公路路基高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)措施

李 磊

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 610041)

0 前 言

我國(guó)地域相對(duì)廣闊且地形條件復(fù)雜,每個(gè)區(qū)域的地質(zhì)條件都有所差異,公路路基高邊坡常常存在著多樣性病害,如果無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效處理，就會(huì)影響到交通的安全性,因此，加強(qiáng)公路路基高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)是非常必要的。為了有效確保公路路基穩(wěn)定性以及安全性,需要采取較為合理的防護(hù)措施,合理設(shè)計(jì)公路路基邊坡的防護(hù)工作,以確保公路的暢通以及安全性。

1 路基高邊坡影響因素及防護(hù)設(shè)計(jì)措施

1.1 路基高邊坡影響因素

1.1.1 自然因素

1)地質(zhì)情況。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為活躍的區(qū)域邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較差,容易發(fā)生崩塌以及滑坡等問(wèn)題。區(qū)域節(jié)理裂隙以及巖層產(chǎn)狀對(duì)于邊坡的破壞具有控制作用,某些巖面和斷層節(jié)理是破壞面的主要組成部分,這會(huì)嚴(yán)重影響到邊坡穩(wěn)定性,所以需要了解地質(zhì)構(gòu)造相應(yīng)特性。

2)地形地貌情況。邊坡受到破壞情況和內(nèi)部應(yīng)力具體分布情況具有直接關(guān)系,而應(yīng)力分布常常會(huì)受到地形地貌的影響。邊坡破壞與其形狀以及坡度有著緊密聯(lián)系,若是邊坡具有比較大的高度并且相對(duì)陡峭,坡體軟弱面就會(huì)處于臨空狀態(tài),上層巖土體穩(wěn)定性較差,容易引發(fā)坡體的破壞。

3)地層巖性。除了上述因素外,地層巖性也會(huì)對(duì)邊坡破壞產(chǎn)生相應(yīng)影響,不同時(shí)期、不同成因的地層具有不同性質(zhì)(物理化學(xué)性質(zhì)、物理力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)等),都會(huì)對(duì)邊坡破壞造成影響?？偟膩?lái)說(shuō),地層巖性能夠?qū)吰缕麦w形成以及穩(wěn)定性具有控制作用,對(duì)于破壞形式具有非常明顯的區(qū)域差異性。

4)地下水以及降雨。地下水情況會(huì)在很大程度上影響邊坡穩(wěn)定性,其中地面徑流以及降水是最為關(guān)鍵的因素。通過(guò)地下水的不斷作用可以在土體裂縫中產(chǎn)生動(dòng)水壓力以及靜水壓力,直接降低土體摩力,從而產(chǎn)生較大下滑力。同時(shí),通過(guò)地下水的作用能夠使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生軟化,從而造成土體強(qiáng)度的下降；降雨的持續(xù)積累會(huì)對(duì)地下水造成補(bǔ)給,從而降低土體的強(qiáng)度以及孔隙水壓力。在降雨相對(duì)集中的區(qū)域具有嚴(yán)重的沖刷問(wèn)題,會(huì)造成土體強(qiáng)度下降而引發(fā)破壞。

1.1.2 人為因素

在高邊坡設(shè)計(jì)時(shí)若是對(duì)相應(yīng)因素考慮不夠全面,就非常容易引發(fā)坡度的不合理,導(dǎo)致邊坡防護(hù)以及加固很難發(fā)揮作用,造成邊坡的破壞。另外,如果沒(méi)有遵照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行施工，也會(huì)對(duì)邊坡防護(hù)造成影響。

1.2 公路路基高邊坡防護(hù)措施

1)加強(qiáng)所在區(qū)域地質(zhì)資料的收集。在進(jìn)行公路路基施工設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)、最重要的工作內(nèi)容之一就是對(duì)所在區(qū)域?qū)嵤┏Ｒ?guī)性的布孔勘測(cè)。特別是對(duì)于巖層相對(duì)復(fù)雜且黏土覆蓋層變化較大的區(qū)域來(lái)說(shuō),為了確?？睖y(cè)的準(zhǔn)確性,更是要在挖方區(qū)域加大布孔的密度,確保能夠獲取不同地質(zhì)巖層的資料,保證地質(zhì)資料的全面性以及精準(zhǔn)度。在公路路基高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮地質(zhì)構(gòu)造情況、邊坡所處位置、巖土性質(zhì)等。同時(shí)要針對(duì)不同邊坡實(shí)施分段設(shè)計(jì),按照具體情況選定針對(duì)性防護(hù)形式(漿砌片石護(hù)坡、干砌片石護(hù)坡、水泥砂漿抹面護(hù)坡等),從而得到較為充足的設(shè)計(jì)依據(jù),保證設(shè)計(jì)的有效性。

