土方開挖過程中，土壁是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結(jié)力保持平衡而穩(wěn)定。一旦土體失去平衡(俗稱失穩(wěn))，土體就會塌方。為了確保道路施工完畢后，辛辛苦苦鋪好的公路不會突然就被土蓋了，咱們也得想點辦法不是?
一、邊坡的變形特征
1、公路邊坡是將地質(zhì)體的一部分改造成人為工程設(shè)施，因此其穩(wěn)定性取決于自然山坡的穩(wěn)定狀況(穩(wěn)定、不穩(wěn)定、極限平衡)、地質(zhì)條件(地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、坡體結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、風(fēng)化程度等)和人為改造的程度(開挖深度、坡形、坡率等)。
2、人工邊坡是對自然坡體的改造，改變了自然坡體的應(yīng)力狀態(tài)和地下水的滲流條件，而且是在短短幾個月內(nèi)改造完成的。自然坡體的應(yīng)力調(diào)整有一個過程，強度低的軟弱巖層調(diào)整較快，常在施工期就發(fā)生變形；強度高的堅硬巖層調(diào)整較慢，或可自身穩(wěn)定，或在1～3年后發(fā)生變形。只有當人工邊坡對其改變不大時，才可保持穩(wěn)定，否則就會發(fā)生失穩(wěn)，甚至引起自然坡體的破壞。
3、自然山坡和人工邊坡都處在各種自然營力的作用之下，如陽光照射、降雨沖刷和下滲、風(fēng)化和地震等。但人工邊坡所造成的自然狀態(tài)的改變使這種作用更強烈，如開挖暴露風(fēng)化加劇、破壞植被地表水容易下滲、坡體松弛、爆破震動等都使邊坡更容易發(fā)生變形。
4、自然條件千差萬別，所以邊坡設(shè)計也變得十分復(fù)雜，每個高邊坡工點都需單獨分析和計算，這也是目前高邊坡設(shè)計尚無規(guī)范可循的原因。
二、高邊坡形成的原因分析
01
主觀原因
1、公路選線時對地質(zhì)工作重視不夠，沒有將“地質(zhì)選線”落實到實處，對已經(jīng)存在的古老滑坡和潛在滑坡認識不足，將線路布設(shè)在這些地段，甚至大填、大挖，造成老滑坡復(fù)活或新生滑坡。
2、對高邊坡的危害認識不夠，強調(diào)節(jié)約工程投資，本來可以內(nèi)移作隧道或外移作橋或半路半橋的，為節(jié)省投資而造成大挖方，結(jié)果造成高邊坡變形破壞，有時其治理費用比橋、隧還多。
02
客觀方面
1、山區(qū)公路(特別是高等級公路)對線形和道路走向有特定的要求，也不可能一味強求優(yōu)良的工程地質(zhì)條件，而回避不良地質(zhì)、高邊坡等巖土工程問題，因此就不可避免的在近于極限平衡的天然山坡上或其內(nèi)開拓修建。
2、自然陡邊坡本應(yīng)該作工點針對性勘察設(shè)計的，因工作量大、工期緊、勘察基礎(chǔ)資料不足，設(shè)計依據(jù)不充分，因坡形坡率設(shè)計不符合場地巖土條件，或排水與加固工程不完善，不足以保證穩(wěn)定，造成挖方坡口不斷向山體移動，形成高邊坡。
3、不科學(xué)的施工方法也是造成邊坡失穩(wěn)變形的重要原因，如雨季大開挖，而不及防護造成大量雨水滲入坡體，軟化坡體巖土；大爆破施工破壞巖體完整性；開挖后長期暴露而不防護和加固，甚至一挖到底不加固等。
三、高邊坡的勘察設(shè)計
01
基礎(chǔ)資料收集
防治方案的選擇建立在詳實的基礎(chǔ)資料之上。必須對該段高邊坡進行詳細勘察。
查明該路段的地層、巖性、產(chǎn)狀、風(fēng)化程度、強度特征，不同地層在邊坡上的分布位置，有無軟弱夾層或接觸面，其產(chǎn)狀與邊坡開挖面的關(guān)系等；山坡和邊坡上地下水出露位置、高程、流量變化；并取代表性巖土進行試驗，為穩(wěn)定分析計算提供必要的參數(shù)。
