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摘要：高边坡失稳会给铁路运营造成巨大危害，因此高边坡路基工程设计分析具有重要意义。本文以山区铁路高边坡路基工程为例分析了两种高边坡处理方案优劣特点，阐述了存在的潜在风险和控制因素，总结了高边坡路基设计的重难点，为后续的高边坡路基设计工程提供参考。

关键词：高边坡路基;自然放坡;土岩界面

1.引言

在地形复杂、地质条件不确定的山区，由于山高谷深，经常会有高边坡失稳和滑坡等地质灾害，这对铁路的安全运营造成巨大危害。为了有效地保证铁路路基的稳定与安全，因此在工程设计时应避免此类灾害，因地制宜地采用经济可行的高边坡工程处理方案。

2.工程地质条件概述

本工程位于一黄土斜坡处，地形起伏不大，整体呈左低右高，较为平缓，自小里程至大里程地势依次降低，斜坡处冲沟发育，沟内无水，植被较发育。

根据地质调查结合钻探、室内试验的综合勘探方法揭示，本工程区域内地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土、冲积粉质黏土及新近系泥岩、砂岩。地层顺序自上而下为：

（1）砂质黄土：主要分布在斜坡表层，厚5～20m，褐黄色，成份以粉粒为主，土质较均匀，稍密，稍湿，σ0=120kPa。

（2）粉质黏土（Q3al）：主要分布在黄土层以下，褐红色，厚3～15m，成份以黏土颗粒为主，土质不均匀，含少量钙质结核，硬塑，σ0=120kPa。

（3）泥岩（N）：为下伏主要地层，褐红色，成分以黏土矿物为主，泥质结构，层状构造，岩质较软，Ⅳ级软石，σ0=250kPa。

（4）砂岩（N）：局部分布，厚度约0.8m，青灰色，成分以石英，长石为主，细砂质结构，块状构造，泥质胶结，结构致密，成岩作用较好，岩质较硬，锤击不易碎，Ⅳ级软石，σ0=300kPa。

本工程范围内地质构造不发育。地表水不发育，钻孔未揭示地下水。工程区域未见不良地质，存在自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅳ级（很严重），湿陷性土层厚度25～30m;新近系泥岩存在弱膨胀性。

3.工程方案分析

本段工程线路以挖方形式通过，中心挖高约20m，路基本体位于下伏泥岩地层，右侧斜坡地面横坡较缓，存在放坡条件。斜坡下黄土层较厚，土岩界面倾向线路，开挖后易产生失稳、坍塌。由于下部地层是有弱膨胀性的泥岩，采用自然放坡后，坡率较缓，边坡过高。结合工程投资本文研究了两个方案。

3.1 膨胀岩路堑挡土墙方案：

本方案考虑实际地形地面横坡较缓，采用自然放坡，加强边坡防护措施，设路堑膨胀岩挡土墙方案。具体工程措施：

①由于路基本体位于泥岩地层，于右侧坡脚设置膨胀岩挡土墙，加强坡脚稳定，墙高4m。

②考虑泥岩弱膨胀性，于右侧挡土墙顶以上土体采用自然放坡，边坡坡率1：1.25，每级边坡高度6m，边坡平台宽3m，每两级设置6m宽平台，边坡防护采用锚杆框架梁。

经本方案处理后挖方边坡高度约30～40m，边坡稳定性满足规范要求。但右侧边坡上部土岩界面处存在较少的砂质黄土，后期在暴雨冲刷下容易产生滑坡和边坡失稳灾害，存在潜在隐患。本方案产生约7305m3的混凝土圬工，概算约185万元，工程投资小。

3.2 高路堑设桩方案：

本方案考虑工程长久稳定性和降低边坡高度，设路堑桩板墙方案。具体工程措施：

①线路右侧设置路堑桩板墙，桩长11～19m，悬臂端6～10m，采用桩截面2×3m，T型桩，桩间距6m（中-中）。

②线路右侧桩顶以上采用自然放坡，边坡坡率1：1.25，每级边坡高度6m，边坡平台宽3m，每两级设置6m宽平台。边坡防护采用锚杆框架梁。

经本方案处理后挖方边坡高度约18～23m，显著降低了边坡高度，有效避免了土岩界面上部土体存在的潜在风险，可以保证边坡的稳定性。本方案产生约5388m3的钢筋混凝土圬工，概算约730万元，工程投资大。

3.3 高边坡防护分析

比较两种工程方案，膨胀岩路堑挡土墙方案较高路堑设桩方案节省投资约650万元，工程量小，施工方便，边坡较高。从工程投资角度出发，可以选择膨胀岩路堑挡土墙方案，控制施工成本。从工程安全稳定角度出发，可以选择高路堑设桩方案，降低边坡高度。

两种工程方案都是高边坡工程，都应做好边坡防护，加强截排水措施，防止水流冲刷坡面;堑顶设置排水措施，保护边坡，防止水流渗入汇聚后软弱边坡。边坡上部砂质黄土开挖后，易产生失稳、坍塌，应严格按规范要求施作，确保人员和机具安全。

4.高边坡设计方案选择

线路以路堑穿越地层时，应根据结合地形地貌、水文地质情况、岩层产状、走向与线路夹角、岩层层间充填物性质、节理发育程度、风化破碎状况、地下水发育情况等地质资料，设计合适的边坡坡率和边坡平台宽度，检算边坡的稳定性。当边坡高度大于30m时应视为高边坡处理，每两级加宽边坡平台加强边坡稳定;在坡脚设矮挡土墙加强坡脚稳定。当不良结构面（如果线路方向与软弱结构面夹角小于35度，与边坡倾角小于35度）倾向路基方向，土岩界面上部岩土体在刷方后仍存在不稳定风险，可采取顺着土岩界面清方刷坡处理;也可以考虑采取设置挡护工程，降低边坡高度、加强对岩面倾向线路的抗滑设计。对于地面横坡较抖地段，建议采用设桩设计，可以明显降低边坡高度;对于地面横坡不明显地段，建议采用自然放坡或清方处理。

5.结束语

山区铁路无法避免高边坡路基，但需要选择经济且可行的工程措施，保证边坡稳定性。高边坡路堑建议综合比较设置支挡护工程，降低边坡高度、减少挖方量的方案和按照稳定检算，采取边坡防护、设置路堑边坡宽平台方案，将高边坡控制在30～40m以内，避免大面积破坏自然山坡。这样既有利于环境保护，也保证了后期铁路运营的安全。

参考文献

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