2)噴射混凝土技術(shù)防護(hù)設(shè)計(jì)措施。總的來(lái)說(shuō)可以將噴射混凝土技術(shù)分為錨噴技術(shù)以及素噴技術(shù)兩種類型,素噴技術(shù)主要應(yīng)用于表層相對(duì)松散的風(fēng)化巖面,能夠?qū)ζ旅嫦鄬?duì)松散的顆粒實(shí)施穩(wěn)固,能夠有效確保行人以及行車的安全性。需要注意的是,對(duì)于容易發(fā)生失穩(wěn)或者可能發(fā)生滑坡以及塌方等邊坡破壞較為嚴(yán)重的情況來(lái)說(shuō),還需要采取其他相應(yīng)措施來(lái)控制邊坡的變形以及強(qiáng)度。

而對(duì)于容易發(fā)生滑坡或者存在較多碎石土以及巖石土的山體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),可以通過(guò)錨噴技術(shù)預(yù)防早期滑坡?？梢酝ㄟ^(guò)錨桿對(duì)山體滑動(dòng)實(shí)施約束,通過(guò)錨桿能夠?qū)瑒?dòng)體固定到山體之上,可以在滑動(dòng)體表面錨頭上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)之后進(jìn)行混凝土噴射。錨噴技術(shù)主要應(yīng)用于滑動(dòng)層不是較厚,滑動(dòng)區(qū)域面積較始終的區(qū)域。利用錨噴技術(shù)能夠在滑動(dòng)體表面形成鋼筋混凝土的板體結(jié)構(gòu),同時(shí)能夠?qū)λ缮r石實(shí)施固定,能夠加強(qiáng)滑坡的治理。

3)預(yù)制塊鋪砌防護(hù)設(shè)計(jì)措施。若是地質(zhì)條件較好,可以采取不同類型邊坡防護(hù)的情況下,可以采用所在區(qū)域較為常用的建筑材料作為防護(hù)材料,在應(yīng)用以及運(yùn)輸方面有效降低工程成本。從現(xiàn)階段來(lái)看,預(yù)制塊鋪砌防護(hù)是公路路基建設(shè)中應(yīng)用較多的防護(hù)方式,此防護(hù)方式的施工相對(duì)便利,并且預(yù)制塊的規(guī)格相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,具有比較整齊的外觀,但是預(yù)制塊鋪砌防護(hù)的造價(jià)相對(duì)較高,一定程度上限制其應(yīng)用。

2 公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 案例概況

某公路路基邊坡總體長(zhǎng)度為140 m,該公路山體邊坡的坡度范圍為30°～50°。對(duì)于該公路巖土工程進(jìn)行勘測(cè)分析可知,此公路所在區(qū)域地形地貌較為復(fù)雜,但主要表現(xiàn)為丘陵、平原以及山嶺重丘區(qū)等。公路所在區(qū)域地形較為穩(wěn)定,并沒(méi)有發(fā)生滑坡、崩塌、巖溶以及采空等地質(zhì)問(wèn)題,各個(gè)自然邊坡的穩(wěn)定性相對(duì)較好。但在進(jìn)行路基邊坡開(kāi)挖時(shí)若不采取必要的防護(hù)措施就非常容易造成邊坡發(fā)生失穩(wěn)的問(wèn)題,嚴(yán)重情況下會(huì)發(fā)生坍塌情況以及大規(guī)模的滑坡問(wèn)題。所以一定要進(jìn)行有效的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì),防止發(fā)生路基邊坡滑坡或者崩塌等問(wèn)題。

2.2 地質(zhì)情況以及邊坡穩(wěn)定性分析

2.2.1 地質(zhì)情況

1)巖土層特性分析。從地質(zhì)勘測(cè)情況可知,案例公路所在區(qū)域邊坡覆蓋層主要為黏性土,所建設(shè)公路區(qū)域以及沖溝區(qū)域覆蓋層具有第四系填土以及沖積土,下伏基巖是寒武系黃洞口組砂巖。邊坡最主要的是強(qiáng)風(fēng)化砂巖,按照不同的力學(xué)特性可以將其分為兩個(gè)亞層,屬于比較容易破碎的巖層,巖體的基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。

