耒宜高速公路路堑边坡变形破坏特征及其综合治理

1、1004 9665/ 2002/ 10(04) 0089 04 Journal of Engineering Geology工程地质学报耒宜高速公路路堑边坡变形破坏特征及其综合治理肖剑秋卿笃干赵海斌钟辉亚（醐南省耒宜高速公路建设开发有限公司郴州 423000）（胭家电力公司中南勘测设计研究院 长沙410014）摘要耒宜高速公路修建于山岭重丘区，沿线地形、地质条件差异较大，路堑开挖边坡类型较多，特征不一。本文介绍了路堑边坡的主要特征、边坡失稳的主要原因及治理对策 。关键词路堑边坡变形破坏综合治理中图分类号：文献标识码：AD EFO RMATIO N A ND FAIL URE C HA RACT

2、ERISTIC OF ROADCUTSLOPESO N L 曰Y I EXP RESSWAY A ND THEIR COMP RE HESIVE TREATM ENTXIAO J ianqiu Q IN G Dugan ZHAO Haibin ZHON G Huiya (IX eiyi Ex pressw ay Constr ucti on an d Ex ploitation L t d of Hu nan Province , Chenz hou 423000) (M i d - South Desgn an d Research I nstitute f or Hy droelectri

3、ci ty , S PCC , Changsha410014)Abstract L eiyi Exp ressway was co nst ructed in t he mo untains and hills area . Wit h larger difference of it s topog rap hy and geology co nditio n alo ng t he line , t here are many t ypes of roadcut slopes and different slope character istic . This paper int ro du

4、ces t he main characteristic of roadcut slopes , t he principal causatio ns of slope failure and comp rehensive t reatment measures.Key words Roadcut slope , Defo r matio n and f ailure , Co mp rehensive t reat ment .路堑边坡的主要特征分为：顺向坡、斜向倾外边坡和斜向倾内边坡、横向结构边坡、反向结构边坡，水平结构边坡一般较少。土质边坡按物质组成可划分为冲洪积物1.1工程地质条件边坡

5、、崩坡物和残坡物边坡、古滑坡堆积物边坡、耒宜高速公路区域地貌以山间盆地、丘陵和低 为主，其中北段以山间盆地和丘陵为主，南段以丘陵和低山为主。沿线分布的地层主要有：泥盆 系、石炭系、二叠系和白垩系灰岩、页岩、砂岩、 页岩、泥岩，及第四系冲洪积物、残坡积物、崩 坡积物、滑坡堆积物（个别路段）。沿线开挖边坡按物质组成可划分为岩质边坡和土质边坡2种类型。其中岩质边坡按边坡结构又可岩质边坡中横向结构边坡、厚层状反向结构边坡和斜向倾内边坡整体稳定性一般较好 ；斜向倾 外边坡和顺向坡易于顺层滑动，稳定性一般较差 薄层状反向结构边坡易于产生倾倒破坏 。土质边坡 中灰岩风化粘性土边坡稳定性较差 ，易沿基岩面 产

6、生滑动破坏；古滑坡堆积物边坡稳定性亦较 差，且破坏规模较大。风化土边坡。收稿日期：2001 - 12 - 07 .第一作者简介：肖剑秋（1976 -）,女，硕士，工程师，主要从事路桥工程建设管理.h. b. zhao 63 . net22 1994-2006 ChtM. Acsdemk Jcumal rJeeuonk Pubhslung A riglils reserved. Imp:/Jour nal of Engi neering Geology 工程地质学报 200210（4）1.2边坡主要变形破坏形式在路基施工过程中，沿线边坡主要出现了 6 种变形破坏形式：塌滑、散落、倾倒、弧形滑动、

