高速公路滑坡與高邊坡病害的防治工學論文
摘要:筆者通過多年在高速公路病害防治的實踐總結,根據各種病害的特點,對滑坡與高邊坡病害防治原則和防治技術進行了詳細的闡述。
關鍵詞:滑坡;高邊坡;病害;防治措施
滑坡和高邊坡病害的防治,實質上是一個采用工程措施保持或恢復邊坡自身平衡的過程。在山區高速公路建設中,大量自然邊坡被人為改造后,部分會出現或可能出現整體或局部失穩變形現象,危及路基構筑物安全,此時就須對邊坡進行治理。在高速公路病害防治中和在公路深挖方路段,根據病害的特點,需要從以下幾個方面著手:
一、高速公路滑坡與高邊坡病害的防治原則
在公路深挖方路段,病害的防治需要從以下環節著手。
1.1 在公路立項階段,山嶺重丘區公路建設項目的深挖方路段高邊坡的加固和防護標準應相應地提高,把公路邊坡的長期穩定性和對山區生態環境的綜合治理有機結合起來;
1.2 在公路設計階段,加強地質調查,合理選線,盡量避開不良的地質體,無法繞避的則對有可能出現的邊坡病害提前預防和治理;
1.3 在公路施工階段,采取合理的施工方法和順序,及時對邊坡進行加固和防護。
防治措施的選擇與技術經濟效應、勘測工作深度、施工方法、施工順序等各方面因素和條件有關。一般應遵守下列原則:①以防為主,盡量繞避;②對癥下藥,綜合治理;③早下決心,及時處理;④力求根治,杜絕后患;⑤經濟合理,安全可靠。
對于大型復雜的邊坡危害,選線時應盡量繞避,確實無法繞避的,應采取合理的綜合治理措施。對于每一個邊坡危害,應詳細邊坡病害的類型及其工程水文地質特征,控制主要破壞因素,綜合考慮,合理運用各種治理措施。
二、設計參數的選取
在病害防治設計中,設計參數的選取時相當重要的,它直接關系到治理工程的安全和經濟指標。一般來說,滑坡的滑帶一般依附于坡體內的軟弱夾層、構造面或軟、硬巖的接觸面生成。影響滑帶參數的因素有:
①邊坡病害的變形階段。②邊坡目前的穩定性。③勘測季節。④試驗方法。⑤治理工程對病害的影響。⑥考慮在治理工程使用年限內可能出現的最不利條件下設計參數變化。
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,或因滑帶內含有粗粒物質,在進行剪切試驗時因剔除而影響試驗結果等,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,應結合滑坡的各種影響因素對反算結果進行適當的調整。
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定度;
2.2 旱季進行滑坡勘察時,其穩定性較高,反算時要充分考慮雨季穩定系數的降低;
2.3 考慮人類工程活動對滑坡的穩定有影響。
三、治理工程措施
隨著大規模高速公路建設的開展,滑坡與邊坡病害的治理也形成了一套成熟的、以新型支擋結構為主的成套治理工程技術,主要從三個方面考慮:①利用外力抵消平衡下滑力即增加滑體的抗滑力;②增加滑帶的抗剪強度;③減小下滑力。一般采用減、錨、擋、固、疏等手段,即刷方減載與錨固支擋的結合,輔以截排地表水、疏排地下水措施。在選用時應根據具體情況綜合考慮,以求達到最佳的經濟技術成果。
3.1 一般高陡坡的加固工程浩大,為減小加固工程,取得合理的經濟效果,多考慮穩固坡腳、減低分級平臺高度、加寬平臺寬度、放緩邊坡坡率等刷方減載措施。不穩定邊坡受控于邊坡體內的軟弱夾層,一般傾角較緩,通過刷方完全清除不穩定體較為困難,但可減小下滑力,因此刷方減載與加固工程常常配合使用。
3.2 預應力錨索
預應力錨索是一種承受拉力的桿狀構件,通過鉆孔鋼絞線或高強度鋼絲錨固于深部的穩定地層中,并在被加固邊坡表面通過張拉產生預應力,從而達到使加固體穩定和限制其變形的目的。
3.3 抗滑樁
