公路高邊坡滑坡治理與加固分析

甄建樹

(甘肅威遠(yuǎn)路業(yè)有限公司,甘肅 定西 743000)

0 引 言

在公路建設(shè)過程中,會(huì)受地質(zhì)因素、施工因素及浸水因素導(dǎo)致出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象,不僅耽誤施工進(jìn)度,嚴(yán)重的話可能對(duì)周圍的河流和交通等造成影響,如堵塞河流,中斷交通等,甚至可能摧毀周圍的房屋建筑,危害居民的生命安全?；诖?要保證公路建設(shè)的安全性,把控施工進(jìn)度,提高施工質(zhì)量,還需重視滑坡問題。對(duì)造成滑坡問題的具體原因進(jìn)行分析,以便制定有針對(duì)性的措施進(jìn)行解決。

1 路基高邊坡滑坡的形成和特點(diǎn)

路基高邊坡滑坡的形成,其形態(tài)特征和結(jié)構(gòu)都是完整的。在公路建設(shè)過程中,路基開挖是重要的施工環(huán)節(jié)。在進(jìn)行路基開挖時(shí),會(huì)對(duì)坡頂造成擾動(dòng),這種情況下,加上坡體自身的重力,可能會(huì)出現(xiàn)明顯下沉的現(xiàn)象,坡體下沉?xí)茐钠麦w的整體結(jié)構(gòu),從而出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,坡腳附近的地面較大的橫向位移并微微隆起,并隨著坡頂裂縫的開展和坡腳側(cè)向位移的增加最終形成了滑坡?；绿幜芽p間隙清晰,滑動(dòng)面、滑床、滑體位于公路的右側(cè),滑動(dòng)方向和公路方向大體呈現(xiàn)垂直的狀態(tài)。若是該公路工程在進(jìn)行施工時(shí),出現(xiàn)滑坡的地方土質(zhì)以砂質(zhì)為主,那么整個(gè)滑床就會(huì)是砂質(zhì)板巖,這種情況下,就會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)總體呈現(xiàn)出直線型狀態(tài),使得前后部坡度較大[1]。另外,滑體若是都為砂質(zhì)板巖,會(huì)使得其中含有大量的泥沙,泥沙的混雜導(dǎo)致整個(gè)滑體的土質(zhì)比較松散,會(huì)使坡體下滑的速度加快,造成更加嚴(yán)重的后果。

2 公路建設(shè)中產(chǎn)生高邊坡滑坡的原因分析

滑坡是因公路邊坡失穩(wěn)造成,而造成邊坡失穩(wěn)的原因有:首先,在公路建設(shè)過程中,出現(xiàn)了邊坡高度增大或者坡頂荷載增加的情況,導(dǎo)致破體內(nèi)的切應(yīng)力發(fā)生了變化,這種情況下,就會(huì)使土體內(nèi)部的切應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度,引起滑坡;其次,在公路建設(shè)時(shí),若遇到暴雨天氣,或者發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害(如地震),那么,雨水的侵入和土體的震動(dòng)都會(huì)對(duì)抗剪強(qiáng)度造成影響,使其小于土體內(nèi)部的切應(yīng)力,導(dǎo)致邊坡不穩(wěn),引起滑坡;例如,在國(guó)道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程中,造成國(guó)道212線K170+100處(距漳縣分水嶺觀景臺(tái)1 km)發(fā)生山體滑坡的主要原因就是持續(xù)降雨,導(dǎo)致道路中斷,滑坡體滑塌擁堵至K171+200～300處,使得此區(qū)間內(nèi)滯留車輛19輛,人員31人。最后,公路在建設(shè)過程中會(huì)涉及到材料的運(yùn)輸,相關(guān)車輛在進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)若沒有進(jìn)行有效規(guī)范,可能對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度造成影響,引起滑坡。

2.1 地質(zhì)原因

造成路基高邊坡滑坡的重要因素之一是地質(zhì)原因,在進(jìn)行公路建設(shè)時(shí),若該地段的地質(zhì)構(gòu)造比較松散,巖石的性質(zhì)比較脆弱,那么在落實(shí)實(shí)際的施工作業(yè)時(shí),整個(gè)巖土體的荷載能力將會(huì)很難支撐公路的主體。這種情況下,加上在對(duì)公路進(jìn)行施工時(shí)會(huì)涉及到相關(guān)機(jī)械設(shè)備,機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中對(duì)發(fā)出振動(dòng),對(duì)巖土體造成震動(dòng)和擾動(dòng)影響,巖土體在震動(dòng)和擾動(dòng)過程中,會(huì)破壞原本的土體結(jié)構(gòu),使其出現(xiàn)分裂,從而引發(fā)破碎,如此,就會(huì)引發(fā)路基滑坡。滑坡情況一旦出現(xiàn),對(duì)公路建設(shè)的施工作業(yè)操作來說必然會(huì)造成影響。不僅不利于控制施工進(jìn)度,同時(shí)還無(wú)法有效保障施工質(zhì)量[2]。

