探討高邊坡滑坡及防護(hù)技術(shù)

文／方光輝 浙江金路交通工程有限公司 浙江臺(tái)州 317300

引言：

交通建設(shè)在不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，也帶來了很多的環(huán)境問題。通過對(duì)我國現(xiàn)階段的一些基礎(chǔ)性開發(fā)建設(shè)工程進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)仍然存在著很多的地質(zhì)災(zāi)害問題，而對(duì)其中所有問題進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，高邊坡滑坡現(xiàn)象在基礎(chǔ)性開發(fā)建設(shè)過程中頻繁出現(xiàn)，而且所造成的危害也十分的嚴(yán)重。由于人為的破壞，導(dǎo)致很多地區(qū)的樹木資源流失嚴(yán)重。對(duì)于地下礦產(chǎn)資源的過度開采，也導(dǎo)致了很多地區(qū)出現(xiàn)了水土流失的現(xiàn)象，從而使得很多地質(zhì)工程在建設(shè)工作的過程當(dāng)中容易出現(xiàn)高頻和滑坡的現(xiàn)象。尤其是當(dāng)進(jìn)行高速公路以及鐵路等諸多工程建設(shè)時(shí)，高邊坡滑坡現(xiàn)象尤為頻繁?；聦?shí)際上就是由于重力的作用，或者是坡面排水未處理好 的影響，導(dǎo)致斜坡上的土體或者巖石出現(xiàn)了下滑現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)高邊坡滑坡現(xiàn)象時(shí)，往往會(huì)對(duì)工程造成致命性的傷害，而且會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)造成一定程度的影響[1]。

1、工程概況

杭紹臺(tái)高速公路工程紹興金華段第HST-TJ05 標(biāo)段(K49+240～K61+040)位于緩坡丘陵及沖積平原，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，山高坡陡、地形起伏較大。本路段地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境復(fù)雜，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，邊坡巖體結(jié)構(gòu)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，影響邊坡穩(wěn)定。路塹開挖后，坡面巖土在雨季容易呈現(xiàn)飽水狀態(tài)，導(dǎo)致坡面產(chǎn)生滑塌、崩塌，甚至邊坡整體失穩(wěn)。

2、高邊坡滑坡原因分析

導(dǎo)致高速公路邊坡失穩(wěn)破壞的原因主要有自然、人為兩種因素,尤其在一些丘陵山區(qū)地帶,邊坡失穩(wěn)問題時(shí)有發(fā)生?？傮w而言,出現(xiàn)邊坡病害的原因主要集中在以下幾點(diǎn):一方面,對(duì)于邊坡防護(hù)措施的應(yīng)用缺乏合理性。現(xiàn)階段,在開展高速公路高邊坡防護(hù)工作期間,主要采用的方式是護(hù)面墻、擋土墻以及截水、排水工程。具體設(shè)計(jì)、施工期間,所使用的材料、技術(shù)過于簡單,使得防護(hù)工程與措施無法發(fā)揮作用。比如,所使用的砌筑材料強(qiáng)度達(dá)不到要求,或者是采用的擋土墻結(jié)構(gòu)不合理,上述因素都將導(dǎo)致邊坡病害的發(fā)生。另一方面,高速公路的邊坡設(shè)計(jì)不合理。部分設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)深路塹、高填方邊坡的設(shè)計(jì)引起重視,設(shè)計(jì)過程中,沒有針對(duì)現(xiàn)場的實(shí)際地形地勢、巖土狀況做出分析,如此一來便導(dǎo)致邊坡設(shè)計(jì)缺乏合理性。此外,一些設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí),過分關(guān)注路塹邊坡自身的施工問題,僅僅從邊坡的高低、坡度、寬度等方面做出分析,沒有考慮到實(shí)際的排水、氣候、環(huán)境等因素,因而導(dǎo)致邊坡設(shè)計(jì)不合理,甚至?xí)茐闹車纳鷳B(tài)環(huán)境。

3、高邊坡滑坡防護(hù)原則

3.1 預(yù)防為主原則

在高邊坡病害防治中，以預(yù)防為主，施工時(shí)應(yīng)盡量避開地質(zhì)災(zāi)害較大、易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地段，如施工中不能避開以上路段，應(yīng)盡量避免高填深挖，可采取開挖隧道的施工手段。

