山区高速公路路堑边坡稳定性分析

山区高速公路路堑边坡稳定性分析

由于地形和道路平面的限制，山地道路的建设不可避免地会有更多的路沟。而自然山坡是经过自然因素、人为因素作用下形成的稳定体,经开挖,大面积暴露于空间,破坏了原有平衡,而且裸露的边坡在严酷的自然条件作用下,岩体加剧风化,坡面受到浸蚀,岩土的物理力学性质发生变化,直接影响路堑边坡的稳定性。高等级公路因交通量大,营运后养护维修不便,因此,作好山岭区高等级公路路堑边坡设计,尽最大可能消除或抑制各种病害,保护环境,改善道路景观,在山区高等级公路设计中甚为重要。1道路抗剪强度降低影响路堑边坡稳定的因素很多,归纳起来可分为地质构造、岩土性质、水文地质条件、气象因素和路堑高度五类。这些因素对路堑边坡稳定的影响程度不同,不同因素会造成不同道路病害。岩体结构面多、裂隙发育的边坡,易产生楔形坍塌;易浸蚀性土质在干湿、冻融、雨水浸湿的反复作用下,表面易剥落或形成沟状冲蚀;易风化的岩石在自然因素作用下加剧风化,造成表层坍塌;断裂破碎带结构脆弱,遇水后会产生大规模突发坍塌;富含蒙脱石等矿物的粘土边坡吸水饱和后抗剪强度降低,使边坡失稳。路堑边坡设计就是综合考虑这些影响因素,合理确定边坡形状、坡率及防护结构。1.1提高对隧道方案的认识对于深路堑路段应重视与隧道方案比选,或采取半幅隧道、半幅路堑,总体考虑这些地形困难地段的路线方案,使道路与自然景观相协调,虽然隧道方案可能造价要高,但要考虑远期运营效果,道路属于永久性工程,国家经济在发展,人们对景观、环保要求在提高,因此,只有提高这种认识,才可使这种深路堑路段的设计更加合理。1.2边坡稳定性分析路堑边坡坡率是边坡稳定性的决定因素,同时还涉及到防护设施的选型、工程造价及施工难度。天然坡体土质极不均匀,岩体强度因风化破碎程度、成层状态、裂缝发育程度而不同,采用定量指标通过力学分析确定边坡稳定性的可靠性较差,加之竣工时的稳定边坡会随时间的推移使稳定性降低。因此,边坡坡率的确定主要采用工程地质类比法,依据当地同类工程地质条件下的自然稳定山坡和人工边坡确定边坡坡率。1.3边坡平台宽度深路堑段原则上均应设置边坡平台,以提高边坡稳定性。边坡平台高度一般为7～8m,应改变以前低等级公路深挖方一坡到顶的传统做法,这样既利于边坡稳定,又可使道路景观大为改善。但对稳定性好的硬质基岩可增大边坡平台高度,以降低工程造价。边坡平台宽度应结合其设置作用及平台上各种设施的需要确定,一般应大于1.0m。对于易风化岩石、易浸蚀土质边坡应加宽平台宽度,以便暂存碎落物,避免排水设施堵塞,防止边坡平台边缘剥落。设置护面墙、挡墙等防护结构物时,下、上台阶间平台宽度应大于2.0m,以增加结构物及边坡稳定性。2边坡稳定与边坡弹性波速的定量关系现行《公路路基设计规范》对路堑边坡坡率规定既简单,又笼统,对土质边坡仅根据密实程度分为三类,岩石边坡仅据岩类及风化程度分为四类,很难选用,操作性差。对于土质边坡,边坡稳定性与土的成分关系密切,一般粘性土粘粒成分多,边坡稳定性与粘聚力关系极大,而粘聚力受含水量控制,故粘性土路堑要考虑土的潮湿状态,而砂性土边坡稳定性与其密实度关系很大,且易受雨水冲蚀,干燥时易风蚀。其次,边坡土质的均匀性及其成因对稳定性亦有较大影响。碎石土类路堑边坡的稳定与地质成因、岩块成分、组织结构、密实程度有很大关系。岩石路堑边坡的稳定性因岩性、岩体结构、构造、成因、岩石强度、岩体风化破碎程度不同而呈显著差别。而现行规范之规定极为简单,与铁路部门及国外土建系统有关规定均差别较大,使缺乏经验的设计人员难以正确使用,建议将边坡值规定得更详细、具体些,能有定量指标。对于土质边坡至少应考虑影响土质的诸多因素,碎石土类边坡应与一般土质边坡加以区分,岩石边坡应顾及岩性的极大差别,风化程度宜分为四类。由于勘探技术的提高,可以较准确地测到不同风化程度岩体的弹性波速,因而可以参照日本的定量评定指标,将弹性波速与边坡值确定结合起来,总结稳定边坡值与弹性波速之定量关系,以提高边坡设计的可靠度及合理性,并降低工程造价。我国现行规范所列边坡推荐值主要是依据过去低等级公路的施工实例统计、分析、整理而提出的,由于道路等级低,边坡高度小,又注重于靠养护清除小型坍塌物的低标准,将其用于高等级公路路堑边坡设计有一定局限性,使边坡偏陡,长期稳定性差,应将近几年高等级公路施工实例进行总结,通过统计分析确定高等级公路路堑边坡推荐值。3边坡防护的确定边坡防护工程设计是路堑边坡设计的重要组成部分。其目的是防治边坡病害,提高边坡稳定性,改善环境景观,保护生态平衡。边坡防护设计的要点在于防护形式的选择,即在充分了解和分析影响边坡稳定因素的基础上,结合经济条件及环保需要,选定合理可行的防护措施。边坡防护可分为构造物防护和植物防护两类。构造物防护的选型及适用条件在有关规范和参考资料中介绍得很多,本文不再赘述,现重点探讨植物防护与景观设计。目前的山岭区高等级公路路堑边坡防护中以构造物防护居多,而构造物防护的边坡极为呆板,与周围自然景观很不协调,这一问题在多条高等级公路营运中反映出来,已被人们所认识,并有深刻的感受。而美好的环境能给人们愉快的心理和情感,随着人们生活水平的提高,乘汽车旅游者剧增,因此,