高速公路滑坡與高邊坡病害的治理措施

楊再均

(貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局，貴州 貴陽 550001)

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高速公路滑坡與高邊坡病害的治理措施

楊再均

(貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局，貴州 貴陽 550001)

針對(duì)高速公路滑坡與邊坡病害的相關(guān)問題，提出滑坡與高邊坡病害處理的基本方法。先討論了誘發(fā)高速公路滑坡與高邊坡病害的基本原因，再結(jié)合實(shí)際工程案例，先介紹該案例的基本信息，再對(duì)其開展高邊坡設(shè)計(jì)管理方法進(jìn)行討論，以求為未來高速公路滑坡與高邊坡病害處理提供理論支撐。

高速公路滑坡；高邊坡病害；高邊坡設(shè)計(jì)

1 工程案例簡(jiǎn)介

該工程位于我國(guó)南方某地區(qū)，呈北東——南西走向，全長(zhǎng)約為148 km。該高速公路國(guó)道的重要組成部分，施工所經(jīng)歷的地區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，易出現(xiàn)崩塌、滑坡等，對(duì)高速公路安全產(chǎn)生影響。針對(duì)這一現(xiàn)象，相關(guān)部門在高速公路滑坡與高邊坡病害處理中，將高邊坡設(shè)計(jì)作為整個(gè)工作的重點(diǎn)。

2 常見高邊坡工程加固技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)在高邊坡加固中，主要采取地表排水、填土反壓等措施，但多數(shù)工程案例表明，上述措施雖然能解決高邊坡不穩(wěn)的問題，但穩(wěn)固效果時(shí)間短，依然存在邊坡失風(fēng)險(xiǎn)。而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，高邊坡加固技術(shù)措施越來越多，強(qiáng)調(diào)邊坡加固治理中多種措施的聯(lián)合應(yīng)用，最終強(qiáng)化邊坡整體性能。

3 高邊坡設(shè)計(jì)方法

在該項(xiàng)目工程中，高邊坡主要采取三種方法相結(jié)合的方式，主要包括：(1)工程地質(zhì)比擬法。以自然穩(wěn)定坡為研究對(duì)象，比擬確定最佳坡形、坡高與坡率，并與本次工程實(shí)踐相結(jié)合。(2)力學(xué)分析法。構(gòu)件基于施工坡面的力學(xué)模型，將不同力學(xué)結(jié)構(gòu)的邊坡設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到模型上，分析不同力學(xué)模型的應(yīng)用效果，根據(jù)不同模型的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)最佳加固模型的局部進(jìn)行優(yōu)化，確保邊坡設(shè)計(jì)的合理性。(3)經(jīng)驗(yàn)并對(duì)比法。積極發(fā)揮老員工在工程建設(shè)中在作用，在聽取老員工的工作經(jīng)驗(yàn)與建議后，將建議作為重要的邊坡設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行考慮。

4 預(yù)應(yīng)力錨索框架

(1)技術(shù)原理與應(yīng)用

該技術(shù)主要以預(yù)應(yīng)力錨索與框架為基礎(chǔ)，共同構(gòu)建了一個(gè)新型支護(hù)體系，主要以坡體整體結(jié)構(gòu)為核心，按位置將框架劃分為橫梁、縱梁，兩梁之間呈垂直關(guān)系。預(yù)應(yīng)力錨索框架對(duì)邊坡的加固作用主要體現(xiàn)為兩方面：①預(yù)應(yīng)力錨索被作為加固體的重要組成部分，通過調(diào)動(dòng)巖土體的力學(xué)性質(zhì)，依靠灌漿技術(shù)將預(yù)應(yīng)力提供點(diǎn)設(shè)置在穩(wěn)定的巖土、巖體中，為整個(gè)框架提供穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力保證。而巖土體受壓力影響，表層滑移面摩擦力增大，最終強(qiáng)化坡體滑移阻力，避免滑坡現(xiàn)象發(fā)生。②將預(yù)應(yīng)力錨索中的錨索固定在框架上，使錨固力優(yōu)先作用到框架上，再依靠框架將力傳遞到巖土體上，最終產(chǎn)生附加應(yīng)力，改變巖土體受力環(huán)境，使其具有良好的自穩(wěn)能力。同時(shí)，考慮到框架與坡面的接觸面積較大，因此能顯著控制坡面變形現(xiàn)象，建立一個(gè)由表及里的加固體系，防止邊坡失穩(wěn)。

