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摘要:山区高速公路建设中的高边坡工程数量之多、规模之大、类型之复杂、工程之艰巨，举世瞩目。与水利、矿山、城市建设不同，高等级公路和铁路都是线状工程，要穿越不同的地貌单元和岩层分布区，其遇到的高边坡使用年限较长，属永久边坡工程。它涉及的边坡以点多、线长、类型多为特点。20世纪末随着高速公路向山区延伸，由于特殊的地形和地质环境，在建设中出现了众多高边坡和滑坡问题，施工开挖后发生了许多边坡变形，既增大了工程投资，又延误了工期，甚至破坏已有工程设施。
关键词:山区公路、高边坡、病害防治
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
一、高边坡病害防治技术
一般将人工开挖形成的、高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡称为高边坡。高边坡是将地质体的一部分改造成为人为工程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度。高边坡病害防治设计具有预测性、风险性、动态性并对施工具有严格要求等特点。
高边坡病害的防治技术一般包括工程地质勘察的方法与内容、稳定性分析与评价的方法和理论、监测技术和治理工程设计原则和加固(支挡)工程结构设计。由于高边坡是对自然稳定的或者是不稳定山坡的人工改造，这种改造远远大于自然的改造速度，那么对于了解和确定拟开挖边坡的地质条件(地层岩性、地质构造和水文地质条件)、坡体结构和可能的变形规模与类型的工程地质勘察手段和内容尤为重要，此为高边坡稳定性分析和加固工程设计的基础。
1．1高边坡病害的空间预测理论与方法
1．1．1高边坡病害空间预测的基本途径
1）高边坡病害空间预测的涵义
高边坡病害的空间预测是指依据坡体结构，结合地下水分布规律和影响因素，确定其变形破坏的空间形态、规模和类型。高边坡稳定性是指不同坡体结构、岩体结构条件控制下高边坡的稳定性。坡体结构指山坡(斜坡)不同时期构造作用所形成的结构面的空间组合，主要由以下几个方面组成：
①不同成因、不同工程性质岩组的分布; ②结构面的空间组合，主要是软弱破碎带的分布;从边坡变形破坏来研究岩性、构造和坡体(岩体)结构。对于岩性主要是注意岩石的软硬，因为软的岩石，强度低，易变形，而硬的岩石，强度高，变形小。构造主要研究结构面的发育程度、相互切割关系、贯通程度，以及与临空面的关系。对于坡体(岩体)结构，主要注意那种结构易变形破坏，一般来说，前述的几种坡体结构组成的边坡易于变形失稳。
2）影响岩石高边坡稳定的因素
影响高边坡稳定的工程地质条件有岩性分布、构造格局、地下水补给条件和坡体(岩体)结构等。影响高边坡稳定的作用因素有: ①重力; ②地应力; ③由于岩体外形改变而造成作用力的改变; ④地震作用; ⑤水文地质条件的变化; ⑥洪水的冲刷; ⑦人为因素:切坡、堆填，人为爆破; ⑧软弱破碎带的风化。岩石高边坡的稳定性是研究在坡体(岩体)结构控制下受环境因素的影响，在一定年代内的变形和破坏。首先是调查了解山体和坡体的坡体(岩体)结构，其次是研究影响边坡变形的环境因素，需从观测、分析、对比等方法来掌握;最后利用岩石力学、土力学、以及数值分析、模型实验等来找出这些条件因素对各个高边坡变形的定量问题。此为高边坡病害空间预测和稳定性分析的基本途径。高边坡空间预测和稳定性的分析以岩石滑坡工程地质力学理论为指导，结合高边坡工程的特点，以宏观地质分析为主，首先确定高边坡变形破坏的空间形态和规模，在此基础上，应用岩体(石)力学理论和合理的数值分析方法确定不同坡体(岩体)结构控制下、各种工况下高边坡的松弛范围，两者相互验证，相互补充，以达到确定高边坡病害的类型和规模的目的。