3.2 根治原則

在建設(shè)項(xiàng)目之前，要綜合考慮和仔細(xì)地分析城市道路高邊坡的主要原因，結(jié)合其產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的防治措施，以增強(qiáng)治理的針對(duì)性。在制訂了高邊坡治理與施工方案后，必須嚴(yán)格按相關(guān)程序進(jìn)行處理，以避免工程質(zhì)量問題的發(fā)生。

3.3 兼顧經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的原則

在城市道路高邊坡治理中，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)費(fèi)用及技術(shù)的選取。根據(jù)公路高邊坡施工的實(shí)際情況，采用科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方法，或提出幾種方案，綜合分析、科學(xué)地評(píng)價(jià)其技術(shù)含量、施工周期、施工流程和投資費(fèi)用，并從多種技術(shù)方案中選出最適合的技術(shù)[2]。

3.4 綜合治理原則

由于高邊坡病害的成因是復(fù)雜多變的，其發(fā)病機(jī)制也各不相同，因此，在高邊坡的病害治理中，必須把握好關(guān)鍵環(huán)節(jié)，消除主要因素，待消除主要因素后方可處理次要因素及其可能引發(fā)的病害，采取綜合性措施做好病害防治工作。在進(jìn)行病害治理時(shí)，要兼顧造價(jià)，確保其經(jīng)濟(jì)效益和增強(qiáng)工程的實(shí)用性。

4、高邊坡滑坡的防護(hù)技術(shù)

4.1 高邊坡變形控制

如何有效地控制高邊坡的變形，對(duì)于預(yù)防高邊坡的危險(xiǎn)，具有十分重要的意義。在開挖過程中，滑坡影響區(qū)域的巖土從松軟到松動(dòng)，再到滑移，絕非一日之功。由于構(gòu)成斜坡的巖石和土壤結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，當(dāng)斜坡發(fā)生塑性變形時(shí)，通常是不可逆的，當(dāng)斜坡發(fā)生松馳變形時(shí)，其拉力范圍就會(huì)隨著外部的影響而逐漸增大。在實(shí)際道路上，對(duì)具體的高邊坡進(jìn)行治理，必須從變形控制的觀點(diǎn)出發(fā)，做好相應(yīng)的預(yù)防工作。

4.1.1 主動(dòng)控制變形

對(duì)邊坡變形的最佳控制措施是采取主動(dòng)控制變形的方法，即采取主動(dòng)的人工措施，以達(dá)到對(duì)邊坡變形的積極控制。在工程措施中，應(yīng)盡可能采用預(yù)應(yīng)力錨桿作為主要方法。其次，施工人員還要考慮到整個(gè)和局部的穩(wěn)定性，高邊坡工程的邊坡相對(duì)較高，除結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層等不利的層位和平衡面外，還應(yīng)及時(shí)關(guān)注沿坡出現(xiàn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，特別是坡腳之外的其它可能的應(yīng)力集中點(diǎn)。然而，在實(shí)際施工中，由于預(yù)錨力的存在，使預(yù)錨力產(chǎn)生的附加預(yù)錨力對(duì)巖體的局部破壞是否會(huì)產(chǎn)生局部的破壞，而這種局部破壞會(huì)不會(huì)發(fā)展成整體的破壞，都是目前尚不清楚的問題。在大部分情況下，這樣的變形是很有好處的，但如果不考慮斜坡的具體情況，就會(huì)給斜坡的附加變形造成更大的負(fù)面影響，嚴(yán)重的話，還會(huì)造成新的問題。

4.1.2 變形控制施工工序設(shè)計(jì)

高邊坡的變形控制是工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。同時(shí)，在施工中要注意的問題也比較多，比如要盡量減少爆破，施工要結(jié)合天氣和地形條件，具體問題，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求，在施工中要注意的問題，要注意做好施工工藝的設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行分級(jí)穩(wěn)定，然后對(duì)坡腳錨固進(jìn)行預(yù)補(bǔ)。為了確保斜坡在施工中的穩(wěn)定性，在斜坡高度不高，并且具備一定的放坡條件的情況下，采用分層穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)。如果要便于自己的出行，就必須對(duì)各層邊坡按其穩(wěn)定的坡度進(jìn)行放坡，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的防護(hù)措施，在各層間留出一定的寬平臺(tái)。嚴(yán)格遵循開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)的原則施工。

