高学彦
中国葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：路基边坡稳定性是确保公路项目施工进度和安全运营的关键因素之一。 公路边坡稳定性易受到地形地貌、施工技术等因素影响，尤其是山区公路，往往会遇到较大规模的高填深挖，改变原有的地质条件，可能导致滑坡、坍塌等地质灾害，从而导致严重的经济损失及不良的社会影响。 选择经济、合理、可行的边坡防护措施，已经成为工程技术人员需要解决的重要问题。 目前常用的路基边坡加固方案主要有锚杆（索）框架梁、挡土墙、三维网植草、预应力锚索（杆）、圬工防护等。
关键词：公路路基边坡；稳定性分析；锚固优化设计
引言
高速公路建设过程中，路基高边坡建设是非常重要的环节。在修建路基高边坡之前，需要对周围的水文地质情况进行全面、综合的考察，以制定最为合理的建设施工计划。例如有些地区土质过于疏松，沙质土壤含量较高，地形相对陡峭，如果遇到雨水天气容易发生山体滑坡或者泥石流等现象，一般在这个位置的公路边坡十分容易出现坍塌事故。为了提高路基高边坡地域自然灾害的能力，通常需要对路基高边坡进行一定的锚固处理。
1边坡的稳定性分析
1.1极限平衡法
极限平衡法的基本原理是将边坡假定为受力刚体，通过静力平衡的原理分析滑体上抗力与下滑力之间的关系，进而对边坡的稳定性进行评价，该方法应用最早且理论最为完善，使用也最为广泛。
该方法在使用过程中，其一，需要先假定破坏面的位置及形状，之后通过力学分析以及物理约束条件构建安全系数的计算公式；其二，计算所有潜在滑动面的安全系数，然后确定最不稳定的滑动面和安全系数。关于边坡稳定性安全系数的定义大概可以分为三个阶段，即通过力矩、剪应力、抗剪强度参数的折减程度来进行定义。从力学角度分析，边坡修建过程相当于卸载过程，坡体开挖后，原有的应力场会重新分布，在靠近临空面的位置会形成松弛区，当松弛区不能维持自稳时，边坡就会失稳破坏。极限平衡理论目前也存在一些问题，主要包括：该理论需要提前假定一系列边坡破坏的滑裂面位置以及形状，之后通过对安全系数的比较，反求出最不安全的滑裂面，进而导致安全系数的准确性完全依赖于假设滑裂面的准确性；通过极限平衡法来假定滑动面，对于均质土的效果较好，但是对于成层土、土层差异较大的非均质土、存在节理裂隙的岩质边坡，其滑动面往往并非圆弧状，故难以做出较为准确的假定；极限平衡法所求出的安全系数仅仅是滑动面上的平均安全系数，并不能反映滑体内部或者滑动面上的真实应力状态；极限平衡理论在力的位置和方向上进行了较多的人为假定，但与实际情况还存在不少差距，会导致分析结果不准确。
1.2数值模拟法
若遇到较为复杂的地质地貌环境、岩土层性质较为多样的情况，极限平衡法处理会尤为麻烦，分析结果也不够准确。此时数值模拟法则会体现出较大的优势，该方法考虑到边坡岩体的应力应变关系以及岩土体的各向异性，有效地解决了极限平衡法存在的缺陷，其模拟结果也比较符合工程的实际情况，计算结果也更加精细准确，能够更加合理全面地分析坡体的整体受力状况。目前，有限元分析法、离散元法以及快速拉格朗日分析法是数值模拟在边坡稳定性分析中应用最为广泛的方法。
2公路路基边坡稳定性分析及锚固优化设计
2.1植物防护
一般来说，边坡种草防护比较适用于边坡结构稳定且坡面冲刷影响作用小的结构当中。一般都针对易于草类生长的土质路堤与土质路堑边坡等位置进行种草防护处理。根据现场反馈情况来看，通过合理应用边坡种草防护技术，基本上可以防止边坡结构水土流失问题。同时，还可以进一步增强路基结构的稳定运行效果。实施过程中，现场施工人员应该立足于施工场地的土壤条件以及气候条件，选择合适的草籽进行种植。