2.2 施工原因

在對(duì)公路進(jìn)行施工時(shí),對(duì)原有的土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖和重塑是十分重要的環(huán)節(jié),在此過程中,會(huì)對(duì)巖土體造成比較大的擾動(dòng)。這種情況下,若是在擾動(dòng)的過程中忽略了對(duì)表層的加固處理工作,那么,極有可能造成土體上部的巖層失去支撐力。土體巖層的支撐力下降或消失,當(dāng)路基的邊坡承受重力時(shí),就會(huì)出現(xiàn)沿軟弱面整體滑動(dòng)的現(xiàn)象,使整個(gè)巖土體的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞,出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

2.3 浸水原因

在路基開挖的過程中,會(huì)對(duì)原有的土體巖石結(jié)構(gòu)造成破壞,這種情況下,會(huì)導(dǎo)致原本的坡體結(jié)構(gòu)失去平衡,如此,在重力壓力的作用下,就可能使整個(gè)坡體的巖層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。巖層存在裂縫現(xiàn)象,地表水就會(huì)下浸到巖體中,對(duì)整個(gè)坡體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖刷,使整個(gè)巖體出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,從而改變?cè)械纳狡陆Y(jié)構(gòu),使其失去平衡性。

3 公路路基高邊坡滑坡問題解決方案

在滑坡問題處治過程中,須遵循安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的基本施工原則,同時(shí)結(jié)合滑坡的整體狀況,針對(duì)工程的滑坡情況、滑坡特點(diǎn)、滑坡的形成進(jìn)行綜合性分析,采取對(duì)應(yīng)的專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案才能提升處治的有效性和施工的可行性。本項(xiàng)目適宜采用的解決方案有主要有放緩坡率、排水防治以及邊坡支擋加固等。

3.1 放緩坡率及排水防治

若是滑坡處的最大邊坡高度未超過30 m,且征地難度不大,那么在對(duì)滑坡進(jìn)行治理的過程中,可以采用放緩坡率的方法進(jìn)行處治。同樣以國(guó)道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程為例,造成其出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象的主要原因是持續(xù)降雨,在對(duì)其進(jìn)行解決時(shí),需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體病害情況來制定相關(guān)措施。針對(duì)K170+060～+186.5段左側(cè)填方邊坡而言,其邊坡坡率為1∶1.5,坡高10 m,可以采用預(yù)制拱形骨架進(jìn)行防護(hù),并在坡腳設(shè)置平臺(tái)的方式來放緩坡率(滑坡穩(wěn)定性劃分詳見表一),這里需要需要注意,平臺(tái)寬保持在2.5 m(含擋土板寬度)。另外,在進(jìn)行滑坡治理時(shí),還要考慮地表水和地下水的治理問題,要通過設(shè)置截水溝、排水溝疏導(dǎo)地表水,減少坡面沖刷和漫流;通過設(shè)置滲水盲溝、支撐盲溝、集水井等截排地下水,降低滑體中的地下水位[3]。如此,才能夠?qū)φ麄€(gè)高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行提升。如在K170+060～+186.5段,已經(jīng)采用預(yù)制拱形骨架進(jìn)行防護(hù)的基礎(chǔ)上,需要在樁頂平臺(tái)上設(shè)置平臺(tái)排水溝,以防止墻前坡面垮塌對(duì)樁穩(wěn)定性造成影響。在進(jìn)行排水溝設(shè)置時(shí),寬度要保障不小于3 m,平臺(tái)設(shè)置平臺(tái)排水溝并采用15 cm厚C15混凝土進(jìn)行硬化。另外,還要對(duì)樁前坡面進(jìn)行修整、夯拍,以保證坡面的平順和穩(wěn)定,要在坡面設(shè)置急流槽引排坡面匯水及樁板墻平臺(tái)排水溝匯水。