7、平平面滑动主要发生在顺向岩质边坡和流塑、软 塑状土构成的缓倾角土质边坡、以及古滑坡中。坡 脚开挖后，边坡岩土体沿一软弱面滑动。沿线虽未 见大规模的岩坡顺层滑动，但浅表层岩体的顺层 （或节理面）滑动出现较多；沿线土质坡的平面动一般规模较大，大的滑体可达1万多方，是路 堑边坡中危害最大的一种破坏形式。土体流动主要发生在风化土边坡中，特别是灰 岩与上覆土体构成的边坡中，沿线多处可见土体流 动现象。由于雨水入渗或基岩裂隙水渗出，土体饱和后极易产生流动。边坡上的流动土体在路面上形 成泥滩，即使规模较小，也将严重影响公路的正运营。2路堑边坡失稳的主要原因体失稳。图1边坡变形破坏类型Fig. 1 Type

8、of slope deformatio n and failurea. 塌滑；b.散落；c.倾倒；d.弧形滑动.e.平面?#动；f .土体流动塌滑破坏主要出现在土质边坡和碎裂结构的岩 质边坡中，一般在亚粘土、全强风化的砂岩、页 岩构成的高陡边坡上浅表部岩土体会迅速变形而解 体破坏，沿线多出可见。塌滑是沿线边坡局部破坏 的主要形式，约占35 %。散落主要发生在极为破碎的岩质边坡中，风化破碎的岩石受雨水冲刷时岩石碎块顺坡落下。沿线的红砂岩边坡中散落普遍存在，红砂岩遇水膨胀后 变成大小不一的块体和颗粒，极易发生散落现象。倾倒变形一般发生在反倾向岩质边坡和岩层近 乎直立的顺向坡中。路基开挖后，岩层发生

9、明显的 弯曲和拉裂变形，坡面出现多道反坎。沿线有3处 典型的倾倒变形边坡，其岩层为强风化和弱风化的 砂岩、页岩。弧形滑动主要发生在粘土边坡中。边坡中部和后缘可见多道拉裂缝和错动面，前缘剪出口土体上翘水的整开始滑动速度较慢，但坡面拉裂后，随着雨一，加剧了边坡的变形破坏，最终导致边坡路堑开挖边坡的稳定性受多种因素影响，其内在因素包括地层岩性、地质构造、岩土结构和坡形 等，外部因素包括水的作用，工程活动、气候条 件、风化作用和植物生长等。显然，耒宜高速公路 沿线复杂多变的地质条件是造成边坡失稳的主要原 因之一，但就路堑开挖边坡而言，坡形和水的作用 是施工期边坡发生失稳的两个重要因素。修筑路基的需要，

10、在山体中或山坡上开挖形成人工边坡。开挖过程中，岩土体将向开挖面（新的 临空面）产生应力释放，原有的平衡状态被打破 ， 由于应力调整而使边坡岩土体发生变形 。如果开挖坡 形设计恰当，开挖边坡的应力达到新的平衡 ，变形 逐渐减小，边坡可以维持施工期临时稳定 ；如坡形 选择不适当，开挖边坡在应力调整过程中将会由 于 变形过大而导致破坏失稳。耒宜高速公路施工过程 中，许多路堑边坡是由于坡形选择不当而出现破 坏，造成边挖边塌。因此，要保证路堑开挖边坡 施 工期的稳定，首要的是根据地质条件确定合理 的坡形。路堑开挖区，自然坡的植被环境遭受破坏，这就加速了雨水的入渗，加大水对边坡作用。水 对边坡影响具有双种

11、物理效应：水压力和水的软 化作用。水的入渗，边坡岩土体将承受孔隙水压 力、裂 隙水压力和动水压力作用，对于路堑开挖边坡，水 压力主要增加了边坡的下滑力，使边坡的稳定度降低。水的软化作用主要是岩土体雨水后强度降低，从而减小了边坡的抗滑力。当岩体 或软弱结构面亲水性强时，易发生崩解或泥化 ， 对于土质边坡边China Academic Joumal Electronic Publishing A】 rights rcricrvcd. tnLp：/.- HYPERLINK 1994-200691肖剑秋等：耒宜高速公路路堑边坡变形破坏特征及其综合治理坡，浸水后软化现象更明显，土体饱和强度急剧下降。水对

