高速公路邊坡水毀處治技術(shù)研究

蘇巍

一、工程概況

某高速公路N01標(biāo)段，起訖里程K0+000～K30+000，長30km。經(jīng)現(xiàn)場勘察可知，多數(shù)邊坡開挖作業(yè)已經(jīng)落實到位，局部路段正處于邊坡開挖階段，錨桿格梁、錨索格梁及人字形骨架防護(hù)在部分邊坡中得到應(yīng)用，但絕大部分僅采用草灌噴播的方式。沿線地形較為復(fù)雜，邊坡坡率相對較陡，開挖期間易發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。其中線路連接線中某橋梁施工狀況良好，多數(shù)預(yù)制作業(yè)工作已完成，但尚未組織預(yù)制結(jié)構(gòu)的架設(shè)作業(yè)。結(jié)合該橋梁現(xiàn)場建設(shè)情況可知，小樁號橋頭右側(cè)區(qū)域存在多次洪水浸泡的情況，經(jīng)研究探討后最終對橋頭處的設(shè)計方案作出調(diào)整，即增設(shè)14×20m橋梁，以便與成型的橋梁有效順接，減少水患對橋梁建設(shè)所帶來的不良影響。

二、工程地質(zhì)條件概述

通過對沿線施工區(qū)域的勘察可知，東部山體陡峭，坡度普遍達(dá)到30°左右，局部路段可達(dá)到45°及其以上。施工區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造清晰，但在構(gòu)造形態(tài)和方向方面均具有較為明顯的復(fù)雜性，沿線施工遇茶城斷裂等多處特殊地帶。地層類型方面，較普遍的有寒武系、泥盆系、石炭系、第四系等，土壤類型包含水稻土、旱地土等。從沿線施工區(qū)域的地質(zhì)情況較為良好，但仍需注意的是，局部路段存在滑坡、巖溶、采空區(qū)等特殊情況，同時現(xiàn)場降雨量豐富，需加強安全防護(hù)。

三、研究必要性

高速公路建設(shè)及運營環(huán)境欠佳，遇復(fù)雜地形區(qū)域時施工難度增加，不利于路塹高邊坡開挖作業(yè)的順利開展，加之雨水沖刷等方面的影響，邊坡失穩(wěn)概率大幅增加，以何種方式做好邊坡防護(hù)工作至關(guān)重要。鑒于高速公路工程中常出現(xiàn)高邊坡水毀滑坡的情況，有必要圍繞其成因及處治技術(shù)展開探討，以便順利完成邊坡建設(shè)工作。

四、滑坡的成因及相關(guān)分析

1.滑坡的成因

經(jīng)六次強降雨后，受雨水持續(xù)性的沖刷與滲透作用，加之結(jié)構(gòu)面控制不到位，最終出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害，為典型的順層淺層土質(zhì)滑坡。

2.滑坡破壞的基本特征

滑坡發(fā)生后，將對現(xiàn)場地質(zhì)造成較明顯的破壞性影響，導(dǎo)致地質(zhì)條件較前期發(fā)生顯著變化?；娴恼龖?yīng)力和摩阻力均減小，滑坡體所具有的抗滑力逐步被削弱；孔隙水壓力的影響愈發(fā)明顯，在形成“水楔作用”后，導(dǎo)致原本存在于坡體處的裂隙進(jìn)一步擴(kuò)大，巖體大幅度失穩(wěn)。地表水持續(xù)性流動，使地下水難以維持穩(wěn)定狀態(tài)，可見地下水位提高，坡體的孔隙水壓力呈大幅度增加的變化趨勢，促進(jìn)邊坡的變形進(jìn)程，加大其變形覆蓋范圍和深度。受連續(xù)強降雨的影響，坡面聚集的雨水難以快速排出，且在時間延長之下其雨水聚集量持續(xù)增加，水體沿結(jié)構(gòu)面下滲，導(dǎo)致裂隙寬度和深度均有所加大，地下水產(chǎn)生明顯的強滲流作用，逐步構(gòu)成軟弱滑動帶，飽和土體的總量增加，在其自重作用下將使得滑動面向下滑移。

3.滑坡現(xiàn)狀及穩(wěn)定性分析

邊坡左側(cè)滑坡現(xiàn)象明顯，形成深度2m～4m不等的凹槽，雖然后續(xù)幾乎不會產(chǎn)生新的滑塌，但該處的頂部依然有較大的滑塌概率。邊坡右側(cè)臨空面失穩(wěn)，極容易出現(xiàn)更大范圍的滑坡現(xiàn)象。從現(xiàn)場調(diào)繪結(jié)果來看，右側(cè)坡面已經(jīng)存在裂縫，土體以疏松狀為主，原本植入的三維網(wǎng)草皮缺乏完整性，局部防護(hù)不到位，推測若后續(xù)依然存在強降雨天氣，則極容易再次發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。鑒于此，需采取行之有效的加固防護(hù)措施。

