山區(qū)二級(jí)公路挖方邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

石陽

摘 要 在我國公路分類等級(jí)中，二級(jí)公路因其便利性和靈活性占據(jù)了重要地位，為連接政治經(jīng)濟(jì)中心、港口、碼頭提供了便利，因而近年來在我國，尤其是在山區(qū)得到了長足的發(fā)展。但是由于對環(huán)境因素預(yù)估不足，尤其在挖方邊坡的穩(wěn)定性方面存在問題，嚴(yán)重影響公路安全。本文在綜合研究多條山區(qū)公路挖方邊坡的基礎(chǔ)上，提出了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的原則和程序，闡述了評(píng)價(jià)方法，并結(jié)合實(shí)際提出可行的安全防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞 山區(qū)二級(jí)公路；挖方邊坡；穩(wěn)定性

1 引言

在我國的公路分類體系中，二級(jí)公路以其獨(dú)有的便利性和靈活性占據(jù)了重要地位，尤其是在山區(qū)地區(qū)獲得了長足發(fā)展。然而由于缺乏對山區(qū)環(huán)境的足夠認(rèn)識(shí)，嚴(yán)重影響山區(qū)道路安全，甚至山區(qū)車禍?zhǔn)鹿拾l(fā)生量遠(yuǎn)超普通公路，接近4倍左右。因此，在公路建設(shè)中，一套完備的評(píng)價(jià)和防護(hù)體系尤為重要。

筆者結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn)并通過對多條山區(qū)二級(jí)公路的研究考察，得出了適用于山區(qū)二級(jí)公路挖方邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和安全防護(hù)技術(shù)，認(rèn)為為直觀、全面地對邊坡地質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)在挖方施工的初期進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。這樣同時(shí)也保證了施工階段能對方案進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

2 山區(qū)二級(jí)公路的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)原則

在充分考慮山區(qū)二級(jí)公路挖方邊坡的特點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、力學(xué)機(jī)制、施工條件等客觀因素，結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性與可操作性，對穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工作提出以下四點(diǎn)原則：

首先在區(qū)域地質(zhì)和局部地質(zhì)構(gòu)造方面，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境決定了邊坡地質(zhì)問題的產(chǎn)生，要想對斜坡地質(zhì)演化過程有更充分的了解、合理預(yù)測未來發(fā)展趨勢，就必須對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境有深刻的認(rèn)識(shí)。

其次在區(qū)域地質(zhì)和施工條件方面，挖方邊坡穩(wěn)定性取決于很多因素，其中首要考慮的是區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和局部地質(zhì)構(gòu)造，除此之外地下水分布及降雨量、工程施工方式也會(huì)對其產(chǎn)生較大影響。

接著在地質(zhì)模式的定性評(píng)價(jià)和力學(xué)機(jī)制的定量評(píng)價(jià)方面，定量計(jì)算是將定性評(píng)價(jià)得出的感性認(rèn)知上升為理性認(rèn)知的必要手段，邊界條件、巖體強(qiáng)度參數(shù)、影響因素及敏感因素等作為邊坡整治的必要參數(shù)，可通過物理或數(shù)值模擬等方式獲得。

最后在施工階段的穩(wěn)定與運(yùn)營期間的穩(wěn)定方面，長久的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系需將降雨、風(fēng)化、地震等自然因素考慮在內(nèi)，以便得到對邊坡的巖土結(jié)構(gòu)和加固防護(hù)結(jié)構(gòu)的持久評(píng)價(jià)。

2.2 工作程序

為直觀、全面地對邊坡地質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)在挖方施工的初期進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。這樣同時(shí)也保證了施工階段能對方案進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。實(shí)際操作中的工作程序可由以下四個(gè)方面構(gòu)成：

首先在搜集和分析資料方面，地理環(huán)境對挖方邊坡的穩(wěn)定性有重要影響，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和水文環(huán)境等因素必須提前納入考察范圍。只有綜合考地層巖性、地形地貌并結(jié)合其力學(xué)性質(zhì)，才能初步掌握邊坡的穩(wěn)定性因素。

其次在挖方邊坡地質(zhì)調(diào)查方面，為預(yù)防挖方過程中的潛在滑坡需要對施工地質(zhì)進(jìn)行勘查，可組織擁有豐富地質(zhì)素描、照相、測量工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員去進(jìn)行實(shí)地踏勘，形成初步的地質(zhì)模型。

接著在挖方邊坡穩(wěn)定性的初步評(píng)價(jià)方面，初步評(píng)價(jià)可分兩種情況，結(jié)合具體實(shí)際提出。對于現(xiàn)階段資料完備、模型已經(jīng)確定的，可直接對穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)；而模型尚未明確、對具體情況存疑較大的，可暫且保留方案，留待下一階段的深入研究。對于個(gè)別穩(wěn)定性差、投資高風(fēng)險(xiǎn)大的項(xiàng)目，往往會(huì)產(chǎn)生多個(gè)方案，則需要結(jié)合具體情況進(jìn)行仔細(xì)的比較。

最后在挖方邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和整治方案方面，為挖方邊坡提出合理的理論依據(jù)，可以在對地質(zhì)結(jié)構(gòu)和施工過程合理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字化地質(zhì)地形圖測繪、地質(zhì)勘探（鉆探、探井、物探等）、巖土體力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算等手段，提出多個(gè)方案，以最優(yōu)化原則確定最佳的整治方案。

2.3 挖方邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.3.1 挖方邊坡穩(wěn)定性考慮的因素

除了巖體結(jié)構(gòu)、水文特征、坡高坡比等地理因素外，還需考慮開挖順序和爆破方法等施工因素，以全面客觀地評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。