12、开挖边坡除上述作用外，在施工期，水对 坡面的冲刷作用不容忽视，边坡开挖后，由于防护 措施不及时，坡面裸露岩土将受到雨水冲刷而产生 局部破坏，特别是易风化的破碎岩坡和松散的土 坡，水的冲刷作用最明显。鉴于上述原因，施工期及时调整坡形是保证边 坡自稳的主要手段，而截排水是边坡治理的重要措 施之一。3边坡稳定性评价if Trjl开挖边坡的稳定性受边坡的岩土结构、性质、开挖坡形和边坡排水等因素的控制，而边坡的岩土结构和力学性质主要受边坡地质条件控制，因此，要判断边坡的稳定性首先要查明边坡的地质条件、划分边坡的结构类型、判断边坡是否属于易滑地层 边坡，在此基础上结合开挖边坡的变形破坏特征综 合判断边坡的

13、稳定性及可能的失稳形式，分析其可能对高速公路产生的危害。边坡稳定性评价可分为 定性评价和力学计算。定性评价主要在现场调查的 基础上全面分析影响边坡稳定的自然因素，定性判断边坡稳定性；对于规模较大的边坡，应结合加固 设计需要，进行稳定计算。通过对沿线76处已出现变形破坏边坡的调查 分析，路堑边坡的失稳可按规模分为：整体不稳定 和局部不稳定边坡。其中属于整体不稳定的边坡有 35处，这些边坡在施工期均已有明显的变形和破坏前兆。根据耒宜高速公路路堑边坡开挖后岩土体的变 形破坏情况，全线可以总结出以下几类易破坏边 坡崩坡堆积物、风化碎石土构成的边坡易产生整体滑动破坏和局部变形破坏；灰岩残积土坡易产生滑动

14、、流动变形破坏，尤 其是土石界面附近强度更低，常沿这一界面形成滑倒变形，这类边坡岩层倾角 50。80。,边坡 开挖后岩体彳倒，形成反坎，顶部产生拉裂缝；节理切割岩体、风化岩体构成的边坡易局部崩石和散落。4边坡综合治理措施、H 11_,:i_ i* .14 .1边坡治理措施沿线路基开挖边坡治理措施按作用和目的可分 为支挡加固、排水和一般防护。支挡加固的主要手段为：挡土墙、护面墙、抗 滑桩、树根桩、砂浆锚杆、预应力锚索等。排水措施为：坡顶截水沟、坡面排水沟、坡内 排水孔。一般防护手段为：嵌入式衬砌拱和网格梁、挂 钢筋网喷射混凝土、植草、植树等。边坡治理措施根据边坡的规模、地质条件和变 形破坏类型确

15、定。对于低矮的不稳定边坡一般采用 挡墙、护面墙和砌石衬砌拱、植草进行支挡和防 护；对于规模较大的边坡，必须通过稳定验算来 确 TOC o 1-5 h z 定边坡的加固方案和加固度 ，同时经过技术经济 比 较选定加固措施。有些边坡采用单一方法加固，有 些边坡根据需要同时采用了几种方法综合加 固。从沿线边坡已实施的治理措施看，对不同变形破坏类型的边坡采用的加固处理措施见表1。表1边坡治理措施Table 1 Harnesing measures of slope边坡变形破坏形式:力坡装型治理措施备注塌滑k嵌入式衬砌拱、网格梁，短锚杆加 固钢管树树漉桨锚固桂网植草边坡上岩坡短锚杆加固，挂网喷射混凝土一