(2)應(yīng)用分析

在該項(xiàng)目中，預(yù)應(yīng)力錨索框架主要被應(yīng)用在多級(jí)挖方邊坡上，重視對(duì)表層與坡面病害的處理。同時(shí)，該項(xiàng)目技術(shù)人員考慮到不同巖土質(zhì)材料自身徐變性能的變化，要保證預(yù)應(yīng)力苗鎖框架具有良好的錨固力，切忌將其應(yīng)用到具有強(qiáng)腐蝕性的地層中。同時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力錨索框架是一種柔性支擋加固體系，因此其受力均會(huì)由錨索承擔(dān)，但錨索在工程中不能承受剪力作用，因此在工程中建議使用預(yù)應(yīng)力錨索為輔助手段。在該項(xiàng)目中，重視多種抗滑工程的綜合利用，將抗滑樁、抗滑擋墻建設(shè)作為高邊坡工程的起始環(huán)節(jié)，將滑動(dòng)的巖體“釘”主，再輔之以預(yù)應(yīng)力錨索框架加固，進(jìn)而取得了良好的抗滑效果。

(3)預(yù)應(yīng)力錨索框架設(shè)計(jì)

在預(yù)應(yīng)力錨索框架設(shè)計(jì)中，框架不僅具有護(hù)坡作用，還具有傳力作用。因此在施工中可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架的方法，通過提高坡面接觸面積，確?？蚣苣軐⑺惺艿牧τ行鬟f給坡體，最終對(duì)坡面產(chǎn)生反作用力。

在該工程項(xiàng)目中，預(yù)應(yīng)力錨索框架的結(jié)構(gòu)由圖1所示。在該結(jié)構(gòu)中，可以將框架看做為一個(gè)倒扣在坡面的十字交叉彈性基梁，而在分析框架整體結(jié)構(gòu)中的難度較大，因此可將整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，以橫梁、豎肋等單位進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算中，需要先確定節(jié)點(diǎn)上錨索里分配情況，再選擇與之相適應(yīng)的單梁力學(xué)模型，最后根據(jù)選定的力學(xué)模型進(jìn)行框架設(shè)計(jì)。

(4)框架錨索力計(jì)算

在實(shí)際工程中，由于預(yù)應(yīng)力錨索框架時(shí)刻受到錨固力的作用而“壓”在坡面上，導(dǎo)致坡面對(duì)框架產(chǎn)生一種反作用力，而在這種反作用力的計(jì)算中，需要以靜止平衡條件為基礎(chǔ)，綜合分析分配到橫梁、豎肋上的靜力和，其計(jì)算公式為：

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索框架結(jié)構(gòu)示意圖

在上述公式中，F(xiàn)i代表i節(jié)點(diǎn)處的總錨固力；α、θ分別代表邊坡角坡角度數(shù)與錨桿錨固角度；Fix代表橫梁上的錨固力；Fiy代表豎肋上的錨固力。

而在實(shí)際工程中，為獲得更好的數(shù)據(jù)計(jì)算效果，需要在工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，正確認(rèn)識(shí)到錨索框架與其下的巖土體(即地基)相互作用的研究，分析不同參數(shù)情況下橫梁、豎肋的受力情況，保證預(yù)應(yīng)力錨索框架整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

5 應(yīng)用效果

在該項(xiàng)目建設(shè)施工之后，預(yù)應(yīng)力錨索框架在維持高邊坡穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要作用，從該項(xiàng)目2011年建成至今，所發(fā)生的滑坡與高邊坡病害現(xiàn)象不超過24例，高速公路整體穩(wěn)定性效果良好，有效保證高速公路后期運(yùn)行。

[1] 陳強(qiáng)，黎劍華，龍洪，等.高速公路層狀風(fēng)化巖石邊坡滑坡成因分析及綜合治理[J].中外公路，2009，29(5)：27-30.

[2] 陳秀暉.高速公路渭彼與高邊坡病害加治理[J].門窗(研究探討)，2013，(6):326-327.

2016-02-12

楊再均(1982-)，男，貴州鳳岡人，工程師，研究方向：公路工程。

U418.9

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1008-3383(2016)08-0034-02