淺談路基邊坡工程病害防護與治理措施
2016-01-25
前言
路基防護是保證路基強度和穩(wěn)定性的重要措施之一，防護的重點是路基邊坡，由于地形的變化，適路設(shè)計標高與天然地面標高的相互關(guān)系不同，會出現(xiàn)高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路塹和介于前兩者之間的半填半挖路基。由巖土體填挖而成的路基，改變了原地層的天然平衡狀態(tài)，且暴露于自然環(huán)境中，長期受各種自然因素的影響，巖土體的物理力學性質(zhì)會發(fā)生較大的變化，引起巖土體變形、移動，破壞邊坡的穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問題和生態(tài)環(huán)境問題，如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蝕和植被破壞等。因此為保證路基的穩(wěn)定和防治各種路基病害，除做好路基排水工作外，還需結(jié)合當?shù)厮?、地質(zhì)及材料等情況，采取有效措施，對各類土、石邊坡進行必要的防護。
1路基邊坡防護原則與病害原因分析
1.1路基邊坡防護設(shè)計原則
路基邊坡沿公路分布的范圍廣，對自然環(huán)境的破壞范圍大，如果在防護的同時，能夠注意保護環(huán)境和創(chuàng)造環(huán)境，采用適當?shù)木G化防護方法來進行，則會使公路具有安全、舒適、美觀、與環(huán)境相協(xié)調(diào)等特點，也將會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。因此，邊坡設(shè)計應(yīng)遵循“安全綠色、水土保持、恢復(fù)自然、環(huán)保之路”的設(shè)計原則。
1.2路基邊坡病害原因分析
路基邊坡的滑塌是最常見的路基病害之一，根據(jù)邊坡土質(zhì)類別、破壞原因和規(guī)模不同，主要破壞形式為溜方、滑坡、剝落和碎落崩塌四種。溜方是由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成，即邊坡上薄的表層土下溜，通常是由于降水、降雨等流動水沖刷邊坡或施工不當而引起的?；率侵敢徊糠滞馏w在重力作用下沿邊坡的某一滑動面滑動，主要是因土體的穩(wěn)定性不足引起的。路堤邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡坡度過陡或坡腳被挖空，或填土層次安排不合適等；路塹邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質(zhì)不相適應(yīng)。剝落和碎落是指邊坡風化巖層表面，在各種外界環(huán)境的影響下使表層巖石從坡而上剝落下來的破壞形式。崩塌通常是指較大的石塊脫離邊坡表面沿坡而滾落下來。
2路基病害邊坡防護與治理措施
2.1工程概述
某公路由于在勘察、設(shè)計、施工中對邊坡病害認識不足，造成左側(cè)路塹邊坡坡口線外出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)問題的路基左側(cè)路塹邊坡坡口線外沿傾向線路方向發(fā)現(xiàn)一條弧形拉裂縫，自下向上裂縫寬度約30cm。在邊坡治理中，我司針對高邊坡病害的特點，根據(jù)專家意見，采用預(yù)應(yīng)力錨索、抗滑樁及仰斜式排水孔等技術(shù)對病害邊坡進行綜合治理。通過位移監(jiān)測單位的監(jiān)測，目前邊坡已趨于穩(wěn)定。
2.2病害成因分析
(1) 坡面表層第四系殘坡積層較厚，結(jié)構(gòu)松散，孔隙率大，在雨水浸潤下覆蓋層坡體自重加大，同時強風化粉砂巖風化強烈，巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，遇水易軟化，易產(chǎn)生順層方向的蠕動變形。
(2) 巖層傾向與邊坡坡面小傾角斜交，有利于順向滑移，后期的構(gòu)造運動、卸荷風化等地質(zhì)作用的改造，破壞了巖體原有結(jié)構(gòu)，在邊坡開挖過程中，形成臨空面，破壞了山體原有的應(yīng)力平衡。
(3) 施工擾動（爆破振動、機械施工的擾動）也是誘發(fā)邊坡變形的原因之一。
2.2設(shè)計參數(shù)的選取
在病害防治工程中，設(shè)計參數(shù)的選取時相當重要的，它直接關(guān)系到治理工程的安全和經(jīng)濟指標。一般來說，滑坡的滑帶一般依附于坡體內(nèi)的軟弱夾層、構(gòu)造面或軟、硬巖的接觸面生成。
2.2.1影響滑帶參數(shù)的因素有：
?、倨虏『Φ淖冃坞A段。
?、谶吰履壳暗姆€(wěn)定性。
?、劭睖y季節(jié)。
?、茉囼灧椒?。
⑤治理工程對病害的影響。
⑥考慮在治理工程使用年限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利條件下設(shè)計參數(shù)變化。
由于滑坡較薄，取樣困難，重塑土與原狀土的剪切值差別較大，或因滑帶內(nèi)含有粗粒物質(zhì)，在進行剪切試驗時因剔除而影響試驗結(jié)果等，在工程實踐中確定抗剪度指標時，多采用反算法，剪切試驗的結(jié)果可作為參考值。當以下幾種情況下進行滑帶指標反算時，應(yīng)結(jié)合滑坡的各種影響因素對反算結(jié)果進行適當?shù)恼{(diào)整。
2.2.1 在邊坡未開挖或未開挖完成之前，滑帶未完全形成，此時雖可以通過地質(zhì)勘察查清潛在滑動帶的位置，但無法確定坡體開挖完成后滑坡的穩(wěn)定度；