16、般都 设置了饕%坡挂网喷射混凝土、挂网植草截、排水沟和排 水孔。 TOC o 1-5 h z 滑动变形，该类边坡开挖后易沿层面（倾角3045。）产生滑动，后缘形成高45m的滑坡壁；坡，这一类型在灰岩分布区具有典型性JI ；.且ih喧公：薄层泥岩、页岩和砂岩构成的反向坡易产生古滑坡位置易出现滑动破坏 ，路基开挖后，倾 坡上产生多道裂缝，其周边裂缝一般呈圈椅状 缘错距可达13. 0m ;砂岩、泥岩、页岩构成的顺向坡切脚后易产生倾倒岩坡锚杆加固、重力挡墙弧形滑动土坡锚杆、树根桩、抗滑桩、重力挡墙平面滑动土坡树根桩、抗滑桩、重力挡墙、锚杆挡墙岩坡锚杆、重力 挡 墙、抗滑桩土体流动土坡铺网植草 、规模较

17、大的 缓坡 上采用树根桩加联梁或锚杆挡墙4 .2边坡加固实例k180 + 800左边坡 该边坡为典型的倾倒变形边坡，坡高约35 m ,长度70米，由风化砂岩、页岩组成，岩层倾 角AH rights reserved, http;Jour nal of Engi neering Geology 工程地质学报 200210（4）80o87o。边坡开挖后岩层出现倾倒变形，后缘拉 裂宽度0. 5m ,且裂缝较深。开挖面上岩石遇水极 易软化崩解，边坡上部不断发生塌滑。该段边坡原设计采用了3 .5m高的挡土墙进行支挡，但由于边坡倾倒变形和局部塌滑的发生 ， 经设计研究改为挡墙、锚杆和混凝土网格梁联合支 护

18、。采用挡墙防止倾倒变形体的进一步倒塌，利用锚杆和网格梁对上部进行加固，提高其整体刚度。 典型支护断面见图 2a 。图2边坡加固典型断面示意图Fig. 2 typical section sketch of slope reinforcing a. k180 + 800 左边坡；b. J K2 + 800 边坡 J K2 + 800左边坡该边坡滑坡堆积物构成，长度120 m ,自然 坡高约60 m ,坡比小于1 : 2 。在坡高10 m处开挖 路基，路基开寸宽度23 m ,填方10 m ,边坡切方高 度11m ,坡比1 :1.75。边坡开挖后，坡面出现开裂和浅表部滑塌，原设计采用片石挡墙进行支挡

19、。在挡墙基础开挖后，恰遇雨天，地基出现 隆起，边坡下滑，中后部出现多道裂缝。经现场分析研究，该边坡为典型的圆弧形滑动，已形成的 壁混凝土拱圈错位，施工再度停止。针对边坡变形 情况，决定在施工期先采用“树根桩” 加固 然后再进行抗滑桩和挡墙施工。该段边坡的加固措施通过几次调整，最终形成树根桩、混凝土抗滑桩和挡墙综合加固方案（见图2b）,并采用了渗沟、坡面排水沟和坡内排水孔等 措施。5 结语在山岭重丘区修建高速公路 ，由于地形、地 质条件变化较大，路堑开挖边坡的稳定性是工程 建设遇到的主要问题之一。耒宜高速公路在 3年的施工 中，针对路堑开挖边坡出现的问题 ，进行了大量 I分析研究工作，应用了多种

20、手段对边坡进行综合治 理，从阶段情况看，已取得初步成效。高速公路建设中，由于施工时间短、施工场地 窄的特点，某一单项工程出现问题就会影响整体 工程进度，路堑开挖边坡的处理作为首要环节，尤为重要。通过耒宜高速公路路基边坡治理实践，对于路堑开挖边坡的治理，在决策上，应早下决心、 及时处理；在方案上，应对症下药、综合治理；参考文献滑弧深度在路面设计标高以下 2 m左右。为此，在 变形基本稳定后，改为抗滑桩加固，桩径 120,长9 m ,采用人工成孔灌注桩，施工期用木桩作时支护。先期开挖3孔后，由于水的作用和施序原因，边坡变形进一步发展，已成孔被挤 扁，护Wang changeup , etal ,The differentiatingdanger slope1中南勘测设计研究院.耒宜高速公路路基边坡调查及稳定性occur ring high -speedlandslide , Jou rnalof评价 R . 2001 .Engineering Geology ,Mid - so u