2)邊坡巖土層物理參數(shù)設(shè)定。通過(guò)地質(zhì)勘察能夠獲取邊坡巖土層物理參數(shù),具體如表1所示。

表1 巖土層物理參數(shù)

2.2.2 邊坡穩(wěn)定性分析

1)K5+640～K5+780段邊坡情況。該區(qū)域邊坡下側(cè)為42 m高的平臺(tái),邊坡高度在15 m左右,上部坡度接近1∶1,下部坡腳直高約5 m。此邊坡上部覆蓋的為素填土層(約1.5 m厚),上部為強(qiáng)風(fēng)化砂巖層,邊坡巖土主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。坡面和巖層形成反向斜坡,具有較好的穩(wěn)定性。但是在邊坡上的素填土存在著坍塌的風(fēng)險(xiǎn),要對(duì)其進(jìn)行有效處理。

2)2K5+640～K5+780段邊坡情況。此段公路涉及到山體區(qū)域,所以要開(kāi)挖高度約6～11 m的臨空面,因此要實(shí)施必要的支擋。該區(qū)域邊坡主要覆蓋強(qiáng)風(fēng)化砂巖2以及中風(fēng)化砂巖層,一旦發(fā)生邊坡的變形破壞就會(huì)產(chǎn)生巖層狀的滑動(dòng),所以需要根據(jù)直線滑動(dòng)法剩余下滑力設(shè)計(jì)支擋結(jié)構(gòu),同時(shí)可以通過(guò)圓弧形滑動(dòng)法進(jìn)行邊坡變形安全情況的計(jì)算。

2.3 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

K5+640～K5+780段邊坡主要屬于巖質(zhì)邊坡,最高的開(kāi)挖深度達(dá)到了30 m,邊坡防護(hù)等級(jí)為一級(jí)。為了能夠確保路基開(kāi)挖后邊坡的穩(wěn)定性,需要采取相應(yīng)措施實(shí)施邊坡的防護(hù),可以采取如下措施。

1)K5+640～K5+780段左邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)措施。根據(jù)地質(zhì)情況以及邊坡區(qū)域特點(diǎn),可以將該區(qū)段左側(cè)邊坡防護(hù)措施設(shè)計(jì)為通過(guò)樁板式擋墻實(shí)施支擋,樁板式擋墻的具體指標(biāo)如表2所示。

表2 樁板式擋墻的具體指標(biāo)

邊坡下側(cè)的強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡可以通過(guò)土釘墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。對(duì)于2～6號(hào)樁來(lái)說(shuō),因?yàn)闃兜拈L(zhǎng)度較長(zhǎng),樁下側(cè)的砂巖層相對(duì)較薄,可以在此位置外部設(shè)置漿砌片石擋墻實(shí)施支護(hù)。另外,可以在坡根部種植藤本類植物(例如牽牛花、爬山虎等),能夠更好地對(duì)坡面進(jìn)行綠化。同時(shí),此處可以通過(guò)原有下級(jí)平臺(tái)排水系統(tǒng)進(jìn)行排水,能夠有效節(jié)約投資成本。

2)K5+640～K5+780段右邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)措施。為了能夠避免邊坡開(kāi)挖過(guò)程對(duì)山體造成的破壞,可以在此區(qū)域邊坡下側(cè)設(shè)置矩形抗滑樁實(shí)施支擋。根據(jù)該區(qū)段具體情況可以將此抗滑樁設(shè)置為1.25 m×1.8 m,樁距控制在3.5 m,樁頂?shù)降孛娴木嚯x約7 m左右。對(duì)于樁頂來(lái)說(shuō),可以按照1∶1的比例進(jìn)行削坡且通過(guò)錨桿格構(gòu)梁實(shí)施加固。由于削坡之后坡面屬于強(qiáng)風(fēng)化砂巖層,因此，可以通過(guò)六棱磚植草實(shí)施坡面的綠化以及防護(hù)。另外,為了確保此處邊坡的有效排水,要在邊坡上部設(shè)置截水溝,利用急流槽接到道路進(jìn)行排水。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要闡述公路路基高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)措施,同時(shí)以具體案例分析了公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用。通過(guò)本文的介紹能夠?qū)Ω哌吰路雷o(hù)設(shè)計(jì)提供一定參考和幫助。

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