1.1．2高边坡结构面地质力学调查分析方法
针对区域构造难以准确反映具体高边坡所处山体在地质历史时期所受到的局部构造应力场的期次、作用力的大小、方向和从节理统计有时定性不准这两个问题，选择从拟开挖山坡的地貌和结构面进行调查、配套分析研究，确定高边坡的坡体(岩体)结构，可能的变形规模、性质，使岩石高边坡稳定性研究建立在可靠的基础上。山坡中存在的构造面(结构面)，是由于构造作用形成，它们符合构造应力作用下形成结构面体系，即通过对这些结构面的通查分析可确定斜坡所在山体受到构造作用力的次数和顺序，反过来指导研究岩石高边坡的坡体(岩体)结构，将两者结合并应用到高边坡病害的空间预测和稳定性分析称为“高边坡结构面地质力学调查分析方法”。
1．1．3坡体结构与高边坡病害的变形带之间的成生关系
高边坡病害的变形带是指病害体产生错、滑变形的底界，该底界是依附于坡体中发育贯通的、倾向临空的缓倾角结构面。无论高边坡是由较完整岩体，或是破碎岩体组成，其产生的边界中总是以变形破坏的底界(即变形带)的形成为控制核心。而后界及两侧界易于从高边坡中较陡的结构面组直接调查找出，而且它常随变形带范围的扩大而向后向两侧发展。为此，研究不同类型变形体的底界与倾向临空、缓倾结构面的成生关系是高边坡结构面地质力学调查分析方法的核心。
1．2高边坡病害防治的工作方法
高边坡是一种特殊的岩土工程，设计高边坡的坡高，坡形和坡率以及相应的加固和防护措施只有符合岩土体的性状才能保持稳定。总结近年来山区高速公路高边坡失稳破坏的大量事例，作者认为必须结合高边坡工程和高速公路建设特点进行地质勘察工作，总结如下:
1)在工程可行性研究阶段的高速公路选线时，由于地质条件复杂，应贯彻“地质选线”的原则，尽量避开不良地质地段。如大型老滑坡、崩塌、坍塌连续分布地段，以及岩层顺倾(顺层)地段，避免开挖后老滑坡复活和产生大量新滑坡。
2)应重视高边坡的工程地质勘察，尽量减少高边坡数量，降低高边坡高度，改变路线勘察中重桥隧轻路基的状况。据统计，施工后发生问题的大多是路基病害，特别是高边坡失稳破坏，其主要原因是前期地质勘察资料不足，设计的坡形、坡高和坡率不符合坡体岩土的实际情况。若能在勘察期間查清高边坡的地质情况及可能的变形类型，就可以与隧道和桥梁方案或移线方案作比较，减少高边坡的数量，降低高边坡的高度，设计符合实际的坡形，减少高边坡发生变形的可能。
3)高边坡设计是一种特殊设计，必须在尽可能详细了解边坡地段的地形地貌、地层岩性、风化破碎程度、构造、坡体结构和地下水分布以及自然斜坡的稳定状况等基础上，预测边坡失稳破坏类型和规模，从而设计出不出现大规模的坡体变形的坡形、坡率和坡高及相应的加固、排水和防护措施，并对施工方法提出严格而详细的要求。
4)高边坡的勘察设计必须贯彻“动态设计、信息化施工”原则，由于种种原因不可能全面掌握高边坡的全部地质资料，根据边坡开挖揭露的地质情况，修改和完善已有的边坡设计，特别是一些局部、小规模的边坡塌滑加固措施。
5)高边坡的开挖施工阶段，一方面应讲究科学的施工方法，适应于不同的地质条件，对可能发生变形的边坡，必须严格施工季节、工序和方法(防止雨水渗入、逐级开挖逐级加固、控制爆破等);另一方面加强监测手段，根据监测资料调整施工工序、进度和方法。
1．3高边坡病害预加固技术与方法
