高速公路邊坡地質(zhì)病害排查與風(fēng)險(xiǎn)評估

龍 維 劉 品 秦 龍

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽 550081)

某在建高速公路項(xiàng)目位于貴州省西南地區(qū)，全長19 km，是貴州與廣西陸路交通重要通道。

公路沿線溝谷縱橫交錯(cuò)，切割強(qiáng)烈，地質(zhì)條件復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料及實(shí)地調(diào)查，公路沿線上覆第四系(Q)殘坡積、沖洪積粉質(zhì)黏土、碎石土，下伏基巖為中三迭統(tǒng)許滿組(T2xm)泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)粉砂巖等。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及氣候條件的影響，公路沿線巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。巖層產(chǎn)狀變化較大，傾角20°～75°。在地形地質(zhì)條件如此復(fù)雜地區(qū)，公路建設(shè)過程中邊坡的開挖會(huì)破壞其自然狀態(tài)的平衡，邊坡極易產(chǎn)生地質(zhì)病害。

鑒于本高速公路項(xiàng)目沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，為確保高速公路順利建設(shè)及安全運(yùn)營，需開展公路地質(zhì)病害排查與風(fēng)險(xiǎn)評估，提出相應(yīng)的安全防控措施與治理對策建議，必要時(shí)開展安全監(jiān)測預(yù)警工作或?qū)嵤┭a(bǔ)救加固工程措施[1]，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處治，防范于未然，提高風(fēng)險(xiǎn)管控水平的目的。本文以該在建高速公路為例進(jìn)行全線邊坡地質(zhì)病害排查，提出災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)類型及處治對策，為同類高速公路的順利建設(shè)及安全運(yùn)營提供技術(shù)參考。

1 排查要點(diǎn)和評估技術(shù)指標(biāo)

1.1 排查工作要點(diǎn)

依據(jù)在建高速公路地形地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合該高速公路工程特點(diǎn)與交通安全運(yùn)營要求，制定如下排查工作重點(diǎn)。

1) 結(jié)合現(xiàn)場開挖情況，調(diào)查邊坡開挖后地質(zhì)情況與地勘資料符合性，主要指標(biāo)包括地層巖性、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、覆蓋層厚度等。

2) 調(diào)查邊坡高度、坡口線位置等與設(shè)計(jì)符合性。

3) 邊坡截排水溝實(shí)施情況，截排水效果。

4) 邊坡是否存在垮塌、滑坍、開裂等變形破壞情況。

5) 邊坡開挖后防護(hù)工序及防護(hù)實(shí)施情況。

6) 邊坡周邊建構(gòu)筑物分布及重要性情況。

1.2 評估技術(shù)指標(biāo)

在公路沿線詳細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)上，對收集資料進(jìn)行分析整理，結(jié)合地勘資料定量計(jì)算，依據(jù)邊坡整體及局部穩(wěn)定性情況，提出如下指標(biāo)評估致災(zāi)可能性。

1) 對公路施工人員安全危害性。

2) 對公路附近建構(gòu)筑物安全危害性。

3) 公路建成后運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)性。

4) 施工工期影響情況。

5) 高速公路附近地方道路安全通行情況。

2 地質(zhì)病害類型

本次共計(jì)排查邊坡15段，其中挖方邊坡14段，填方邊坡1段。通過排查，得出本高速公路邊坡地質(zhì)病害類型主要有淺表層滑坡、溜塌、路基下邊坡開裂等，同時(shí)，還存在邊坡大面積開挖而未及時(shí)防護(hù)、截排水溝修筑滯后等問題。

2.1 淺表層滑坡

病害特點(diǎn)。路基邊坡開挖臨空，原自然邊坡被切腳，巖土體失去支撐，在重力作用下巖土體發(fā)生滑移，受雨水下滲作用影響，巖土體抗剪強(qiáng)度降低，發(fā)生滑坡，現(xiàn)場情況見圖1。

原因分析。邊坡覆蓋層較厚，巖體強(qiáng)風(fēng)化層較厚且較破碎，邊坡全斷面開挖且防護(hù)不及時(shí)，坡面截排水措施實(shí)施不及時(shí)，邊坡開挖后局部應(yīng)力集中，雨水下滲等均是產(chǎn)生淺表層滑坡的關(guān)鍵因素。

影響程度。淺表層滑坡影響工期，砸壞或掩埋施工車輛，危害施工人員安全，可能會(huì)發(fā)展成大型滑坡，引起更大的災(zāi)害，破壞滑坡區(qū)域附近水源，影響滑坡點(diǎn)附近道路正常通行。

