析。

关键词：高速公路；边坡加固；防护技术中图分类号：U417.1 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）03-0183-02当高速公路工程中出现了边坡塌陷等事故之后，可能会造成重大安全事故，给人们的生命安全带来巨大风险，同时会严重影响广大人民群众的出行及物品的正常流通，阻碍国民经济的发展，这种可能性随高速公路边坡高度的增加会相应提高。

因此，在上述两项影响之下，在高速公路边坡设计及施工当中，有必要采用相应的边坡加固与防护技术来保障工程安全。

1 影响高速公路边坡稳定的因素1.1 岩土地质因素我国地域辽阔，地质构造十分复杂，其中部分地质因为其岩土松软、脆性较大，所以力学性能很弱，在此条件下如果进行边坡开挖，就容易因为岩土地质力学性能不佳，出现边坡塌陷乃至滑坡。

具体来说，边坡开挖会导致地质力学结构发生变化，使得边坡上方岩土的应力完全由下方岩土承受，因为高速公路的边坡深度较大，当开挖深度达到一定水平之后，其下方岩土可能无法承受上部岩土，导致边坡稳定性直线下滑，最终很容易造成边坡失稳问题[1]。

1.2 外力影响高速公路工程是一项大型工程，在施工及运营当中难免会出现一些冲击力较大的行为，在此条件下，如果冲击力影响到了边坡，就可能导致边坡力学结构发生变化，造成相应的影响。

具体来说，边坡的稳定性基本取决于其力学性能、力学结构，而当边坡受到冲击，就可能出现塌陷现象，原因在于冲击力会扰动土体分布，使其力学结构发生变化，此时就算边坡力学性能良好，也无法形成良好的载荷能力。

此外，外力影响的表现形式众多，除了高速公路施工自带外力，在城市环境当中还可能因为人群出行或意外事故等造成影响[2]。

1.3 人工影响高速公路开挖施工与设计，主要依靠人工来执行，那么介于人工必然存在的不稳定性、误差性，就可能导致边坡出现倾斜等不合理表现，在此条件下容易出现边坡塌陷。

边坡设计是一项复杂的工作，设计人员必须结合高速公路主体结构的应力，计算边坡深度、边坡土体力学强度、边坡坡率等因素，这一过程因为涉及面广泛所以十分繁琐，对设计人员的理论知识及工程经验要求都有较高要求，错误的计算方法往往会埋下工程安全隐患。

同时，边坡开挖施工，必须依照设计的要求来执行，施工结果必须满足相关设计及验收标准，可实际施工往往难以达到理论上的设计要求，边坡施工也会存在施工人员对工序理解不到位及工作失误等不合理现象，以上人为因素都会对边坡的失稳造成影响[3]。

2 高速公路边坡稳定性分析方法高速公路边坡塌陷的直接原因在于边坡开挖导致原稳定性被破坏，因此需要采用加固技术、防护措施来进行补强，但为了保障加固防护实施的必要性及准确性，需要先对边坡当前稳定性进行分析，确认是否有必要进行加固防护，下文将对两种高速公路边坡稳定性分析方法进行介绍。

2.1 定性分析法定性分析法是一种综合性较强的方法，需要收集边坡的各种资料，再通过分析或者比对，来确认边坡当前的稳定性，是否需要进行加固防护，该方法具有多种表现形式，例如历史分析法、地质类比法等，这些方法当中以地质类比法最为便捷有效，因此将着重对此进行分析。

应用地质类比法时，首先设计及施工单位在进行边坡设计及施工前，就需要认真、详细调查及勘测工程区域范围内既有自然及各类人工开挖边坡的稳定性，同时搜集既有工程的相关勘察设计文件资料，分析各类成功及失败的坡面加固及防护案例，通过对比水文地质条件等因素，按各种条件相似的稳定边坡设计，作为新开挖边坡的设计依据，既为工程地质类比法。