高边坡的开挖是对坡体应力状态的巨大改变，必然造成坡体应力的调整和坡体的松弛，“预加固”即控制变形在一定范围内，不使其发生破坏。加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工，也就是如何把设计在图纸上的结构放到现实中去。在地质研究的基础上，基于新的理论、计算方法和大型模型试验，人们对高边坡变形失稳机理的认识不断深入，对坡体开挖与松弛变形关系的研究逐渐趋于量化，提出了高边坡病害防治工程的“变形控制”设计理念。即工程设计时充分考虑坡体在开挖以后可能出现的变形形式，针对可能的变形形式采取支护工程措施，并结合一定的施工方法预先对坡体的变形松弛进行控制，达到以最低的造价、最优的设计、最佳的施工方法治理边坡的目的。预加固技术是高边坡病害治理工程的一种全新的、合理的设计思路，其具体的形式与具体病害工点的具体情况有关，所做的预加固设计应建立在对具体病害工点病害成因的分析上针对边坡工程特点，加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工。加固(支挡)工程结构设计要根据工程地质特性、施工条件来选择加固(支挡)工程结构的形式。根据不同的地质条件和边坡高度，目前经常采用的较有效预加固施工方法及工艺有以下几种:
1)分级稳定、坡脚锚固桩预加固如图1(a)所示;
2)分级开挖、分级锚固如图1(b)所示;
3)分级开挖、分级稳定、坡脚预加固如图1(c)所示。
（a）分级稳定坡脚抗滑桩预加固 （b）分级开挖分级锚索预加固 （c）边开挖边加固坡脚抗滑桩预加固
图1 预加固施工方法示意图
边坡采用上述施工工艺和施工方法后，适应了目前机械化大拉槽的施工要求，提高了施工工效;减小了开挖影响区范围，控制了边坡的开挖大变形，确保了路堑边坡在施工过程中的安全和边坡的长期稳定。
二、结语
高边坡工程是一个实践性很强的学科领域，同时，也是一个各学科知识高度汇集与交融的科学领域。理论与实际相结合才是解决复杂岩体高边坡工程问题的根本所在。从我国岩土工程高边坡的复杂性及学科的发展角度出发，应倡导地质过程机制分析;强调地质与工程的结合、定性分析与定量评价的结合、系统思维与不确定思维的结合。只有这样，才能不断提高我国岩土工程高边坡的理论与实践水平。
关键词:山区公路、高边坡、病害防治
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
一、高边坡病害防治技术
一般将人工开挖形成的、高度大于30m的岩质边坡和高度大于20m的土质边坡称为高边坡。高边坡是将地质体的一部分改造成为人为工程，其稳定性受控于地质条件和人为改造的程度。高边坡病害防治设计具有预测性、风险性、动态性并对施工具有严格要求等特点。
高边坡病害的防治技术一般包括工程地质勘察的方法与内容、稳定性分析与评价的方法和理论、监测技术和治理工程设计原则和加固(支挡)工程结构设计。由于高边坡是对自然稳定的或者是不稳定山坡的人工改造，这种改造远远大于自然的改造速度，那么对于了解和确定拟开挖边坡的地质条件(地层岩性、地质构造和水文地质条件)、坡体结构和可能的变形规模与类型的工程地质勘察手段和内容尤为重要，此为高边坡稳定性分析和加固工程设计的基础。
1．1高边坡病害的空间预测理论与方法
1．1．1高边坡病害空间预测的基本途径
1）高边坡病害空间预测的涵义
高边坡病害的空间预测是指依据坡体结构，结合地下水分布规律和影响因素，确定其变形破坏的空间形态、规模和类型。高边坡稳定性是指不同坡体结构、岩体结构条件控制下高边坡的稳定性。坡体结构指山坡(斜坡)不同时期构造作用所形成的结构面的空间组合，主要由以下几个方面组成：
