基于斷層破碎帶對公路邊坡工程的影響探析

唐大偉

（中鐵二十一局集團第五工程有限公司 402160）

0 引言

近些年我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時推動了公路工程建設(shè)規(guī)模的提升，公路建設(shè)過程中常常遇到各種不良地質(zhì)體，其中斷層破碎帶存在受力較為復(fù)雜、均勻性差等問題容易造成公路邊坡垮塌等較為嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，嚴重情況下會造成非常大的傷亡事故，對于經(jīng)濟發(fā)展以及社會生活都造成了較大影響。

1 斷層破碎帶影響及處理措施

1.1 斷層破碎帶影響

斷層破碎帶位于公路基礎(chǔ)范圍內(nèi)時，由于強度低、變形模量小，造成公路不均勻沉陷，引起不利的應(yīng)力分布，嚴重時甚至引起路基開裂。尤其是斷層地質(zhì)巖性強度較低，具有較強的壓縮性，這就容易造成公路斷層破碎帶支護工作容易發(fā)生變形。斷層區(qū)域中大部分巖體都容易發(fā)生破碎，不同層的巖體在性質(zhì)方面存在較大的差異性。正是由于這種差異性的存在容易引發(fā)不均勻沉降等問題，對于公路安全來說是一種很大的威脅。對于公路工程來說，在斷層破碎帶施工過程中的巖體很難確保完整性，該區(qū)域巖體的強度也要遠低于其他位置的巖體強度，具有較高的含水量，所以在具體施工過程中非常容易出現(xiàn)塌方等災(zāi)害事故。這些事故對于公路工程建設(shè)具有非常大的影響，不但會增加整個工程的工期，增加整個工程的費用，嚴重情況下會造成人員方面的傷亡。

1.2 處理措施

（1）加固處理。加固處理的目的在于提高其承載能力和阻滑能力，防止基巖因局部應(yīng)力過大產(chǎn)生不均勻沉陷，或因阻滑能力不足而產(chǎn)生滑移。對規(guī)模不大、構(gòu)造巖和充填物質(zhì)膠結(jié)良好，位置、走向、傾角等對路基影響較小的斷層破碎帶，可將其在建基面出露的較松軟破碎的部分予以挖除，然后回填混凝土，形成混凝土塞。

（2）防滲處理。大多數(shù)斷層破碎帶的抗?jié)B性較差，特別是順公路走向的斷層破碎帶，在外部載荷及自然條件作用下，易形成前后連通的集中滲透通道，產(chǎn)生嚴重的滲漏和管涌，揚壓力也將增大。處理措施通常是在斷層帶與基巖防滲帷幕軸線的相交處，沿斷層的傾向開挖豎井、斜井或平洞，清除較軟弱破碎物質(zhì)，回填混凝土，并對混凝土與斷層上下盤基巖的接觸面進行灌漿，形成混凝土防滲墻。這種措施防滲效果較好，但施工較困難。

2 斷層破碎帶對邊坡的影響

2.1 案例基本概況

某高速公路處于我國西北地區(qū)，是連接兩省會城市的重要交通樞紐。高速公路所在場區(qū)的整體地勢為西高東低，屬于侵蝕型中低山斜坡溝谷地貌，在流架埡口設(shè)置長度為4.5km的互通式立交。該高速公路的沿線涉及到多出狹窄的沖溝，并且存在很多高填深挖區(qū)域，形成了多個高邊坡。

2.2 斷層破碎帶的相關(guān)特征分析

該高速公路所在區(qū)域存在十幾公里的斷層，形成了幾公里的沖溝。斷層為北西傾向（傾角：60°～80°），屬于逆斷層。破碎帶寬度類型較多，范圍從幾米到上百米不等。從相應(yīng)的地表調(diào)查可知，節(jié)理面呈現(xiàn)出開口狀，具有較嚴重的泥化問題，結(jié)合性相對較差。部分區(qū)段的斷層走向和路線走向平行，斷層破裂帶局部和路線局部區(qū)域重合。