02
穩(wěn)定性分析
由于高邊坡或滑坡地質(zhì)復(fù)雜性，計算的邊界條件(范圍)和破壞面巖土參數(shù)難以準確判定、試驗和選取，使計算結(jié)果的可信度大大降低。一般認為應(yīng)以工程地質(zhì)分析對比法為基礎(chǔ)輔以力學(xué)計算兩者結(jié)合較為合理，前者為后者提供變形類型、范圍和邊界條件，后者則可得出穩(wěn)定系數(shù)和作用力大小，為設(shè)計提供依據(jù)。
1、工程地質(zhì)分析對比法從以下幾方面分析對比
a、從自然極限穩(wěn)定坡的坡形、坡率、坡高，與人工邊坡的平均坡率和坡高對比中評價其穩(wěn)定性；
b、從自然山坡已發(fā)生的變形類型和規(guī)模，推斷人工邊坡可能發(fā)生的變形類型和規(guī)模；
c、從坡體結(jié)構(gòu)分析人工邊坡可能發(fā)生的變形類型及產(chǎn)生的部位(整體或局部)；
d、從作用因素及其變化幅度分析，主要是開挖引起坡體松弛、地表水下滲、巖土(特別是軟弱帶)強度降低，分析可能發(fā)生的變形類型及規(guī)模；
e、從已發(fā)生的變形分析其發(fā)生機制并反演出破壞時的巖土強度參數(shù)。
2、力學(xué)計算方法
力學(xué)計算法有多種，只有選擇與破壞類型及模式相一致的計算方法才能得出正確的結(jié)果。
除順層邊坡外，可用有限元計算開挖后邊坡的應(yīng)力場和位移場來確定。
對土質(zhì)邊坡和類土質(zhì)邊坡可用傳統(tǒng)的圓弧形破壞面進行計算，但沿土石層界面滑動者不一定是圓弧。
巖質(zhì)邊坡，即使是強風(fēng)化巖體，其破壞也要沿不利結(jié)構(gòu)面組合，因此多為折線形，用推力傳遞法比較符合實際。
選用的計算參數(shù)C、Φ值應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況不同而分段選取。
03
高邊坡的設(shè)計
1、高邊坡的設(shè)計特點：
a、高邊坡設(shè)計以翔實的地質(zhì)資料為基礎(chǔ)。
b、高邊坡設(shè)計是預(yù)測性設(shè)計。
c、高邊坡設(shè)計是風(fēng)險性設(shè)計。
d、高邊坡設(shè)計應(yīng)是動態(tài)設(shè)計。
e、高邊坡設(shè)計對施工工藝提出嚴格要求。
2、高邊坡設(shè)計的原則：
a、由于坡腳應(yīng)力和地下水集中，加固工程應(yīng)貫徹“固腳強腰”的原則，“固腳”即加強坡腳1、2或3級邊坡的支撐力，“強腰”則是防止高邊坡的局部失穩(wěn)。既要保整體穩(wěn)定，也要保局部穩(wěn)定。
b、高邊坡設(shè)計應(yīng)有完善的地表和地下排水系統(tǒng)，減少水對邊坡穩(wěn)定的影響。
c、高邊坡設(shè)計應(yīng)充分考慮環(huán)境保護，美化環(huán)境。
四、高邊坡的常見處治方案
01
坡面防護
坡面防護應(yīng)在穩(wěn)定的邊坡上設(shè)置，通過坡面防護的設(shè)置可以達到減少或阻止水流沖刷和下滲、減少水土流失、減緩或防治坡體風(fēng)化、穩(wěn)固淺層坡面土體的目的。
A、植物防護：植被防護、三維植被網(wǎng)防護、濕發(fā)噴播、客土噴播等；
B、骨架植物防護：拱形、人字形、菱形等圬工骨架+植草防護等；
C、圬工防護：噴護、掛網(wǎng)噴護、圬工全防護、護面墻等；
D、主、被動防護網(wǎng)：防治坡面巖石崩塌、滾落等危害。
植物防護
骨架植物防護
主動網(wǎng)防落石
被動攔石網(wǎng)
02支擋加固