①不同成因、不同工程性质岩组的分布; ②结构面的空间组合，主要是软弱破碎带的分布;从边坡变形破坏来研究岩性、构造和坡体(岩体)结构。对于岩性主要是注意岩石的软硬，因为软的岩石，强度低，易变形，而硬的岩石，强度高，变形小。构造主要研究结构面的发育程度、相互切割关系、贯通程度，以及与临空面的关系。对于坡体(岩体)结构，主要注意那种结构易变形破坏，一般来说，前述的几种坡体结构组成的边坡易于变形失稳。
2）影响岩石高边坡稳定的因素
影响高边坡稳定的工程地质条件有岩性分布、构造格局、地下水补给条件和坡体(岩体)结构等。影响高边坡稳定的作用因素有: ①重力; ②地应力; ③由于岩体外形改变而造成作用力的改变; ④地震作用; ⑤水文地质条件的变化; ⑥洪水的冲刷; ⑦人为因素:切坡、堆填，人为爆破; ⑧软弱破碎带的风化。岩石高边坡的稳定性是研究在坡体(岩体)结构控制下受环境因素的影响，在一定年代内的变形和破坏。首先是调查了解山体和坡体的坡体(岩体)结构，其次是研究影响边坡变形的环境因素，需从观测、分析、对比等方法来掌握;最后利用岩石力学、土力学、以及数值分析、模型实验等来找出这些条件因素对各个高边坡变形的定量问题。此为高边坡病害空间预测和稳定性分析的基本途径。高边坡空间预测和稳定性的分析以岩石滑坡工程地质力学理论为指导，结合高边坡工程的特点，以宏观地质分析为主，首先确定高边坡变形破坏的空间形态和规模，在此基础上，应用岩体(石)力学理论和合理的数值分析方法确定不同坡体(岩体)结构控制下、各种工况下高边坡的松弛范围，两者相互验证，相互补充，以达到确定高边坡病害的类型和规模的目的。
1.1．2高边坡结构面地质力学调查分析方法
针对区域构造难以准确反映具体高边坡所处山体在地质历史时期所受到的局部构造应力场的期次、作用力的大小、方向和从节理统计有时定性不准这两个问题，选择从拟开挖山坡的地貌和结构面进行调查、配套分析研究，确定高边坡的坡体(岩体)结构，可能的变形规模、性质，使岩石高边坡稳定性研究建立在可靠的基础上。山坡中存在的构造面(结构面)，是由于构造作用形成，它们符合构造应力作用下形成结构面体系，即通过对这些结构面的通查分析可确定斜坡所在山体受到构造作用力的次数和顺序，反过来指导研究岩石高边坡的坡体(岩体)结构，将两者结合并应用到高边坡病害的空间预测和稳定性分析称为“高边坡结构面地质力学调查分析方法”。
1．1．3坡体结构与高边坡病害的变形带之间的成生关系
高边坡病害的变形带是指病害体产生错、滑变形的底界，该底界是依附于坡体中发育贯通的、倾向临空的缓倾角结构面。无论高边坡是由较完整岩体，或是破碎岩体组成，其产生的边界中总是以变形破坏的底界(即变形带)的形成为控制核心。而后界及两侧界易于从高边坡中较陡的结构面组直接调查找出，而且它常随变形带范围的扩大而向后向两侧发展。为此，研究不同类型变形体的底界与倾向临空、缓倾结构面的成生关系是高边坡结构面地质力学调查分析方法的核心。
1．2高边坡病害防治的工作方法
高边坡是一种特殊的岩土工程，设计高边坡的坡高，坡形和坡率以及相应的加固和防护措施只有符合岩土体的性状才能保持稳定。总结近年来山区高速公路高边坡失稳破坏的大量事例，作者认为必须结合高边坡工程和高速公路建设特点进行地质勘察工作，总结如下:
1)在工程可行性研究阶段的高速公路选线时，由于地质条件复杂，应贯彻“地质选线”的原则，尽量避开不良地质地段。如大型老滑坡、崩塌、坍塌连续分布地段，以及岩层顺倾(顺层)地段，避免开挖后老滑坡复活和产生大量新滑坡。