2.2.2 旱季進行滑坡勘察時，其穩(wěn)定性較高，反算時要充分考慮雨季穩(wěn)定系數(shù)的降低；
2.2.3 考慮人類工程活動對滑坡的穩(wěn)定有影響。
2.3治理措施
隨著病害邊坡的治理形成了一套成熟的、以新型支擋結(jié)構(gòu)為主的成套治理工程技術(shù)，主要從三個方面考慮:
?、儆猛饬Φ窒胶庀禄丛黾踊w的抗滑力；
?、谠黾踊瑤У目辜魪姸?；
?、蹨p小下滑力。一般采用減、錨、擋、固、疏等手段，即刷方減載與錨固支擋的結(jié)合，輔以截排地表水、疏排地下水措施。在選用時應(yīng)根據(jù)具體情況綜合考慮，以求達到最佳的經(jīng)濟技術(shù)成果。
在地質(zhì)補勘及邊坡變形成因分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計單位根據(jù)穩(wěn)定計算結(jié)果，結(jié)合地形、地質(zhì)條件及現(xiàn)場實際施工情況，對邊坡采取下部增設(shè)錨索抗滑樁、中部增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索及仰斜式排水孔等技術(shù)進行綜合治理。
2.3.1 地表處理
裂縫處采用粘土進行夯填，并在表面采用水泥砂漿進行封閉處理，避免地表水沿裂縫下滲，加速坡體的變形。
因邊坡開挖深、巖層傾角大、巖層分層多，原設(shè)計的錨桿無論在錨固深度方面，還是在錨固力方面均不能滿足邊坡穩(wěn)定的要求。為保證已開挖的坡體穩(wěn)定，在已開挖的第2～4級邊坡增設(shè)具有主動受力機制、錨固深、錨固力大的預(yù)應(yīng)力錨索（設(shè)計荷載800KN）將坡面松散風化層與深層穩(wěn)定基巖牢固的連成整體。
每級設(shè)2～3排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索橫向間距3m，單孔長度30～40米，造孔全過程做好地質(zhì)編錄，確保錨索錨固段置于弱風化巖層。
2.3.3 錨索抗滑樁
在選用抗滑或預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁時，主要考慮兩種因素：一是抗滑樁的位置，一般情況下，抗滑樁應(yīng)成排地布置在滑坡體前緣抗滑段位置，以充分利用樁前巖土的抗力，在特殊情況下或因施工條件限制才考慮其他部位。在治理規(guī)模大的坡體病害時，很少使用單一的工程措施，往往是各種治理工程措施組合使用。目前，樁―錨組合結(jié)構(gòu)在邊坡加固中大量使用，實踐證明是經(jīng)濟合理的，種種組合充分發(fā)揮了兩種治理措施的優(yōu)點，同時又彌補了各自的不足。為阻止坡體下滑，在第一級邊坡增加一排抗滑樁，抗滑樁截面面積1.8m×2.6m，布設(shè)間距6m，樁滑樁高度20m。同時為改善抗滑樁受力條件，在每根抗滑樁上增加兩束預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長度25m。
2.4 防排水措施
該段邊坡的防排水措施也是治理方案的一個重點，主要采取了：截、排、疏的處理措施。邊坡裂縫以外5～10米范圍增設(shè)一條截水溝，同時每級邊坡平臺采用漿砌片石進行封閉并設(shè)置平臺截水溝，及時將地表水引排至邊坡以外。在第二、三級邊坡增設(shè)仰斜排水孔，疏排坡體內(nèi)的潛水，減小坡體自重，增大滑面阻力，徹底改善邊坡穩(wěn)定環(huán)境。
2.5變形監(jiān)測
為了及早發(fā)現(xiàn)坡體的異常情況，為施工提供安全預(yù)報，同時檢驗工程加固后的效果，業(yè)主單位安排專業(yè)監(jiān)測單位在施工全過程及加固完成后對邊坡進行持續(xù)性觀測。施工過程中通過對埋設(shè)在邊坡上多點位移計及錨索測力計方式數(shù)據(jù)的監(jiān)測及分析及時處理了調(diào)整設(shè)計，有效的抑制了邊坡變形的發(fā)展。
在1月完成第2～4級邊坡錨索加固后，邊坡變形趨勢明顯變緩；5月份在完成第一級錨索抗滑樁后，邊坡變形趨勢已基本趨于平緩；但6月的連續(xù)強降雨過程中，邊坡主滑面位置處的變形明顯加大，業(yè)主及設(shè)計單位根據(jù)監(jiān)測資料結(jié)果在主滑面位置處重新增設(shè)仰斜排水孔，及時將坡體內(nèi)積蓄的潛水排出，仰斜排水孔完成后，邊坡重新趨于穩(wěn)定，在以后的幾次強降雨過程中均無大的變化。通過變形監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)邊坡變形隨著綜合治理方案的落實得到逐步改善。
3 結(jié)束語
由此可見，路基邊坡工程是關(guān)系到道路和周邊建筑物安全的重點工程，在工程實施中應(yīng)嚴格按規(guī)定進行地質(zhì)勘察、動態(tài)設(shè)計、規(guī)范施工，從而達到確保工程質(zhì)量經(jīng)濟合理、安全適用、造福社會的目的。此外，對于邊坡破壞較嚴重的情況，如出現(xiàn)塌方、滑坡以及可能出現(xiàn)失穩(wěn)等，必須采取相應(yīng)的措施來確保邊坡的穩(wěn)定性(強度方面)和安全性(變形方面)。根據(jù)邊坡的不良工程地質(zhì)特征和滑坡加固治理與防護工程特點，主要選取適用性強、易于操作、工程負效應(yīng)小的措施，如抗滑樁、錨桿(索)、擋土墻、削坡和灌漿等，使其分別適用于不同塌方、滑坡的物理力學條件和地質(zhì)條件。
