山区高速公路边坡稳定性影响因素及加固技术分析

引言

山区道路所在地区的边坡工程，因其本身的特殊地质构造及土壤结构、地下水位、气温变化以及地震以及交通荷载等原因而产生很大的不稳定性问题。而通过边坡开挖来形成公路路面的高速公路工程建设中，由于需要保证等级高的行驶性能，则使得边坡的切坡较为陡峻，在不利因素如经常性的雨水冲刷、极端天气等作用下会使边坡岩体、土体的稳定性减弱，从而引发边坡的失稳、滑坡等地质灾害问题。为此，边坡稳定问题成为山区高速公路设计、运营中的重要关键技术难题，通过对影响边坡稳定性的因素进行全面分析，并应用先进的加固技术手段才能有助于建成更加牢固可靠的安全高速通达路网，从而提高山区高速公路的整体安全性与可靠性。因此，在开展边坡稳定的影响机制分析与加固途径的相关理论与技术研究后可为工程设计及工程运程提供指导理论依据和技术指导。

一、山区高速公路边坡稳定性影响因素分析

1.1 地质构造与岩土特性

边坡的地质基本属性是决定其存在形式及可能发生的工程效应的先决条件，山区岩体往往有复杂节理、裂隙、断层面发育，易成为滑动面发育的基础；岩石风化、不均质的层面和孔隙结构在重力作用下易产生物态稳定；细粒土及淤泥层浸湿后力学强度将大幅降低，出现塑性滑动现象；不同的地质组合导致滑坡体强度的不同使得滑坡体呈现阶梯状叠加分布的形态，工程边坡更易失稳。

1.2 水文地质与气候条件

山区降雨集中在多雨季节出现暴雨，加大了边坡的渗水与重力失稳的风险，降雨产生的地表径流冲刷坡脚基础；降雨下渗，坡体内孔隙水压力增大，土体抗剪强度降低，使边坡发生滑动；地表冰冻—融化循环及季节干湿交替作用使得坡体受到温度梯度和水分变化的影响发育出裂隙，减少边坡的抗力；地表覆盖物缺损导致降雨冲刷加剧，降低边坡表层的渗透调节作用。

1.3 应力－变形关系与荷载的激扰

由于路堑开挖及车辆载荷的作用，在边坡上既产生静载又产生动载，并且二者造成的应力–应变的循环累积效应对滑动面造成疲劳损伤；而且交通荷载具有瞬时冲击效应，地震引发的动震扰动能使边坡遭受动荷载，当边坡位于软弱结构带且坡脚开挖导致坡体抗力削减时，小震或者重载车辆都会引起边坡破坏。

二、边坡失稳表现及风险类型划分

2.1 边坡失稳的主要形式

山区高速公路边坡失稳会形成滑坡、崩塌、坍塌、错动及沉陷等多种形式。其中滑坡是最常见的失稳类型，它通常表现为沿某一滑动面的全部或部分滑动，常由雨后、地震和边坡过度扰动引起；崩塌多发于岩质边坡，主要是由于裂隙水、重力、微震相互叠加影响破坏岩体各处的联系力而造成大面积的岩块沿陡峭边坡向下方断裂脱落，从而引发落石灾害；坍塌属于土质边坡或填方体在水流与重力的作用下整体溃倒、跌落，属于突发事件，其危害性较大。

2.2 边坡稳定性的主要风险因素

边坡稳定性风险具有内因和外因两方面。内因有边坡岩土性质、层面节理面、风化程度、含水量等要素，体现为坡体结构完整性和抗剪强度；外因有施工扰动、交通荷载、水文气候等因素，反映的是作用于边坡上的外力情况，是导致边坡失稳的直接触发因素。对于山区高速而言，山地丘陵段会存在内因与外因的双重叠加，在汛期、高温或极端天气下，上述因素相互交织，导致边坡应力状态发生改变，进而加快了边坡病害的发生与发展过程。