2)应重视高边坡的工程地质勘察，尽量减少高边坡数量，降低高边坡高度，改变路线勘察中重桥隧轻路基的状况。据统计，施工后发生问题的大多是路基病害，特别是高边坡失稳破坏，其主要原因是前期地质勘察资料不足，设计的坡形、坡高和坡率不符合坡体岩土的实际情况。若能在勘察期間查清高边坡的地质情况及可能的变形类型，就可以与隧道和桥梁方案或移线方案作比较，减少高边坡的数量，降低高边坡的高度，设计符合实际的坡形，减少高边坡发生变形的可能。
3)高边坡设计是一种特殊设计，必须在尽可能详细了解边坡地段的地形地貌、地层岩性、风化破碎程度、构造、坡体结构和地下水分布以及自然斜坡的稳定状况等基础上，预测边坡失稳破坏类型和规模，从而设计出不出现大规模的坡体变形的坡形、坡率和坡高及相应的加固、排水和防护措施，并对施工方法提出严格而详细的要求。
4)高边坡的勘察设计必须贯彻“动态设计、信息化施工”原则，由于种种原因不可能全面掌握高边坡的全部地质资料，根据边坡开挖揭露的地质情况，修改和完善已有的边坡设计，特别是一些局部、小规模的边坡塌滑加固措施。
5)高边坡的开挖施工阶段，一方面应讲究科学的施工方法，适应于不同的地质条件，对可能发生变形的边坡，必须严格施工季节、工序和方法(防止雨水渗入、逐级开挖逐级加固、控制爆破等);另一方面加强监测手段，根据监测资料调整施工工序、进度和方法。
1．3高边坡病害预加固技术与方法
高边坡的开挖是对坡体应力状态的巨大改变，必然造成坡体应力的调整和坡体的松弛，“预加固”即控制变形在一定范围内，不使其发生破坏。加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工，也就是如何把设计在图纸上的结构放到现实中去。在地质研究的基础上，基于新的理论、计算方法和大型模型试验，人们对高边坡变形失稳机理的认识不断深入，对坡体开挖与松弛变形关系的研究逐渐趋于量化，提出了高边坡病害防治工程的“变形控制”设计理念。即工程设计时充分考虑坡体在开挖以后可能出现的变形形式，针对可能的变形形式采取支护工程措施，并结合一定的施工方法预先对坡体的变形松弛进行控制，达到以最低的造价、最优的设计、最佳的施工方法治理边坡的目的。预加固技术是高边坡病害治理工程的一种全新的、合理的设计思路，其具体的形式与具体病害工点的具体情况有关，所做的预加固设计应建立在对具体病害工点病害成因的分析上针对边坡工程特点，加固(支挡)工程结构的设计，除了要保证结构的稳定外，还要考虑该结构如何施工。加固(支挡)工程结构设计要根据工程地质特性、施工条件来选择加固(支挡)工程结构的形式。根据不同的地质条件和边坡高度，目前经常采用的较有效预加固施工方法及工艺有以下几种:
1)分级稳定、坡脚锚固桩预加固如图1(a)所示;
2)分级开挖、分级锚固如图1(b)所示;
3)分级开挖、分级稳定、坡脚预加固如图1(c)所示。
（a）分级稳定坡脚抗滑桩预加固 （b）分级开挖分级锚索预加固 （c）边开挖边加固坡脚抗滑桩预加固
图1 预加固施工方法示意图
边坡采用上述施工工艺和施工方法后，适应了目前机械化大拉槽的施工要求，提高了施工工效;减小了开挖影响区范围，控制了边坡的开挖大变形，确保了路堑边坡在施工过程中的安全和边坡的长期稳定。
二、结语
高边坡工程是一个实践性很强的学科领域，同时，也是一个各学科知识高度汇集与交融的科学领域。理论与实际相结合才是解决复杂岩体高边坡工程问题的根本所在。从我国岩土工程高边坡的复杂性及学科的发展角度出发，应倡导地质过程机制分析;强调地质与工程的结合、定性分析与定量评价的结合、系统思维与不确定思维的结合。只有这样，才能不断提高我国岩土工程高边坡的理论与实践水平。