2.3 公路邊坡治理情況分析

2.3.1 邊坡情況概述

在進行K54+040-K57+200區(qū)段施工過程中，受到較強降雨影響（沒有進行及時防護）公路沿線邊坡出現(xiàn)了嚴重的變形開裂，已經(jīng)完成的路塹墻、錨桿以及框架梁等發(fā)生了不同程度的變形開裂，特別是K56+600-K56+880區(qū)段左邊坡屬于比較嚴重的區(qū)域，該處邊坡坡腳處在斷層破碎帶范圍內(nèi)，需要進行相應(yīng)的治理。

該邊坡施工具有較好連續(xù)性，在進行第3級開挖時已經(jīng)完成了第4、5級邊坡錨索以及錨桿的注漿，同時也完成了第6級框架錨桿的施工。受到強烈降雨的影響，位于K54+653-K54+710區(qū)段的坡面以及坡口線之外20m區(qū)域出現(xiàn)了貫通型裂縫，最寬處為23.5cm。為了確保施工連續(xù)性，采取臨時性措施進行處理后繼續(xù)邊坡開挖。在進行第2級邊坡開挖后，局部位置發(fā)生了小范圍的溜坍，并且在K54+570-K54+600區(qū)段發(fā)生了坡面的貫通型裂縫，最寬處為3cm。為了防止邊坡變形的擴大和發(fā)展，在第2級邊坡出設(shè)施了反壓回填處理。

2.3.2 邊坡的監(jiān)測以及評價

（1）以邊坡變形情況為參考依據(jù)，在邊坡上合適位置鉆3個深測孔用于變形監(jiān)測，鉆孔及監(jiān)測情況。

（2）從鉆孔位移監(jiān)測結(jié)果可知，邊坡上部具有非常顯著的滑動情況，滑動面的深度15～20m，監(jiān)測最大位移量44～52mm。而下部3號孔沒有發(fā)生顯著的滑動。另外，在邊坡的上部位置具有多層的滑動面，滑動面處在強風(fēng)化以及中風(fēng)化層界面左右，滑坡垂直路線方向滑動，屬于蠕滑情況。

2.3.3 邊坡的失穩(wěn)處理

該邊坡屬于軟質(zhì)巖邊坡，為板型巖體，坡腳處在斷層破碎帶區(qū)域。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，具有非常厚的強風(fēng)化層。

受到強降雨以及外部載荷等影響，原有的坡體平衡受到了影響，從而造成滑坡問題（牽引式滑坡）。

2.3.4 邊坡治理方案設(shè)計

（1）邊坡穩(wěn)定性分析計算。對于該邊坡相應(yīng)資料以及監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，同時對于滑面抗剪強度參數(shù)實施計算。

利用傳遞系數(shù)法進行相應(yīng)斷面滑坡剩余下滑力的計算。

（2）邊坡治理方案設(shè)計。以所得不同斷面滑坡剩余下滑力的計算結(jié)果為依據(jù)，制定出該邊坡綜合治理方案為“抗滑樁+錨索+綜合排水”的模式。方案的具體設(shè)置內(nèi)容為：設(shè)置A、B、C三種不同類型的抗滑樁共43根，并且在樁上設(shè)置3根預(yù)應(yīng)力錨索，不同抗滑樁的具體參數(shù)如表1所示。

2.3.5 邊坡治理效果分析

通過抗滑樁對該邊坡坡腳實施必要的處理后對于邊坡實施了對應(yīng)的開挖，通過對該邊坡上3個深側(cè)孔進行觀測可知，治理后的邊坡沒有發(fā)生持續(xù)變形的情況，總的來說邊坡相對穩(wěn)定，邊坡治理取得了較好的效果。

表1 不同抗滑樁的具體參數(shù)設(shè)置

3 結(jié)束語

本文主要闡述了斷層破碎帶對于公路工程的影響，同時以案例分析了公路邊坡工程的治理措施。通過本文的介紹能夠?qū)鄬悠扑閹鹿愤吰鹿こ淌┕ぬ峁┮欢▍⒖己蛶椭瑢τ诠方ㄔO(shè)具有非?，F(xiàn)實的意義。