公路路塹高邊坡的分析和處理

 公路路塹高邊坡的分析和處理

　　摘要:隨著我國(guó)公路行業(yè)的快速發(fā)展,路塹高邊坡的數(shù)量越來(lái)越多。工程中經(jīng)常由于對(duì)路塹高邊坡的處理不當(dāng)而造成重大損失和事故,該文基于這一現(xiàn)狀,對(duì)路塹高邊坡的變形、破壞和穩(wěn)定性進(jìn)行研究分析,提出了路塹高邊坡的處理范圍,重點(diǎn)探討了各種路塹高邊坡的處理方法,并結(jié)合實(shí)例說(shuō)明各種處理方法的應(yīng)用,為設(shè)計(jì)施工提供依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞:公路工程;路塹高邊坡;變形破壞;穩(wěn)定性;處理方法

        隨著經(jīng)濟(jì)和交通的發(fā)展,近幾年我國(guó)的公路行業(yè)發(fā)展迅速,由于我國(guó)地勢(shì)起伏較大,地質(zhì)條件復(fù)雜,在某些地區(qū)特別是山區(qū)修建公路時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到路塹高邊坡。在公路工程中,一般認(rèn)為土質(zhì)挖方邊坡高度超過(guò)20m、巖石挖方邊超過(guò)30m的邊坡稱(chēng)為路塹高邊坡,在公路工程中經(jīng)常能遇到路塹高邊坡,由于工程的建設(shè)會(huì)在很大程度上打破原有的自然邊坡的平衡狀態(tài),若控制和處理不當(dāng),有可能會(huì)造成高邊坡的失穩(wěn)而形成邊坡地質(zhì)災(zāi)害,損壞公路,帶來(lái)重大損失和事故。因此進(jìn)行路塹高邊坡的分析和處理,對(duì)提高公路的安全性有重要的意義。

　　1公路路塹高邊坡的處理范圍

　　邊坡在發(fā)生失穩(wěn)之前通常是穩(wěn)定的,由于自然因素和人類(lèi)活動(dòng)等因素的影響,邊坡中的土體強(qiáng)度逐漸降低,邊坡內(nèi)部的下滑力增大,而抗滑力逐漸減弱,使邊坡的穩(wěn)定性遭到破壞。路塹高邊坡的變形破壞的類(lèi)型主要有坍塌、滑坡、崩塌、錯(cuò)落及傾倒,如圖1所示。　

　　路塹高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)宜綜合采用工程地質(zhì)類(lèi)比法、圖解分析法、極限平衡法和數(shù)值分析法進(jìn)行。路塹高邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算方法應(yīng)考慮邊坡的破壞形式,按下列方法確定[1]:規(guī)模較大的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡宜采用Bishop計(jì)算。對(duì)可能產(chǎn)生直線(xiàn)型破壞的邊坡宜采用平面滑動(dòng)面解析法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)可能產(chǎn)生折線(xiàn)形破壞的邊坡宜采用不平衡推力法計(jì)算。對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡,可配合采用赤平投影法和實(shí)體比例投影法分析及楔形滑動(dòng)面法進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)邊坡破壞機(jī)制復(fù)雜時(shí),宜結(jié)合數(shù)值分析法進(jìn)行分析。

　　路塹高邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算分3種工況:正常工況:邊坡處于天然狀態(tài)下的工況。非正常工況,邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下的工況。非正常工況,邊坡處于地震等荷載作用狀態(tài)下的工況。對(duì)路塹高邊坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算,其穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足表1所列的安全系數(shù)要求,否則應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行處理。

　　表1路塹邊坡安全系數(shù)　　

　　2公路路塹高邊坡的處理方法

　　當(dāng)在公路工程中遇到路塹高邊坡時(shí)候,要對(duì)高邊坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?才可以保證邊坡的穩(wěn)定和公路的安全,可以采取支擋結(jié)構(gòu)、坡面防護(hù)和排水措施等進(jìn)行處理,主要方法有以下幾種。

　　2.1分級(jí)開(kāi)挖、放坡

　　為了保證邊坡在施工工程中的穩(wěn)定性,在某些地區(qū)的公路路塹開(kāi)挖過(guò)程中,特別是在軟質(zhì)巖高邊坡地段,經(jīng)常采用分級(jí)開(kāi)挖的方式,將坡形設(shè)置為臺(tái)階式,并對(duì)各級(jí)的坡度進(jìn)行控制,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行放坡處理。對(duì)于路塹高邊坡的分級(jí)開(kāi)挖,臺(tái)階的高度一般為8~12m整巖體和頂級(jí)緩坡可以放緩至15m,平臺(tái)寬度一般為1~3m,在路塹高邊坡坡體的中部設(shè)置4~6m中間平臺(tái)以減小坡腳的應(yīng)力,優(yōu)化高邊坡的應(yīng)力狀態(tài)。路塹高邊坡的坡率一般根據(jù)邊坡的地質(zhì)巖性!風(fēng)化程度等因素來(lái)選擇,一般采用如下原則：微風(fēng)化巖0.25~0.50,弱風(fēng)化巖0.50~0.75,強(qiáng)風(fēng)化巖0.75~1.00,坡殘積層1.00~1.25,松散軟弱土層1.25~1.50。