其次，必須進(jìn)行分層開挖和分層錨固，在進(jìn)行邊坡控制工程時(shí)，如果邊坡高度太高，并且必須無條件地進(jìn)行放坡，就可以采用分層預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種方法不僅可以有效地保證邊坡的臨時(shí)性穩(wěn)定性，而且還可以保證整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性。在實(shí)際工程中，上述兩種方法均可有效地防止高邊坡的病害，但在控制時(shí)要具體問題具體分析。

4.2 擋土墻技術(shù)

當(dāng)前,邊坡防護(hù)治理工作中常見的擋土墻類型主要有重力式、懸臂式、扶壁式等形式。首先,對(duì)于重力式擋土墻防護(hù)技術(shù)而言,主要依靠墻體自身重力平衡土壓力,進(jìn)而提高邊坡的穩(wěn)定效果。在適用性方面,重力式擋土墻主要適用于一些小型的挖、填方邊坡,能夠有效避免邊坡滑動(dòng)問題。同時(shí),在一些非飽和土路基地段,或者是土質(zhì)邊坡路段,也有用到這一邊坡支擋形式。其次,對(duì)于懸臂式擋墻防護(hù)技術(shù)而言,主要結(jié)構(gòu)包括力臂、趾板、踵板等福分。相比于重力式擋土墻結(jié)構(gòu)而言,懸臂式擋土墻主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因而,在受力方面得到了顯著的改善,能夠抵抗土體的傾覆、滑移作用。在高速公路的一些高填方邊坡地段,這一結(jié)構(gòu)形式有著廣發(fā)難點(diǎn)應(yīng)用。同時(shí),在一些軟弱的邊坡中,也有用到懸臂式擋土墻防護(hù)技術(shù)[3]。此外,扶壁式擋土墻防護(hù)技術(shù)在高速公路邊坡工程中也有應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)類型主要由立板、趾板以及踵板、扶壁等部分組成,屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種。由于扶壁式擋土墻在斷面形式、尺寸大小方面有了較多的改善,因而能夠有效抵抗土體的傾覆、滑移作用。如果邊坡采用高填方施工形式,且填方高度在6m-12m 左右,可采用該形式的擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。除此之外,在一些非飽和土、軟弱土地段,也可采用該類型的防護(hù)措施。

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)

設(shè)計(jì)施工期間,通過將預(yù)應(yīng)力錨索插入到邊坡巖土層中,以起到防護(hù)加固的作用。需要注意的是,應(yīng)當(dāng)根據(jù)錨索的上、下作用順序,將上層的土壓力轉(zhuǎn)移到表層的混凝土框架上,以達(dá)到加固治理的目的。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的計(jì)算與設(shè)計(jì)期間,需要對(duì)邊坡巖體的實(shí)際情況做出分析,合理計(jì)算摩阻力、抗滑力以及正壓力等參數(shù)。邊坡施工期間,需要使用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù),在此過程中要結(jié)合使用的材料,合理確定錨索的剛度、強(qiáng)度等參數(shù)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索制作完成之后,施工人員要結(jié)合施工進(jìn)度,將錨索材料完好的放入到預(yù)先鉆好的錨孔之中。并防止出現(xiàn)錨索生銹、錨孔坍塌等問題[4]。在進(jìn)行錨索的投放期間,應(yīng)當(dāng)保證錨索的順直狀態(tài),不能發(fā)生彎曲、斷裂等各類問題。同時(shí),要防止錨索與孔壁之間出現(xiàn)嚴(yán)重摩擦的現(xiàn)象,以此提高波紋管、鋼絞線等材料的受力性能。

4.4 錨桿防護(hù)加固技術(shù)