圖1 K15+700-K15+750右側(cè)淺表層滑坡

2.2 溜塌

病害特點(diǎn)。大量雨水滲入、浸潤作用下，淺表層土體達(dá)到飽和狀態(tài)，土體抗剪強(qiáng)度顯著降低，產(chǎn)生順坡向滑動(dòng)，堆積于坡面或坡腳，現(xiàn)場情況見圖2。

原因分析。溜塌多發(fā)生在土質(zhì)邊坡或覆蓋層范圍，坡率較陡，土質(zhì)較松散。邊坡開挖后若未及時(shí)防護(hù)，或截排水溝實(shí)施滯后，當(dāng)受雨水浸潤或外力擾動(dòng)則發(fā)生該病害。

影響程度。溜塌一般規(guī)模較小，會(huì)堵塞施工便道，損壞施工車輛及機(jī)械，有可能造成人員傷亡，如果不及時(shí)處治任其發(fā)展，會(huì)引發(fā)邊坡局部垮塌甚至引起更大規(guī)?；?。

圖2 K19+310-K19+480左側(cè)溜塌

2.3 路基下邊坡開裂

病害特點(diǎn)。開裂變形初期不易發(fā)現(xiàn)，且發(fā)展緩慢，易造成路基塌方、錯(cuò)臺(tái)、路基不均勻沉降，現(xiàn)場情況見圖3。

原因分析。該病害多發(fā)生在堆積體或厚覆蓋層斜坡挖方路段，當(dāng)截排水溝修筑不及時(shí)或路基開挖排水不暢，路基開挖后局部洼地積水，或路基開挖工序混亂、棄方堆載、施工擾動(dòng)、降雨作用等均會(huì)造成該病害產(chǎn)生。

影響程度。雨季降雨作用下，雨水沿裂縫下滲，巖土體參數(shù)快速降低，形成雨水下滲通道，開裂變形迅速發(fā)展，導(dǎo)致路基失穩(wěn)，影響車輛及行人安全。

圖3 K0+400-K0+500右側(cè)路基下邊坡開裂

3 安全級(jí)別評估及處治建議

公路邊坡工程是與自然環(huán)境和人類活動(dòng)密切相關(guān)的一個(gè)系統(tǒng)工程[2]，在對其進(jìn)行地質(zhì)病害評估時(shí)，現(xiàn)階段邊坡排查大多針對邊坡穩(wěn)定性及易損性，評價(jià)指標(biāo)也不盡相同[3]，難以滿足在建高速公路排查需求。

高速公路邊坡地質(zhì)病害評估不僅要評估其穩(wěn)定性，還要評估致災(zāi)可能性及危害性。根據(jù)本高速公路工程實(shí)際情況，結(jié)合評估技術(shù)方法及評價(jià)指標(biāo)，建立對應(yīng)的邊坡病害類型。基于邊坡開挖防護(hù)情況、地質(zhì)揭示情況、現(xiàn)場病害情況、邊坡高度等現(xiàn)狀特征，分為4個(gè)安全級(jí)別，即為：I類(紅)、II類(橙)、III類(黃)、IV類(藍(lán))，根據(jù)邊坡不同的安全級(jí)別，提出處治建議，見表1。

表1 邊坡安全級(jí)別評估表

根據(jù)邊坡安全級(jí)別評估標(biāo)準(zhǔn)，所排查的15段邊坡中有6段存在不同程度的地質(zhì)病害情況，占所排查邊坡總數(shù)的40%。15處邊坡地質(zhì)病害類型及數(shù)量為：I類1處，占比6.7%，II類3處，占比20%，III類2處，占比13.3%，IV類9處，占比60%，邊坡安全等級(jí)餅狀圖見圖4。施工中應(yīng)根據(jù)不同的邊坡安全等級(jí)提出相應(yīng)的治理對策,做到早發(fā)現(xiàn)、早處治，防患于未然。

圖4 邊坡安全級(jí)別分布餅狀圖

4 結(jié)語

高速公路建設(shè)過程中，應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)病害排查工作，尤其是地形地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)定期回訪，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處治、防范于未然，從多方面提高風(fēng)險(xiǎn)管控水平，貫徹“動(dòng)態(tài)觀察、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”原則，這對于高速公路高效順利建設(shè)及安全運(yùn)營意義重大。