淺談路基邊坡工程病害防護(hù)與治理措施
2016-01-25
前言
路基防護(hù)是保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要措施之一，防護(hù)的重點(diǎn)是路基邊坡，由于地形的變化，適路設(shè)計(jì)標(biāo)高與天然地面標(biāo)高的相互關(guān)系不同，會(huì)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(zhǎng)期受各種自然因素的影響，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生較大的變化，引起巖土體變形、移動(dòng)，破壞邊坡的穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題和生態(tài)環(huán)境問(wèn)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(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)及材料等情況，采取有效措施，對(duì)各類(lèi)土、石邊坡進(jìn)行必要的防護(hù)。
1路基邊坡防護(hù)原則與病害原因分析
1.1路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)原則
路基邊坡沿公路分布的范圍廣，對(duì)自然環(huán)境的破壞范圍大，如果在防護(hù)的同時(shí)，能夠注意保護(hù)環(huán)境和創(chuàng)造環(huán)境，采用適當(dāng)?shù)木G化防護(hù)方法來(lái)進(jìn)行，則會(huì)使公路具有安全、舒適、美觀、與環(huán)境相協(xié)調(diào)等特點(diǎn)，也將會(huì)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。因此，邊坡設(shè)計(jì)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(jì)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(jiàn)的路基病害之一，根據(jù)邊坡土質(zhì)類(lèi)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(dòng)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(dòng)水沖刷邊坡或施工不當(dāng)而引起的。滑坡是指一部分土體在重力作用下沿邊坡的某一滑動(dòng)面滑動(dòng)，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(guò)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(fēng)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(lái)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(lái)。
2路基病害邊坡防護(hù)與治理措施
2.1工程概述
某公路由于在勘察、設(shè)計(jì)、施工中對(duì)邊坡病害認(rèn)識(shí)不足，造成左側(cè)路塹邊坡坡口線外出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)問(wèn)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(duì)高邊坡病害的特點(diǎn)，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)，采用預(yù)應(yīng)力錨索、抗滑樁及仰斜式排水孔等技術(shù)對(duì)病害邊坡進(jìn)行綜合治理。通過(guò)位移監(jiān)測(cè)單位的監(jiān)測(cè)，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(rùn)下覆蓋層坡體自重加大，同時(shí)強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖風(fēng)化強(qiáng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)、卸荷風(fēng)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(kāi)挖過(guò)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(dòng)（爆破振動(dòng)、機(jī)械施工的擾動(dòng)）也是誘發(fā)邊坡變形的原因之一。
2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的選取
在病害防治工程中，設(shè)計(jì)參數(shù)的選取時(shí)相當(dāng)重要的，它直接關(guān)系到治理工程的安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，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：
①坡病害的變形階段。
②邊坡目前的穩(wěn)定性。
?、劭睖y(cè)季節(jié)。
?、茉囼?yàn)方法。
?、葜卫砉こ虒?duì)病害的影響。
?、蘅紤]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(jì)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(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)因剔除而影響試驗(yàn)結(jié)果等，在工程實(shí)踐中確定抗剪度指標(biāo)時(shí)，多采用反算法，剪切試驗(yàn)的結(jié)果可作為參考值。當(dāng)以下幾種情況下進(jìn)行滑帶指標(biāo)反算時(shí)，應(yīng)結(jié)合滑坡的各種影響因素對(duì)反算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2.2.1 在邊坡未開(kāi)挖或未開(kāi)挖完成之前，滑帶未完全形成，此時(shí)雖可以通過(guò)地質(zhì)勘察查清潛在滑動(dòng)帶的位置，但無(wú)法確定坡體開(kāi)挖完成后滑坡的穩(wěn)定度；
2.2.2 旱季進(jìn)行滑坡勘察時(shí)，其穩(wěn)定性較高，反算時(shí)要充分考慮雨季穩(wěn)定系數(shù)的降低；
2.2.3 考慮人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)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(gè)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?qiáng)度；
?、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(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況綜合考慮，以求達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)成果。
在地質(zhì)補(bǔ)勘及邊坡變形成因分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單位根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，結(jié)合地形、地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，對(duì)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(jìn)行綜合治理。
2.3.1 地表處理
裂縫處采用粘土進(jìn)行夯填，并在表面采用水泥砂漿進(jìn)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(kāi)挖深、巖層傾角大、巖層分層多，原設(shè)計(jì)的錨桿無(wú)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(kāi)挖的坡體穩(wěn)定，在已開(kāi)挖的第2～4級(jí)邊坡增設(shè)具有主動(dòng)受力機(jī)制、錨固深、錨固力大的預(yù)應(yīng)力錨索（設(shè)計(jì)荷載800KN）將坡面松散風(fēng)化層與深層穩(wěn)定基巖牢固的連成整體。
每級(jí)設(shè)2～3排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索橫向間距3m，單孔長(zhǎng)度30～40米，造孔全過(guò)程做好地質(zhì)編錄，確保錨索錨固段置于弱風(fēng)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(shí)，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(shí)，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(shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)合理的，種種組合充分發(fā)揮了兩種治理措施的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又彌補(bǔ)了各自的不足。為阻止坡體下滑，在第一級(jí)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(shí)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(zhǎng)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(gè)重點(diǎn)，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(shí)每級(jí)邊坡平臺(tái)采用漿砌片石進(jìn)行封閉并設(shè)置平臺(tái)截水溝，及時(shí)將地表水引排至邊坡以外。在第二、三級(jí)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(cè)
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(bào)，同時(shí)檢驗(yàn)工程加固后的效果，業(yè)主單位安排專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)單位在施工全過(guò)程及加固完成后對(duì)邊坡進(jìn)行持續(xù)性觀測(cè)。施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)埋設(shè)在邊坡上多點(diǎn)位移計(jì)及錨索測(cè)力計(jì)方式數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)及分析及時(shí)處理了調(diào)整設(shè)計(jì)，有效的抑制了邊坡變形的發(fā)展。
在1月完成第2～4級(jí)邊坡錨索加固后，邊坡變形趨勢(shì)明顯變緩；5月份在完成第一級(jí)錨索抗滑樁后，邊坡變形趨勢(shì)已基本趨于平緩；但6月的連續(xù)強(qiáng)降雨過(guò)程中，邊坡主滑面位置處的變形明顯加大，業(yè)主及設(shè)計(jì)單位根據(jù)監(jiān)測(cè)資料結(jié)果在主滑面位置處重新增設(shè)仰斜排水孔，及時(shí)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(qiáng)降雨過(guò)程中均無(wú)大的變化。通過(guò)變形監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)邊坡變形隨著綜合治理方案的落實(shí)得到逐步改善。
3 結(jié)束語(yǔ)
由此可見(jiàn)，路基邊坡工程是關(guān)系到道路和周邊建筑物安全的重點(diǎn)工程，在工程實(shí)施中應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行地質(zhì)勘察、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、規(guī)范施工，從而達(dá)到確保工程質(zhì)量經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、造福社會(huì)的目的。此外，對(duì)于邊坡破壞較嚴(yán)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(lái)確保邊坡的穩(wěn)定性(強(qiáng)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(hù)工程特點(diǎn)，主要選取適用性強(qiáng)、易于操作、工程負(fù)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(xué)條件和地質(zhì)條件。