2.3 失稳区判别和预警方法

有效判定出边坡存在失稳风险的区域为边坡进行加固提供可能，判别

边坡稳定性的主要根据有坡面变形的现象，水体渗流路径，边坡裂缝的发展，以及地质雷达反射等信息。对于已经开挖出来的边坡要进行边坡表面形变监测、倾角监测、布设滑动位移传感器等，观测边坡动态变化情况。

三、山区高速公路边坡加固技术分析

3.1 锚杆与锚索支护技术

锚杆和锚索支护是边坡稳定常用的一种主动加固方式，其通过增强坡体内整体约束力来提升土体或者岩体自身的力学性能。锚杆主要用于表层岩土加固，靠预应力张拉或机械扩头作用形成“骨架”把表层破碎岩体和深部稳定的岩体连接在一起；锚索主要用于深层滑动面加固，张拉力更大，作用深度更深，多与抗滑桩、格构梁配合使用，钻孔施工时准确控制钻孔深度和角度，保证锚固段穿过潜在滑动面稳定地进入承载层内。

3.2 喷锚支护与土钉墙技术

喷锚支护是喷射混凝土和锚杆相结合形成的一种复合支护面层，可以在较短的时间内完成对边坡的覆盖，防止雨水冲刷及风化侵蚀，并能在很大程度上阻隔外界水分渗透进入到边坡内部，同时喷锚支护还通过建立连续性的表层支护体系以及锚杆内向约束网格使整个支护体系获得足够的刚度。喷混材料应当具有早强、快凝的特点，加入纤维或聚合物等改善材料的抗裂及耐久性；土钉墙技术是一种柔性支护方法，适用于非岩质边坡和填挖复合边坡。

3.3 建设排水系统和防治水灾

边坡稳定性受水的影响较大，要建有效果好的排水系统，将地表和地下水分开排导，在坡面上用阶梯式排水槽、截水沟及盲沟体系控制雨水径流路径，防止水流冲刷坡脚；在坡体内用孔隙管、反滤层、集水井将渗水引入坡外，从而起到降低孔隙水压力的作用。排水系统的设计要综合考虑特殊极端雨情与不同季节潮湿区的布设情况，布置位置要避于结构较差的位置，切不可因为排水而加大边坡的新一轮扰动。

3.4 植被护坡技术及生态加固技术

绿色边坡理念广泛应用于山区高速公路工程中，在一定程度上恢复了原生表层结构和提高边坡的“自稳”能力；植被护坡利用植被根系提高土体抗剪强度，通过植被对表层土壤防护降低降雨时冲刷动能，起到较好的水土保持作用；一般选用适应性强、根系发达的灌木、草类植被，例如狗牙根、三叶草、紫穗槐等；较大坡度区可采用植生袋、三维网垫、生态格栅相结合的方式构建立体结构，并使植被覆盖与地表组合成多层防护网，以增强植被覆盖率和整体保护性能；种苗与基质配方配比合理、土壤改良完善以及喷灌设施配备齐全，才能保证植被护坡绿化效果。

结束语

山区高速公路边坡的稳定性是决定行车安全、提高道路运行效率的重要因素。山区高速公路边坡由于地形地貌复杂、地质条件差异性大、水文环境多变等客观因素的影响，导致边坡失稳的风险要比平原和非高含水土体地段更高。为此，在此对影响山区边坡稳定的因素展开论述，并分析了边坡失稳的原因及多种触发因素，针对山区边坡稳定性不同的要求，在主动支护、柔性加固、水文治理和生态修复等方面提出了有针对性的加固技术路径。

参考文献

[1]高速公路不良地质边坡稳定性分析及处治措施安全性评价[J].张雪帆.交通世界,2022(33).

[2]降雨对路堤边坡渗流规律及稳定性影响分析[J].闫慧,张晨阳.土工基础,2022(05).

[3]某复杂地质条件特长隧道勘察技术及主要工程地质问题[J].孙旭东,李振团.中国水运,2022(09).