高填方路堤边坡稳定性研究
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作者: 王妍 陈巧志 姚学瑞
摘要：本文对高填方路堤边坡稳定性评价方法及其防护措施进行研究，为工程技术人员在实际工程中选用合理的评价方法和防护措施提供参考，进而做到既保证公路建设、运营的安全，又节约投资。
关键词：高填方路堤 边坡稳定 评价方法 防护措施
一、概述
路堤是高于原地面的填方路基，主要是用于支撑路床和路面。通常情况下在水稻田或长年积水地带，用细料填筑路堤高度在6米以上，其它地带填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤，都被称为高填方路堤。近三十年来，随着我国高等级公路的大力发展，高填方路堤稳定性问题及其防护措施的研究显得越来越重要。由于受各种条件的限制，高填方路堤在山区高等级公路工程中占据了相当大的比重，且填方高度多在10~40m之间，个别高度达到60m，在施工建设和投入使用过程中出现较多路堤边坡失稳的现象，给公路建设、运营造成了巨大的经济损失。
高填方路堤施工规模之大，重要程度之高，并且人们更注重由于边坡失稳造成的地质灾害，因此在公路建设中需要选用合理的方法评价其边坡稳定性，根据评价结果合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施，进而做到既保证公路建设、运营的安全，又节约投资。由此看来，高填方路堤边坡稳定性问题及其防护措施的研究显得至关重要。
二、高填方路基稳定性影响因素
所谓高填方路堤稳定性问题是指在地质、水文和气候环境因素以及人类活动等的综合作用下，公路沿线发生的一系列对公路正常运行产生影响的病害。边坡的地质条件、水文条件、公路路基边坡的质量和状态能否持久而稳定、能否经得住各种因素的影响而不损坏，通常用边坡稳定性来评价。
影响路基边坡稳定性主要有两方面的因素：自然因素和人为因素。路基边坡的地质条件、水文条件、气候、地形地貌和新构造运动等自然因素是对边坡稳定性起决定作用的关键因素，而设计、施工和养护管理等一些人为因素及人类的某些工程活动对边坡稳定性又有重要影响。路基边坡稳定性是以上这些因素综合作用的结果，由于受各种因素影响而产生累积变形，当边坡变形达到某一界限时会改变边坡原有稳定状态，从而产生较大规模的变形(突变)，导致边坡失稳，危及行车的安全。要提高路堤边坡的稳定性，主要是通过充分了解、利用自然因素，努力使人为因素向着有利的方向发展。
对于高填方路堤而言，导致路堤边坡失稳的原因是综合性的，包括对高填方路堤设计、施工的复杂性考虑不够，分层填土压实的工艺不够合理，岩性边坡处理不当，岩溶发育，再加上外部条件（如施工周期内的降雨和车辆超载等因素）的共同作用，导致了路堤填土的物理力学性能劣化，填土含水量高，压实度不够，路堤施工完成后的工后沉降较大，由于包边土和内部填土沉降不均匀，裂缝首先沿两种土边界规则出现，这种裂缝如不及时治理，雨水会大量沿裂缝下渗，进一步造成路基的不均匀沉陷和路基路面对应位置裂缝的发展，进而影响到边坡的稳定（如边坡塌滑、崩裂等）。
三、高填方路基稳定性分析方法
高填方路堤稳定性分析的目的，一是对路堤边坡稳定性作出定性和定量评价；二是为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。
高填方路基稳定性分析采用和边坡稳定性分析相似的方法，主要有极限平衡法、现代岩土数值方法和概率法等。极限平衡法已经发展得相对成熟，目前大多数规范均规定采用极限平衡法进行边坡稳定分析，但是极限平衡分析法不能解决分析高填方路基应力和应变的问题。后来出现有限元分析高填方路基的稳定性，有限元在解决小变形方面有其优越性，但通常的高填方路基破坏为大变形问题，有限元在解决大变形方面不十分方便。分析中要特别注意变形模式的转化标志，它往往是失稳的前兆。
四、高路堤边坡加固治理措施
1.预应力锚索框架梁联合加固法
施工工艺：（1）锚索制作与安装：锚索低松弛预应力钢绞线制作而成，自由段涂抹黄油并立即外套波纹管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封。（2）锚索孔注浆：采用从孔底到孔中的返浆式注浆，注浆压力不低于0.25MPa.注浆前浆液应充分搅拌，当孔内浆液初凝后应及时进行二次注浆以保证注浆饱满。（3）框架梁施工：框架梁钢筋混凝土现场浇筑，每片框架梁应整体浇筑，一次完成，两片梁之间设置2cm的伸缩缝，缝内用沥青麻筋填塞。（4）锚索张拉锚固：当框架梁达到设计强度后，可进行预应力锚索的张拉和锁定。张拉完毕后留30mm长的钢绞线，其余截去，采用C25混凝土及时封闭锚头坑。
2.路基路面防排水处理
在对路堤、路面进行加固处理前或过程中，应在外围设截水沟，在滑坡体内修建排水系统，最大限度地减小地表水作用，在滑坡后缘植树造林，减小降雨入渗强度和防止后缘水土流失。
3.沥青路面裂缝修补
（1）修补材料：裂缝修补材料建议选择高性能的聚合乳化沥青路面裂缝密封材料，该材料在寒冷的天气里仍保持其柔韧性，在炎热的天气里不流动，使用该材料封缝可以有效防止水通过裂缝进入路面结构内部。
（2）修补工艺: 裂缝修补主要包括裂缝开槽、裂缝清理和灌缝三个阶段。裂缝灌注前，应采用空压机产生的气流将开过槽的裂缝中的灰尘、杂物及周边松动的物体清除干净，保持裂缝的清洁和干燥，以达到最佳的粘结和密封效果：灌缝时应自下而上充分填满，每条裂缝的灌注应连续进行，灌缝结束后密封表面宜稍宽于裂缝宽度。
五、结论
1．影响路基边坡稳定性主要有两方面的因素：自然因素和人为因素。
2.高填方路基稳定性分析采用和边坡稳定性分析相似的方法，主要有极限平衡法、现代岩土数值方法和概率法等。有限元在解决小变形方面有优越性，但通常的高填方路基破坏为大变形问题，有限元在解决大变形方面不十分方便。
3. 高路堤边坡加固治理措施有预应力锚索框架梁联合加固法、路基路面防排水处理、沥青路面裂缝修补等。
参考文献：
[1]彭槟．高等级公路填方路基的边坡防护设计[M].大科技 2010.9
[2]高俊明，刘文生．边坡稳定性分析与加固综述[M].中国新技术新产品 2008
[3]周绍林．谈高填方路基的边坡防护设计[M].黑龙江交通设计 2008
[4]《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）.北京:人民交通出版社.
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