抗滑樁在滑坡體上挖孔設樁,避免大開挖而破壞其整體穩定,樁身嵌固在滑動帶以下的穩固地層內,以抗衡滑坡體的下滑力。預應力錨索抗滑樁由于改變了普通抗滑樁不合理的懸臂受力狀態,從而可大幅度地降低工程造價,節省鋼材和水泥等材料,經濟效益十分顯著。滑坡設置一般抗滑樁后,仍要產生一定的變形,當滑坡體上或前緣處有重要建筑物時,不允許產生大的變形,這就限制了抗滑樁的使用范圍。而預應力錨索抗滑樁則屬于主動式受力結構,通過錨索在樁頭施加一預應力,根據需要主動限制滑坡的變形量。
3.4 錨桿
錨桿按錨固方式一般分為機械錨固、黏結錨固、摩擦式錨固等,但工程上常見的一般為全長錨固的水泥砂漿錨桿。錨桿主要用于穩定巖質邊坡的坡面防護,具有施工快捷、布置靈活、造價低廉等優點。
3.5 灌漿加固
邊坡開挖之前,預先在自然坡面上打孔注水泥漿,對坡體進行加固。但因灌漿效果不易評價,應用時一般只作為輔助工程。
3.6 排水措施
排水措施分為地表水和地下水。地表水的目的是把滑坡區以上山坡來水截排不使其流入滑坡區,把滑坡區的降水及地下水出露部分通過人工溝槽盡快排出滑坡區;地下排水措施可以起到截斷補給滑帶的水源、降低地下水位,減小滑帶上的孔隙水壓力,提高其抗剪強度等作用。
四、工程措施的合理配置
在選用抗滑或預應力錨索抗滑樁時,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—錨組合結構在邊坡加固中大量使用,實踐證明是經濟合理的,種種組合充分發揮了兩種治理措施的優點,同時又彌補了各自的不足。
五、坡面防護技術
5.1 坡面防排水措施
防排水設計措施是保證邊坡穩定的關鍵因素之一。邊坡巖石破碎、裂縫發育,地下水一般由地表補充,所以坡面防排水措施十分必要。為此考慮到兩個措施:一是在邊坡周界外圍根據邊坡坡形設置截水溝;二是在坡面平臺設置排水溝。
5.2 噴射混凝土防護
坡面噴混凝土分為普通噴射、掛網噴射和鋼纖維噴射三種。噴射混凝土適用于風化嚴重的巖質邊坡;深路塹經預裂光爆后,形成的多臺階高邊坡;成巖作用較好的黏土巖邊坡也可采用噴錨加固。
5.3 邊坡格構防護
格構加固技術是利用漿砌片石、現澆鋼筋混凝土或預制預應力混凝土進行邊坡坡面防護,并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術。格構的主要作用是將邊坡坡體的剩余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構結點處的錨桿或錨索,然后通過錨索傳遞給穩定地層,從而使邊坡坡體在由錨桿或錨索提供的錨固力的作用下處于穩定狀態。邊坡格構加固技術具有布置靈活、格構形式多樣、截面調整方便、與坡面密貼。可隨坡就勢等顯著優點,并且框格內視情況可掛網、植草、噴射混凝土進行防護,也可用現澆混凝土板進行加固。
5.4 坡面植被防護
坡面植被防護可分為植被坡面防護、土質邊坡植被防護、巖石邊坡植被防護。其植被護坡功能主要通過植被的力學效應和水文效應來體現;目前用于土質邊坡的植被防護技術主要有以下幾種:①階梯植被;②框格植被;③穴播或溝播;④液壓噴薄;⑤植生帶;⑥綠化網;⑦土工網墊。巖石邊坡不同于土質邊坡,目前常用的植被護坡方法無法應用于巖石邊坡,厚層基材噴射植被護坡技術則通過在坡面噴附一層結構類似于自然土壤且能夠貯存水分和養分的植物生長所需的基層材料,解決了巖石邊坡無法生長植物的難題。
結束語
由于復雜的地形地質條件,滑坡與高邊坡工程始終是山區鐵路和公路建設中一個重大工程地質問題,因此加強滑坡和高邊坡病害的防治研究,不僅將對高原山區公路交通基礎設施建設與生態環境保護協調發展有重要意義,也將對我國地質災害防治理論以及防治技術的發展產生積極作用。
參考文獻
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[2]占紅蓮;俞永華;楊曉華;;高速公路路塹高邊坡的穩定性評價及設計方法[J];公路交通科技(應用技術版);2007年10期
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