采用錨桿防護(hù)加固技術(shù),首先需要借助錨桿懸吊作用。錨桿在穿越軟弱松動(dòng)的巖土體之后,通過將其有效的錨固在相對(duì)穩(wěn)定的巖土上,進(jìn)而可以提供一定的拉力作用,防止表層的巖土體發(fā)生滑移、塌落的問題。其次,該技術(shù)的應(yīng)用還具有擠壓加固的作用。錨桿在受力之后,會(huì)在附近區(qū)域形成壓縮區(qū)。通過對(duì)錨桿的排列方式做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與設(shè)計(jì),使得相鄰之間的錨桿結(jié)構(gòu)所形成的壓縮區(qū)有著良好的重疊效果,進(jìn)而增強(qiáng)邊坡的整體性能,提高邊坡結(jié)構(gòu)的承載能力。設(shè)計(jì)施工期間,應(yīng)重要考慮以下幾點(diǎn)要素:其一,合理選擇錨桿的長度。這一過程中,可以根據(jù)懸吊作用進(jìn)行錨固長度、加固長度等參數(shù)的計(jì)算。其二,在確定錨固長度的過程中,要確保破錨桿結(jié)構(gòu)能夠錨入到穩(wěn)定的地層中,計(jì)算時(shí)可以采用經(jīng)驗(yàn)法確定。其三,要確保錨固方式與錨桿直徑之間有著良好的適配效果,設(shè)計(jì)施工過程中,還要對(duì)砂漿與錨桿之間的粘結(jié)力進(jìn)行考慮。其四,為提高錨桿錨固的效果,可以開展錨桿拉撥試驗(yàn)。在開展混凝土噴射工作之前,可以采用錨桿的拉力計(jì)、扭力矩扳手等工具,對(duì)拉拔力進(jìn)行測定。其中,檢測數(shù)量應(yīng)當(dāng)按照每30～50m 長度進(jìn)行一組測試,或者是每300 根錨桿選取一組進(jìn)行測試。

4.5 植被護(hù)坡技術(shù)

4.5.1 框架植草護(hù)坡技術(shù)

首先,在進(jìn)行土質(zhì)開挖邊坡的防護(hù)治理工作期間,可采用此類型的防護(hù)技術(shù)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的制作方法有很多,較為常見的是錨桿框架護(hù)坡,施工期間需要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況對(duì)框架形狀做出調(diào)整,比如可以采用正方形、六邊形、拱形等形狀。施工時(shí),在灌注混凝土之后便可形成框架結(jié)構(gòu),通過在框架內(nèi)填充人工改良的土體,并播撒適宜當(dāng)?shù)貧夂虻牟莘N,以達(dá)到護(hù)坡作用。其次,對(duì)于巖質(zhì)邊坡而言,植被護(hù)坡技術(shù)也較為常用,使用時(shí)要保證坡比小于1:0.75。采用植被覆蓋路基邊坡，并根據(jù)具體情況采取鋪草皮、植草、植灌等方法，通過植物根系對(duì)邊坡進(jìn)行加固，防止在降雨、徑流沖刷下對(duì)邊坡造成破壞。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、土壤質(zhì)量等條件，選用合適的植物，以確保根系發(fā)達(dá)，固土、護(hù)坡、覆蓋度高、密度高。在其生長特征上，對(duì)成活率、綠期長、耐踐踏、易移植、易移植、易于后期養(yǎng)護(hù)、易于管理，且具有一定的抗性。在鋪草皮時(shí)，應(yīng)注意控制草皮的厚度，一般為10cm，根據(jù)施工條件，可選擇帶狀、塊狀的草皮。部分區(qū)域鹽堿化程度較高，選用植物時(shí)應(yīng)注意耐鹽堿特性。

4.5.2 生態(tài)混凝土技術(shù)

總體來看,植被型生態(tài)混凝土技術(shù)主要包含三個(gè)部分:其一,多孔混凝土;其二,適宜的填充材料;其三,表層土。對(duì)于多孔混凝土而言,主要由粗骨料、水泥以及細(xì)骨料等材料構(gòu)成,混合配制而成,為提高植被的成活率,需要使用高爐爐渣、硅灰等材料,對(duì)土體的酸堿性進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于多孔混凝土材料而言,主要起到骨架作用,并將骨架固定在巖面之上。填充材料以及表層土要具有良好的保水性能,且其中含有較多的肥料、有機(jī)質(zhì)等。

4.5.3 厚層基材噴射技術(shù)

該技術(shù)主要應(yīng)用于坡比不超過1:0.3 的邊坡防護(hù)治理工作中,該技術(shù)應(yīng)用期間,主要由錨桿、固定網(wǎng)提供加固作用,并結(jié)合邊坡實(shí)際情況,對(duì)具體材料做出調(diào)整?；?基質(zhì))混合物主要由綠化基材、植壤土組成,同時(shí)還要添加一定量的纖維等材料。該技術(shù)施工工藝相對(duì)簡單,并且造價(jià)成本較低,后期管理工作難度較小。因而,在目前的邊坡防護(hù)治理工作中有著相對(duì)廣泛的應(yīng)用。