2.3.2 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

隨著極限平衡理論的成熟、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展等一系列科技進(jìn)步，對穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法也有了不斷革新，這些方法也廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路的挖方邊坡中。而公路挖方邊坡可以不考慮運(yùn)營方式，其高度小、數(shù)量多的特點(diǎn)決定了它必須采用更成熟、快速的評(píng)價(jià)方式，并充分重視地質(zhì)模式的定性評(píng)價(jià)。極限平衡理論和數(shù)值分析方法作為最常用也是最重要的兩種評(píng)價(jià)方法，應(yīng)該被扎實(shí)掌握、靈活運(yùn)用。

極限平衡理論整個(gè)邊坡平衡方程的建立是通過塊體的平衡條件建立的，小塊體位于有滑動(dòng)趨勢的邊坡巖體范圍內(nèi)；數(shù)值分析方法是對邊坡的變形和演化進(jìn)行的分析，能夠?qū)吰碌难葑兒同F(xiàn)狀有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對未來進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測。

2.3.3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果直接取決于穩(wěn)定性評(píng)價(jià)原則，因而共有三大類：基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性較差和不穩(wěn)定三類。

基本穩(wěn)定是指坡面僅有個(gè)別浮石，坡體無不連續(xù)結(jié)構(gòu)面；

穩(wěn)定性較差試著邊坡基本穩(wěn)定但坡面又不穩(wěn)定土塊，坡面結(jié)構(gòu)交叉等情況還會(huì)造成坡度較大和部分坍塌；

不穩(wěn)定是指直接存在貫通性裂縫、滑動(dòng)坡面，甚至導(dǎo)致挖方邊坡整體的直接坍塌。

3 挖方邊坡的安全防護(hù)技術(shù)

道路平縱線形、線形組合及連續(xù)性，路面的平整性與抗滑性，邊坡處理，交通安全措施等各環(huán)境因素從多方面影響著二級(jí)公路交通安全。由于受地形制約，且山區(qū)二級(jí)公路在設(shè)計(jì)的過程中多采用深挖高填路基、橋梁、隧道等工程，因而挖方邊坡被廣發(fā)應(yīng)用于公路的修建，其穩(wěn)定性的高低會(huì)影響滾石、坍塌、滑坡等一系列事故，從而進(jìn)一步影響道路安全。如果能建立完備的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系并將之應(yīng)用于挖方施工初期和工程地質(zhì)勘查階段，并提出合理的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，便能將挖方邊坡不穩(wěn)定的幾率降到最小，最大程度地提高交通安全。而挖方邊坡則需從坡面和坡體兩個(gè)方面進(jìn)行安全防護(hù)。

3.1 坡面防護(hù)

可從施工材料、生態(tài)防護(hù)兩個(gè)方面進(jìn)行坡面防護(hù)。

施工材料方面，采用磚石、混凝土等穩(wěn)定性強(qiáng)的材料砌建空心磚護(hù)坡、混凝土護(hù)坡等，同時(shí)輔以鋼柱、鋼繩網(wǎng)、上（下）支撐繩、上拉錨桿、上拉錨繩、側(cè)拉錨桿、側(cè)拉錨繩等材料建立柵欄式SNS （Safety Netting System）防護(hù)系統(tǒng)來防治公路挖方邊坡坡面滾、落石等災(zāi)害。

生態(tài)防護(hù)方面，在坡面上種植單種或多種植被以穩(wěn)固地質(zhì)、調(diào)節(jié)水文，對泥石流等地質(zhì)災(zāi)害起到一定程度的緩沖作用。

3.2 坡體加固

分坡體支擋技術(shù)、錨固技術(shù)和注漿排水固結(jié)技術(shù)三類。

坡體支擋技術(shù)：普遍應(yīng)用于公路工程，適用于自身強(qiáng)度低或地質(zhì)土質(zhì)破碎的挖方邊坡加固，可根據(jù)具體情況選用擋土墻或抗滑樁。

坡體錨固技術(shù)：此種方式適用于從整體性上改良巖體狀態(tài)，不同單元所受的不同的不平衡力和不平衡力矩的大小不同，對此可結(jié)合具體情況考慮采用預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿。

坡體注漿排水固結(jié)技術(shù)：將水泥漿注入以松散巖石為主的不穩(wěn)定巖體，在地表或地下設(shè)置排水設(shè)施，可在一定程度上提高巖體自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

例如紅砂巖挖方路基的邊坡防護(hù)。由于紅砂巖體一般為砂巖、泥巖和粉砂巖等，是易風(fēng)化的軟質(zhì)巖石，風(fēng)化速度又各不相同，所以巖性具有鮮明的不均勻性，其邊坡巖體因此容易破碎且透水性強(qiáng)。根據(jù)這些情況，相關(guān)部門可采用植生袋法、錨桿加固和客土噴播等方法進(jìn)行防護(hù)。

4 總結(jié)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，山區(qū)二級(jí)公路在經(jīng)濟(jì)政治中的重要地位日益凸顯，其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和安全防護(hù)技術(shù)也得到了越來越多業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。要想建立一套完備的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系，必須充分結(jié)合區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行詳盡的資料分析和實(shí)地勘察，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段，最終形成最優(yōu)化評(píng)價(jià)方案，這不僅有利于穩(wěn)定性的持久性監(jiān)控，也便于提出合理的完全防護(hù)措施；而安全防護(hù)技術(shù)，則要充分運(yùn)用各種方式，從坡體、坡面兩個(gè)角度，綜合運(yùn)用生態(tài)、技術(shù)等多種方式才能取得最佳效果.