　　2.2支擋措施

　　(1)抗滑樁�？够瑯妒谴┻^(guò)滑坡體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的滑動(dòng)力,起穩(wěn)定邊坡的作用,是一種抗滑處理的主要措施�？够瑯秾�(duì)路塹高邊坡坡體的作用是利用抗滑樁插入滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層對(duì)樁的抗力(錨固力)平衡滑動(dòng)體的推力,增加其穩(wěn)定性。由于路塹高邊坡的邊坡較高、較長(zhǎng),坡腳往往會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,加上地質(zhì)條件差,邊坡極易產(chǎn)生坍塌滑坡的破壞,因此經(jīng)常采用抗滑樁對(duì)路塹高邊坡的坡腳進(jìn)行加固,有利于整個(gè)邊坡的穩(wěn)定。

　　(2)擋土墻。擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物。擋土墻能夠抵抗側(cè)向土壓力,防止墻后的土體坍塌,增加穩(wěn)定性。在路塹高邊坡工程中,在地質(zhì)條件較好的情況下,為了減少開(kāi)挖工程量,加強(qiáng)坡腳的強(qiáng)度,經(jīng)常采用M7.5號(hào)漿砌片石擋土墻。

　　(3)邊坡防護(hù)網(wǎng)。在路塹高邊坡工程中,經(jīng)常設(shè)置邊坡防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù),邊坡防護(hù)網(wǎng)分主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)是以鋼絲繩網(wǎng)為主的各類(lèi)柔性網(wǎng)覆蓋包裹在所需防護(hù)斜坡或巖石上,以限制坡面巖石土體的風(fēng)化剝落或破壞以及為巖崩塌,或?qū)⒙涫�控制于一定范圍�?nèi)運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)防護(hù)是由鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、固定系統(tǒng)(錨桿、拉錨繩、基座和支撐繩)減壓環(huán)和鋼柱4個(gè)主要部分構(gòu)成。鋼柱和鋼絲繩網(wǎng)連接組合構(gòu)成一個(gè)整體,對(duì)所防護(hù)的區(qū)域形成面防護(hù),從而阻止崩塌巖石土體的下墜,起到邊坡防護(hù)的作用。路塹高邊坡旁經(jīng)常有巖崩、飛石,甚至有雪崩、泥石流燈現(xiàn)象,設(shè)置被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng),可以避開(kāi)這些危險(xiǎn)。

　　2.3深層加固

　　預(yù)應(yīng)力錨索(桿)技術(shù)是20世紀(jì)60年代以來(lái)廣泛用于巖土工程的一項(xiàng)新技術(shù),主要用于整治滑坡及邊坡加固,具有施工機(jī)動(dòng)靈活、施工快、安全及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),因此在公路建設(shè)工程中得到廣泛地應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力錨索(桿)是由鉆孔穿過(guò)軟弱巖層或滑動(dòng)面,把錨桿一端錨固在堅(jiān)硬的巖層中(稱(chēng)內(nèi)錨頭),然后在另一個(gè)自由端(稱(chēng)外錨頭)進(jìn)行張拉,從而對(duì)巖層施加壓力對(duì)不穩(wěn)定巖體進(jìn)行錨固。為了保證路塹高邊坡在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性,在軟質(zhì)巖高邊坡地段,經(jīng)常采用分級(jí)開(kāi)挖、分級(jí)采用預(yù)應(yīng)力錨索(桿)加固的方法對(duì)邊坡進(jìn)行深層加固,把滑坡體穩(wěn)定在堅(jiān)硬的巖層上,如圖2所示�！　�

　　2.4坡面防護(hù)

　　路塹高邊坡坡面在各種自然因素和人工改造的作用之下,很容易發(fā)生變形破壞。為了保證路塹高邊坡的整體穩(wěn)定性,要對(duì)路塹高邊坡進(jìn)行必要的坡面防護(hù)措施,對(duì)路塹高邊坡的坡面防護(hù)有工程防護(hù)和植物防護(hù)"植物防護(hù)一般采用鋪草、種草和植灌木形式,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂�、土質(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護(hù)和經(jīng)濟(jì)的植物類(lèi)種。工程防護(hù)適用于不宜于草木生長(zhǎng)的陡坡面,一般采用抹面、捶面、噴漿、勾(灌)縫及坡面護(hù)墻等形式。有時(shí)會(huì)采取工程防護(hù)和植物防護(hù)相結(jié)合,如窗孔式護(hù)面墻和拱形骨架植物防護(hù)。

　　2.5排水

　　邊坡來(lái)水主要以降雨后地表水、地下水、裂隙滲水為主,水經(jīng)常是邊坡失穩(wěn)的誘因,降雨、融雪形成的地表水下滲到土體的孔隙和巖石的裂隙中,一方面增加巖土的重度,加大滑坡體的質(zhì)量,使下滑距離增加,另一方面使土石的抗剪強(qiáng)度降低;同時(shí),降雨、融雪形成的滲透水補(bǔ)給到地下水中,使地下水位上升,其結(jié)果也將造成巖土體的抗剪強(qiáng)度降低"所以對(duì)路塹高邊坡的設(shè)計(jì)!排水設(shè)計(jì)是非常重要的一部分。對(duì)于坡體地下水引排,以仰斜透水軟管排水為主,結(jié)合盲溝及結(jié)構(gòu)泄水孔處理,有時(shí)還用邊坡滲溝!支撐盲溝及重點(diǎn)部位引排等措施;對(duì)地表水引排,一般在路塹高邊坡的塹頂設(shè)截排水天溝,坡面設(shè)急流槽,以及平臺(tái)側(cè)溝!路塹邊溝等組成綜合地表排水系統(tǒng)。