路堑边坡的地质类比法根据岩土体性质的不同，基本可以分为两类：土质边坡及岩质边坡。

土质边坡的调查重点，应着重于土的年代、类别、成分、孔隙率或密实度、土体结构类型及地下水发育情况。

岩质开挖边坡的调查重点，应着重于岩性，地层产状，结构构造，风化等级，破碎程度及地下水等方面。

根据以上对比分析综合确定边坡防护及加固的基本设计原则。

2.2 定量分析法定量分析法大致分为两个种类，即极限平衡分析法和有限元法，其中极限平衡分析法适用于均质良好的边坡条件，应用时先根据边坡当前力学性能、力学结构及滑面状态判断其塌陷的起始点、角度、范围，之后根据判断结果计算其稳定系数，如果稳定系数满足规范要求，则说明边坡稳定性良好，反之则需进行加固及防护；有限元法适用于均质较差的边坡条件下，主要依靠人工计算得到边坡稳定系数的微积分方程，之后通过计算机设备分解复杂的微积分方程，以此得到稳定系数的最终答案。

此外，极限平衡分析法、有限元法通常结合使用，因为极限平衡分析法的使用条件在实际情况下并不存在，即不可能存在完全均质的边坡，所以其计算结果准确性相对较低，此时结合有限元法则能够弥补极限平衡分析法的缺陷，但有限元法对计算参数的选择较为敏感，建模分析时需慎重处理。

3 高速公路边坡加固技术3.1 放坡减载法在上述影响高速公路边坡稳定的因素中可见，所有因素都是边坡载荷（力学性能）对坡面稳定性造成负面影响，导致边坡稳定性变差，之后才引起相应结果，因此载荷是决定边坡稳定性的重要因素。

为了加固高速公路边坡稳定性，可以通过削减边坡体积（设置宽平台/放缓边坡坡率），以此降低边坡上部结构的荷载，减小下部结构承受的载荷，达到减载目的，有利于边坡稳定性增强。

减载法的应用虽然有效，但是存在较强的局限性，即当边坡稳定性影响达到一定水平之后，如果使用减载法就需要削减大量边坡土体，此时会与高速公路建设标准形成冲突，所以无法使用。

此外，放坡减载法需与边坡环境整治、边坡绿化和排水综合考虑。

3.2 注浆法注浆法是一种边坡塌陷的预加固方法，适用于边坡岩土地质力学性能不佳的情况，一般来说力学性能不佳的边坡岩土体，往往存在很多孔隙，针对这些孔隙，可采用水泥、粉煤灰等原材料进行拌和配比得到拌和料，之后将拌和料放入灌注设备当中，依照一定的流率、灌注压力参数来进行灌注施工，即将拌和料灌注于边坡中。

因为拌和料具有较高的流动性，其会沿着岩土体孔隙方向流动，直至填满孔隙，最终在孔隙中凝固硬化，进而有效改善边坡岩土体孔隙率，提高边坡力学性能，有效预防边坡塌陷问题。

（下转第244页）【城乡建设】住宅与房地产2019年3月设置凹凸地形引导水流使周边道路、广场的径流雨水滞蓄消纳。

（2）屋顶绿化。

西咸新区沣西新城管理委员会3、4、8、10号楼采用屋顶绿化来达到美化环境，吸收空气中污染气体的作用。

屋顶绿化不仅可以对空气进行过滤达到除尘的作用，而且对于调节室内温度，达到节省能源、降低噪声起着至关重要的作用。

与此同时屋顶绿化对于雨水积存和蓄滞以减少硬化屋面对水资源浪费、减轻雨水管网压力发挥着于举足轻重的作用。

（3）透水性铺装。

路面铺设结构中的面层、基层乃至路基全部都由大空隙透水性材料铺筑而成。

雨水能够通过透水材料渗入地表以下土壤之中，是保护地下水资源、保证绿色植被生长、维护整个生态系统持续发展的重要举措。

天福和园与同德晨曦园应用多种透水铺装材料，各个材料之间搭配合理：停车场区域采用了抗折度强的植草砖材料，在中心活动场地选择方形且质地细腻的透水砖，在儿童活动场地选择采用透水效果好的沙子材料，在休闲区域设置了木平台，搭配具有创意的栅栏人行道，景观性、透水性达到了很好的兼顾。