五、基于高速公路邊坡水毀的治理方案

1.方案比選

經(jīng)初步分析提出兩種方案，方案一：削坡減載+第二階錨桿加固+坡體排水；方案二：錨桿地梁+二三四五階錨索框架+已滑區(qū)噴錨+坡體排水。經(jīng)對比，方案一在實際應(yīng)用中涉及到的加固工作量相對較少，但刷坡工程量較大，需得到多臺大型機(jī)械的支持，設(shè)備占用大量空間，不利于現(xiàn)場既有交通的運營。對于已建成的高速公路而言，需要兼顧質(zhì)量、成本、既有交通運行狀況等方面的需求，最大限度減少對既有情況的影響，因此以原位加固的方式較為適宜，在做好原位加固作業(yè)后，可充分發(fā)揮出原始邊坡的地形優(yōu)勢，減小對現(xiàn)場交通的影響?？傮w來看，方案二更具可行性，其能夠減少對現(xiàn)場交通流的干擾，機(jī)械設(shè)備的使用量也得到有效的控制，在做好原位加固作業(yè)后，可以取得較顯著的應(yīng)用成果。

2.設(shè)計思路

（1）以現(xiàn)狀邊坡的危險情況為立足點，采取分段設(shè)計方法，劃分為已滑區(qū)（I區(qū)）；臨界滑動區(qū)（II區(qū)）：右側(cè)緊鄰滑坡區(qū)；相對穩(wěn)定區(qū)（III區(qū)）：邊坡右側(cè)較低區(qū)，以各區(qū)實際情況為立足點，對其采取針對性的處理措施。

（2）坡面排水設(shè)計方面，應(yīng)提高降雨期間地表水的疏通效率，對此可修筑排水溝和急流槽，共同排水。

（3）支護(hù)方面，重點考慮的是邊坡危險區(qū)，對其采取可行的加固措施，以免其在后續(xù)運營階段因雨水沖刷等因素的影響而出現(xiàn)坍塌破壞事故，具體采取錨桿地梁+錨索框架+錨噴的方式，通過各結(jié)構(gòu)的作用，形成綜合支護(hù)體系。

3.設(shè)計方案

（1）邊坡第一階原為護(hù)面墻，但經(jīng)使用后局部存在受損現(xiàn)象，需確定該處受損的部分并將其復(fù)原，再取邊坡較高的區(qū)域，于該處的護(hù)面墻上設(shè)置錨桿地梁。I區(qū)頂部通過設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿的方式加固，單孔拉力700kN，用素混凝土封閉，其它區(qū)域采用錨桿掛網(wǎng)噴錨的方式。II區(qū)邊坡陡度較大，存在范圍較大的易滑帶，對II區(qū)二、三、四、五階采取加固處理措施，即設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架，單孔拉力700kN，該區(qū)域的第五階頂部設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿框架錨桿，單孔拉力350kN。斷面的具體情況如圖1所示。

圖1 工程斷面示意圖

（2）I區(qū)坡面選擇的是錨噴防護(hù)的方式，以維持坡面的穩(wěn)定性，避免表層出現(xiàn)崩塌剝落的現(xiàn)象；III區(qū)兩側(cè)未加固區(qū)的坡面依然維持原狀，即三維網(wǎng)植草的方式。

（3）加強坡體排水，避免在強降雨天氣發(fā)生坡面雨水聚集現(xiàn)象。充分發(fā)揮出原截水天溝的作用，根據(jù)降雨量及邊坡排水特性對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚诘谌A滑坡區(qū)中下方修筑截水溝；根據(jù)III區(qū)M型邊坡凹槽的結(jié)構(gòu)特點，在該處設(shè)置1.4m寬的急流槽；而對于滑坡區(qū)凹槽處，依然采取修筑急流槽的方式，寬度設(shè)為1.2m，從而在強降雨天氣下給大量雨水的外排提供渠道，減少現(xiàn)場積水量。

六、結(jié)語

綜上所述，山區(qū)高速公路建設(shè)及運營存在其復(fù)雜之處，易受到現(xiàn)場地形條件、降雨等方面的影響，易發(fā)生不同程度的邊坡水毀問題。對此，需全面掌握現(xiàn)場情況，遵循因地制宜的原則，根據(jù)邊坡各段的實際情況匹配合適的處治技術(shù)，提高排水效率，以便維持邊坡的穩(wěn)定性。