1 　問題的提出
一般認為高度大于30m 的巖質(zhì)邊坡為高邊坡,土質(zhì)邊坡大于20m 即為高邊坡。高邊坡的穩(wěn)定性問題在鐵路、公路、礦山和水利建設(shè)中早已存在,近年來在高速公路建設(shè)中尤其突出。高邊坡的穩(wěn)定性受控于邊坡所在巖土體的基本特性——地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、坡體結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件等,以及人為改造的程度——開挖高度、坡形和坡度。由于地質(zhì)體的復(fù)雜性、多變性和不均質(zhì)性,使得高邊坡設(shè)計也十分復(fù)雜,至今還作為一種特殊設(shè)計而無章可循。
低等級公路由于標準低,路基窄,開挖量少,高邊坡不多。但隨著山區(qū)高速公路的發(fā)展,路線等級高,路基寬,開挖量大,出現(xiàn)了大量高邊坡,也發(fā)生了眾多高邊坡變形和破壞,既增加了投資,又延誤了工期,甚至造成已有工程的破壞。如京珠高速公路,廣東北段高度大于30m 的邊坡近300 處,治理滑坡和高邊坡加固花費近8 億元。某高速公路長147km ,大于30m 的邊坡近300 處,治理滑坡和邊坡加固花費5 億多元,重慶市萬州至梁平高速公路有20 余公里設(shè)在砂泥巖順層地段,幾乎所有的高邊坡開挖后都發(fā)生了變形,加固邊坡花去近2億元。安徽省徽杭高速公路在開挖過程中產(chǎn)生大量高邊坡變形問題,成為制約投資及工期的最主要控制因素之一,如何設(shè)計使高邊坡穩(wěn)定,如何正確認識影響高邊坡穩(wěn)定性的因素已引起眾多技術(shù)人員的重視。
2 　影響高邊坡穩(wěn)定的因素分析
根據(jù)邊坡工程從“產(chǎn)生原因”到“防治對策”的總體思路和原則,我們認識高邊坡,分析高邊坡,首先應(yīng)從邊坡病害的形成條件、影響因素入手,分析影響路塹高邊坡穩(wěn)定的主要因素,搞清邊坡病害的形成條件,使設(shè)計工程有的放矢,最終保證設(shè)計工程經(jīng)濟合理,安全可靠。
概況而言,影響路塹高邊坡穩(wěn)定的因素主要可歸納為以下3 個方面:
2. 1 　路塹高邊坡的工程地質(zhì)特征工程地質(zhì)特征是判斷邊坡穩(wěn)定與不穩(wěn)定的主要內(nèi)因,它包括以下幾個方面:
(1) 地層巖性:地層巖性及其組合是構(gòu)成高邊坡的物質(zhì)基礎(chǔ),巖性決定巖石的強度,抗風化能力,巖體結(jié)構(gòu)及所能保持的邊坡高度。巖石軟弱,風化深度大,構(gòu)造破碎嚴重,當切坡高度、陡度達到一定值時會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。
(2) 地質(zhì)構(gòu)造:地質(zhì)構(gòu)造決定巖層的產(chǎn)狀,節(jié)理裂隙的性質(zhì)及發(fā)育程度,斷層破碎帶的性質(zhì)等,這些因素又決定了路塹邊坡的巖體結(jié)構(gòu)。受構(gòu)造的影響,如高邊坡體上節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,將嚴重影響路塹高邊坡的穩(wěn)定性,局部邊坡的穩(wěn)定主要受傾向臨空不利結(jié)構(gòu)面的控制。
(3) 邊坡巖體的風化程度:巖體風化一方面破壞了巖體的完整性,另一方面使巖石物質(zhì)成份發(fā)生變化,導致巖石物理力學性質(zhì)的改變,直接影響巖體的強度及構(gòu)造特性,進而影響路塹邊坡的穩(wěn)定。風化程度一般分為四級,即全風化、強風化、中風化、微風化。不同的風化程度表示著巖石受改造的程度及其力學屬性的差異,同時也預(yù)示著其變形特征及主要影響變形因素的改變。如殘積層及全風化呈砂土狀巖體構(gòu)成的高邊坡的穩(wěn)定性,節(jié)理裂隙已不起作用,起控制作用的是土狀巖體的強度能否支撐設(shè)計的坡度、坡高;強風化碎裂結(jié)構(gòu)巖體或風化呈碎石夾砂土狀巖體,由巖體強度、破碎程度及構(gòu)造面的組合及其與臨空面的關(guān)系等共同控制邊坡的穩(wěn)定性;中～微風化軟質(zhì)巖石,主要由巖體結(jié)構(gòu)面及巖性控制邊坡設(shè)計,中～微風化硬質(zhì)巖石,主要由結(jié)構(gòu)、構(gòu)造面組合及其與臨空面的關(guān)系控制坡形、坡度的設(shè)計及其加固工程措施。
(4) 水文地質(zhì)條件:水是造成邊坡失穩(wěn)的重要因素,地下水軟化巖(土) 體,降低其強度,增大容重而增大了下滑力,產(chǎn)生靜、動水壓力,產(chǎn)生邊坡的失穩(wěn)。坡體內(nèi)具豐富的地下水,巖性軟弱,往往導致大規(guī)模變形如坡體滑坡、邊坡滑坡的產(chǎn)生,是否具地下水及地下水發(fā)育程度是評價邊坡穩(wěn)定的重要元素。
2. 2 　路塹邊坡的設(shè)計措施
路塹邊坡的開挖是對自然應(yīng)力狀態(tài)的重大改變,是造成邊坡失穩(wěn)的直接原因,因此路塹邊坡的設(shè)計措施是否合理是決定路塹邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵,它包括確定坡形、坡度、邊坡高度和防護結(jié)構(gòu)的類型等。故在一定的工程地質(zhì)條件下,路塹邊坡的穩(wěn)定性取決于設(shè)計措施是否與地質(zhì)條件相適應(yīng)。
2. 3 　施工方法、工藝及施工順序
施工方法、工藝及施工順序?qū)β穳q邊坡的穩(wěn)定也有很大影響,故應(yīng)結(jié)合不同地質(zhì)條件及工程特性,在設(shè)計合理的前提下,做好施工組織,選擇有效的施工方法及工藝,尤其做好開挖與支擋工程的有機配合。如對危重病害邊坡,必須分級開挖,隨即支擋,挖一級,支擋防護一級,再向下挖。若一挖到底再防護,可能發(fā)生新的變形,增加投資及影響施工進度。又如高邊坡加固采用錨固工程,近二十年來在國內(nèi)外大量應(yīng)用,比較成功。但錨固工程主體為地下隱蔽工程,且工程質(zhì)量與施工技術(shù)密切相關(guān),對錨固工程施工隊伍的專業(yè)技術(shù)水平要求較高,應(yīng)選擇有經(jīng)驗、責任心強的施工隊伍,并加強施工質(zhì)量監(jiān)督與管理,確保邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。