路基支擋加固是當邊坡穩(wěn)定不滿足要求時采取的措施，設(shè)計應(yīng)滿足在各種設(shè)計荷載組合下支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、堅固和耐久。
1、擋土墻
2、預(yù)應(yīng)力錨索
預(yù)應(yīng)力錨索加固適用于土質(zhì)、巖質(zhì)地層邊坡加固，但為確保錨索工程安全可靠，其錨固段應(yīng)置于巖層內(nèi)。錨固段若置于土層內(nèi)，則需要拉拔試驗并進行個別設(shè)計。
公路上錨索一般采用Φ12.7mm和Φ15.24mm鋼絞線；
錨索一般與其他加固結(jié)構(gòu)物組合使用，如錨索抗滑樁、錨索樁板墻、錨索地梁及格子梁等；
硬質(zhì)巖錨固采用拉力型錨索，土質(zhì)及軟質(zhì)巖錨固采用壓力分散型錨索
錨索框架梁
錨索樁+錨索地梁
3、錨桿
錨桿加固適用于土質(zhì)、巖質(zhì)地層邊坡加固，錨固段應(yīng)置于穩(wěn)定的地層中。
a、預(yù)應(yīng)力錨桿：預(yù)應(yīng)力錨桿同預(yù)應(yīng)力錨索類似，只不過它的桿體材料為精軋螺紋鋼筋或普通預(yù)應(yīng)力鋼筋，而錨索桿體材料采用的是預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲。但預(yù)應(yīng)力錨桿提供的錨固力和錨桿長度不及錨索大、長。
b、全長粘結(jié)型錨桿：桿體材料一般選用普通鋼筋。
由于錨桿是剛性體，錨桿長度太長很難施工，一般最大不超過20米(部分施工單位建議不要超過15米)。
錨桿同錨索一樣，一般與格子梁(框架梁)、地梁等支擋結(jié)構(gòu)組合使用。
全長粘結(jié)型錨桿框架梁
4、抗滑樁
◆抗滑樁分類：
按材料分：鋼筋砼樁、鋼樁
按施工方法分：挖孔樁、打入樁、沉井樁
按斷面形式分：圓樁、矩形樁、
按埋置情況分：全埋式、懸臂式
◆抗滑樁設(shè)置原則：
a、抗滑樁的設(shè)置必須保證滑坡體不越過樁頂或從中間滑出；
b、抗滑樁宜設(shè)置在滑坡厚度較薄、推力較小、錨固段地基強度較高的路段；
c、抗滑樁的間距宜為6~10米，樁板墻抗滑樁宜為5~8米；
d、抗滑樁斷面宜采用矩形，斷面尺寸根據(jù)滑坡推力計算確定，樁最小邊尺寸不宜小于1.25米。
△鋼筋砼矩形樁、挖孔
e、樁的嵌入滑面以下深度，與該樁所受推力、地層強度、樁的剛度有關(guān)，通過計算確定。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，錨固深度一般為總樁長的1/2~1/3，地層強度越完整、強度越高，嵌入深度越短。
f、樁的自由懸臂長度不宜大于15米，樁頂位移應(yīng)小于懸臂長度的1/100,且不宜大于100mm；地面處樁的水平位移不宜大于10mm；
◆抗滑樁應(yīng)用：
抗滑樁在高邊坡治理中適用性較強，具有普適性，抗滑樁常常與錨索(桿)組合成錨索(桿)抗滑樁、與擋土板結(jié)合組成樁板墻。
5、抗滑擋墻
◆抗滑擋墻特點：
a、抗滑擋墻比普通重力式擋墻胸坡緩、外形矮胖。
b、設(shè)計簡單，但由于影響滑坡的因素很多，容易出現(xiàn)“越頂”和“坐船”現(xiàn)象，抗滑擋墻設(shè)置有一定局限性。
6、支撐滲溝
以支撐為主兼顧疏排水作用，一般它由干砌片石砌筑、鋪底和封面采用漿砌片石、兩側(cè)及后緣端部設(shè)置反濾層、前緣設(shè)置干砌片石垛或抗滑擋墻。
△支撐滲溝縱斷面
△支撐滲溝+坡腳擋墻處治膨脹土路塹高邊坡
7、其它防治措施
△坡腳錨索抗滑樁，以上錨索地梁
△路下錨索抗滑樁，路上錨索框架
△錨索框架與地梁結(jié)合
△兩排抗滑樁與錨桿框架結(jié)合
△錨桿框架
△空心六棱塊植草防護