最好可以优先选用易生长、根部发达的多年生草种进行应用。但是需要注意的是，对于长期处于浸水状态的路堤边坡而言，边坡种草防护技术难以发挥出自身的功能作用，需要施工人员根据场地施工情况选择合适的边坡防护技术进行强化处理。另外，在铺草皮施工方面，建议现场施工人员应该根据高速公路路基边坡整体表现情况，预先培育好草皮，培育成功之后将其铺在坡面上。
2.2边坡支护技术的应用
（1）重力式挡土墙。现场施工人员在应用重力式挡土墙进行边坡支护作业过程中，需要借助墙身自重实现对土压力的平衡管理。在技术手段方面，一般多以毛石砌筑方式为主。或者也可以根据现场实际情况，利用片石混凝土修建方式进行操作处理。从整体上来看，重力墙挡土墙支护方式在取材方面较为容易，且施工操作较为简单，比较适用于小型挖填方路基边坡施工作业当中。根据现场反馈情况来看，通过合理应用重力式挡土墙支护方式，基本上可以满足边坡支护技术要求。
（2）锚杆式挡土墙。锚杆式挡土墙属于轻型挡土墙结构的一种表现形式，主要由钢筋混凝土管与锚杆组成。正是应用过程中，借助锚固在岩土层内的锚杆水平拉力推出挡土墙的结构功能。一般来说，锚杆式挡土墙比较适用于墙高较大、且挖基困难的施工区域当中。且具备锚固条件的路基挡土墙结构，用于路堑挡土墙当中。
（3）加筋土挡土墙。所谓的加筋土挡土墙主要是指在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间产生的摩擦力，全方位提高土体工程特性以及改善土体变形条件，从而达到稳固土体的目的。根据现场应用情况来看，加筋土挡土墙主要是由填料、拉筋以及墙面板组成。正常情况下，比较适用于地形较为平坦的填方路段位置当中。因加筋土结构本身属于柔性结构物的一种表现，因此可以适应地基轻微变形，在稳定性与安全性方面表现良好。
2.3基于锚索加固的边坡稳定性数值模拟
研究统计，降雨是诱发滑坡的重要因素，故本次FLAC3D软件模拟，是在暴雨状况下边坡的稳定性情况。经过数值模拟可以看出，边坡剖面位移发生的主要部位是在结构面之上，结构面之下仅有微小的位移，其整体上处于稳定状态。坡面中部的水平位移最大，坡肩处竖向位移最大。整体分析，滑动面基本上是沿软弱结构面发生位移，结构面以上的岩体是潜在的危险滑动体。
采用锚索对边坡进行支护，能够通过锚索对锚固岩体底层作用进而形成一定范围的压应力区，还能起到加筋的作用，提高坡体整体的强度，保证边坡的稳定性。故而本次选用预应力锚索对边坡进行支护。与支护前的位移云图相比，经过锚固边坡的软弱结构面至坡面的位移明显减小。支护前，软弱结构面到坡面的水平方向最大位移为0.55m，而在施加锚索之后，其位移缩减至0.04m。竖向最大位移也从0.29m下降到0.06m。经过施加锚索能够明显降低其位移，增强边坡整体的稳定性。
2.4锚固工程施工工序
施工工序为：施工准备→造孔→锚索制作与安装→注浆→混凝土结构钢筋制安→混凝土浇灌→锚索张拉锁定→验收→封锚。在此过程中，锚孔注浆、锚孔成孔是其至关重要的施工环节，在进行锚孔成孔时，最主要的是避免孔壁出现卡钻、坍塌的情况，在注浆过程中最主要的是排除孔底的地下水、岩（土）沉渣、空气等，使其注浆更为密实饱满。
结束语
综上所述，锚杆防护是公路路基高边坡施工常用的技术方法，应用广泛。目前，工程的高边坡锚杆防护施工已经顺利完成，且经检验确认施工质量合格，所用施工技术合理可行，可为同类工程提供参考。
参考文献
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