6 结束语利用低影响开发技术措施，对雨水资源进行“渗、蓄、滞、排”等不同形式的综合利用：雨水花园利用植物及土壤的净化作用，对建筑屋顶或城市地面收集的雨水进行悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子、病原体等有害物质的处理，净化后的雨水不仅可以涵养地下水，还可以进行城市用水的补给；透水铺装在保证路面强度和耐久性的前提下，使雨水透过铺面结构内部、透过具有贮水能力的基层，渗入排水管中达到消除地表径流的目的，不仅满足实用性要求、审美需求及安全性要求，而且发挥了城市绿化、铺装的生态综合效益。

参考文献：[1]郎晓霆.沣西新城海绵城市建设中居住小区雨水花园设计与营建研究[D].西安:西安建筑科技大学,2017.[2]仇保兴.海绵城市（LID）的内涵、途径与展望[J].现代城市,2015,(4):1-6.[3]林荩.海绵城市理念下的下沉式绿地研究与优化——以西咸新区沣西新城为例[D].西安:长安大学,2017.[4]尚蕊玲,王华,黄宁俊,等.城市新区低影响开发措施的效果模拟与评价[J].中国给水排水,2016,32(11):141-146.[5]李胜男.沣西新城结合LID理念的白马河公园景观设计研究[D].西安:西安建筑科技大学,2017.基金项目：2018年度西安培华学院校级科研项目（PHKT18018）作者简介：马江萍（1983—），女，陕西咸阳人，硕士，讲师，研究方向：土木工程、结构工程。

（上接第183页）3.3 支挡加固法支挡加固法主要利用支挡结构来实现加固。

从边坡开挖的一般力学机理来说，开挖卸载导致坡脚剪应力集中，当土体抗剪力不足时，坡体产生滑移变形，故需在坡脚补强加固抵抗滑移。

支挡结构主要设置在边坡坡脚剪应力集中的位置，具有土方工程量少，对环境影响低，施工相对简单、成本相对低廉的优势，但在支挡结构的设计及应用中，首先必须探明岩土体的工程地质条件、水文地质情况；其次，重点分析其在各种荷载组合作用下的总体稳定性、局部稳定性、结构强度及耐久性。

支挡结构类型的选择，应根据现场地形地貌、地质、水文等具体情况及施工单位的工程技术条件综合确定，同时应遵循经济合理、施工及养护简易的原则。

3.4 锚杆/锚索加固法主要在边坡岩土体当中设置锚杆或锚索形成一个加筋复合体，从而提高边坡岩土体的综合力学性能或改善其受力状态。

原理上，锚杆或锚索是一种特形结构，其最突出的特点在于其优良的载荷能力，应用时将其打入土体，会因为其锚头可将土体的下滑力分散至边坡土体，充分发挥锚杆/锚索的载荷能力，进而提高边坡的稳定性。

此类加固法在安全性上具有高效、稳定的特点，在经济性上往往具有较大优势。

4 高速公路边坡防护措施4.1 坡面防护高速公路边坡的坡面防护设计应遵循因地制宜，安全可靠，经济合理及利于景观的原则。

因坡面容易被外部因素影响，例如在近水环境下，其坡面会经常受到水体冲刷，对其力学性能造成负面影响，因此在设计及施工中有必要对此进行防护。

现代常见的坡面防护技术为生态防护技术，即在高速公路边坡的坡面上种植植被、例如树木、草坪等，通过这些植被的根系，可以使边坡坡面土体固结，提高边坡对水体冲刷的抵抗能力。