4.6 加強(qiáng)排水處理

為提高邊坡工程的防護(hù)治理效果,在進(jìn)行高速公路設(shè)計(jì)施工期間,要做好排水工程。排水工程可細(xì)分為兩種方式:地表排水工程與地下排水工程。一方面,對(duì)于地表排水工程而言,可以有效防止邊坡出現(xiàn)滑移、沖溝或者是坍塌等類型的病害。一般來說,可以通過修建截水溝、平臺(tái)溝以及排水邊溝等工程,對(duì)地表水進(jìn)行排除。同時(shí),可以修建急流槽、跌水等排水設(shè)施。對(duì)于一些排水不暢的地段,可以采用截水溝、平臺(tái)溝等排水措施,除此之外還要新建一些護(hù)面墻墻面,并采用植草等方式進(jìn)行坡面保護(hù),避免雨水滲入到邊坡結(jié)構(gòu)中。需要注意的是,如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在較多的地表裂縫,或者現(xiàn)場土體較為松散,施工期間要對(duì)土體進(jìn)行夯實(shí)處理,以減少雨水下滲,提高邊坡的穩(wěn)定效果。另一方面,對(duì)于地下排水工程而言,主要目的是及時(shí)排除地下水,避免滑坡等病害的發(fā)生。設(shè)計(jì)、施工期間,主要采用的是泄水管、設(shè)置深層透水孔等方式。

4.7 坡面防護(hù)技術(shù)

目前,在公路路基邊坡面的治理中,采用了抹面、噴砂漿、注漿的方法。其主要技術(shù)措施有以下幾個(gè)方面:首先是鋪面保護(hù),通常用于軟巖層路塹邊坡,該邊坡容易被風(fēng)化,需要在坡面上設(shè)置抗風(fēng)化的保護(hù)層,以減少風(fēng)化。一般使用的是水泥灰漿等,其粉刷的厚度一般在3-7cm之間,可以在地面上涂上一層瀝青保護(hù)層,以防止出現(xiàn)細(xì)小的裂紋。第二種是噴水泥,噴水泥。該技術(shù)主要用于易風(fēng)化、節(jié)理裂縫發(fā)育的巖體,以阻止其持續(xù)風(fēng)化,確保邊坡具有足夠的穩(wěn)定性,避免滑坡和滑坡。雖然噴射混凝土施工簡單,可有效防止風(fēng)化,但施工費(fèi)用高、施工困難、施工困難,而且容易出現(xiàn)封堵水、崩塌等問題。第三種是干砌塊的保護(hù)。廣泛應(yīng)用于易風(fēng)化和嚴(yán)重破壞的邊坡保護(hù)。在砌體保護(hù)上,為滿足工程經(jīng)濟(jì)要求,又能較好地適應(yīng)坡體的變形,宜選用干砌塊結(jié)構(gòu)。而在水流作用下,干砌片石塊的細(xì)小顆粒會(huì)受到?jīng)_刷,從而造成較大的塌陷。它分為兩類:單層鋪砌和雙層鋪砌。在干磚砌塊保護(hù)下,必須用碎石等作為墊層或土工布,防止水流沖擊坡面土壤。第四種是砌塊碎石護(hù)坡。在水土流失較嚴(yán)重的土坡和剝落的軟巖邊坡中,通常采用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行保護(hù),以確保此項(xiàng)技術(shù)的效果得到最大程度的發(fā)揮。第五種是面壁防護(hù),也就是在斜坡上鋪上漿砌片石,它主要用于軟巖土層的邊坡,通常僅受其自身的重力作用,而側(cè)面的壓力很小。安裝時(shí),墻體必須與斜坡緊密結(jié)合,其厚度一般為0.4～0.6m,高度應(yīng)為1m 以上,墻體背面為耳壁,每10m 為一條伸縮縫,墻體上應(yīng)預(yù)留排水孔,并將上部封閉。

結(jié)語：

綜上所述，公路路基邊坡處治是工程建設(shè)中必須注意的問題,必須先查明其成因,然后再進(jìn)行具體的處理。通過對(duì)路基邊坡病害的治理,可以大大提高其使用年限,保障人民群眾的出行,推動(dòng)我國公路工程的發(fā)展。因此,有關(guān)方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路基邊坡的防治工作,在設(shè)計(jì)和施工中要嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)范,并在施工結(jié)束后采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施,盡可能地把邊坡的危害消滅在萌芽狀態(tài),并在病害發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,并采取相應(yīng)的對(duì)策,從而使公路工程得到更好的發(fā)展,從而保證其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。