表1 滑坡穩(wěn)定性劃分

3.2 邊坡支擋加固

在對(duì)滑坡進(jìn)行治理的過程中,通過放緩坡率能夠使整個(gè)滑體的穩(wěn)定性得到有效的提升,但是針對(duì)部分滑體松散、斷裂曾較,或者邊坡的巖質(zhì)較為脆弱、輸送的坡體而言,在進(jìn)行施工時(shí),還需要采用邊坡支擋加固的方法來進(jìn)行解決,如利用擋墻、抗滑樁等來提高滑坡的抗剪力。在國(guó)道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程中,針對(duì)K170+060～+186.5段而言,除需要采取放緩坡率和防排水的手段進(jìn)行治理外,還需要采用路基回填+拱形骨架+錨索抗滑樁的綜合治理措施,而針對(duì)滑塌下邊坡影響段K171+240～292.7段而言,則需要采用左側(cè)上邊坡樁板墻預(yù)加固的處治措施。在進(jìn)行治理的過程中,其具體操作方法為:首先,要對(duì)K170+050～+200段挖除原填筑路基后對(duì)滑移路基進(jìn)行重新夯實(shí)填筑,為增加填筑后路基整體穩(wěn)定性,原坡面開挖臺(tái)階后采用分層加筋填筑。在此基礎(chǔ)上,為及時(shí)引排路基含水,樁后填土底部回填厚度不小于2 m的天然砂礫,匯水通過橫向排水管引至樁板墻泄水孔排出路基。填筑至原設(shè)計(jì)標(biāo)高后重鋪路面及恢復(fù)交安。其次,要在K170+060～+186.5 段左側(cè)填方邊坡坡腳平臺(tái)外緣設(shè)置錨索樁板墻,抗滑樁中心距路基左側(cè)外邊緣均為18.5 m;抗滑樁均采用直徑2.0 m抗滑圓樁,抗滑樁中心間距4 m。另外,在進(jìn)行抗滑樁施工時(shí),要采取鉆孔灌注混凝土方式施工,同時(shí),施工過程中還要注意坡體實(shí)施監(jiān)測(cè)。第三,要在K170+060～+186.5段進(jìn)行錨索抗滑樁施工(錨索樁板墻-抗滑樁配筋計(jì)算結(jié)果見表2),每孔錨索采用6φj15.24預(yù)應(yīng)力錨索,錨索為750 kN級(jí)的壓力分散型錨索,采用270級(jí)(1 860 MPa)環(huán)氧樹脂全噴涂防腐PE 鋼絞線,錨索長(zhǎng)度為35 m或40 m,其中錨固端長(zhǎng)10 m,自由端長(zhǎng)25 m或30 m。最后,針對(duì)滑塌下邊坡影響段K171+240～K171+292.7段而言,要在左側(cè)上邊坡設(shè)置樁板墻,在進(jìn)行設(shè)置時(shí),要保障抗滑樁中心距路基中心線均為14 m(距路基左側(cè)邊緣約8 m)。這里需要注意,抗滑樁要采用直徑1.5 m的抗滑圓樁,抗滑樁中心間距保持在3 m,樁間要布設(shè)擋土板。

表2 錨索樁板墻-抗滑樁配筋計(jì)算結(jié)果

3.3 滑坡治理施工的技術(shù)要點(diǎn)

在對(duì)高速公路的滑坡問題進(jìn)行治理的過程中,要想保證最終的治理質(zhì)量和效果,那么就應(yīng)該采取分級(jí)施工的方式。所謂分級(jí)施工,是指在結(jié)合滑坡路段的具體地質(zhì)情況等基礎(chǔ)上,將施工工序分為幾個(gè)等級(jí),為保證每個(gè)級(jí)層的施工質(zhì)量,需要在完成上一級(jí)施工并進(jìn)行檢驗(yàn)后再進(jìn)行下一級(jí)施工,即落實(shí)好放緩坡率工作后再進(jìn)行排水防治,然后再進(jìn)行支擋加固;另外,還要在進(jìn)行治理施工前,結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的情況,對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和分析,從而制定應(yīng)急措施[4]。最后,針對(duì)滑坡治理的施工技術(shù)要點(diǎn)來說,首先,為避免因?yàn)r青面老化導(dǎo)致路面脆弱,從而發(fā)生裂縫,破壞巖體的整體性和穩(wěn)固性,需要對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)救。例如,在定西公路局2020年G22青蘭高速公路十八里鋪至土家灣段養(yǎng)護(hù)工程中,就對(duì)上、下行線的銑刨罩面進(jìn)行了補(bǔ)救,補(bǔ)救位置共9段,補(bǔ)救方式主要為瀝青瑪蹄脂碎石面層和熱熔橡膠瀝青碎石封層;而針對(duì)沉陷情況而言,也對(duì)該路段的上、下行線共9段沉陷位置進(jìn)行了局部病害修補(bǔ),修補(bǔ)大小病害共119處,主要修補(bǔ)方法有:針對(duì)5 cm厚AC-16而言,采用瀝青混凝土,針對(duì)8 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對(duì)10 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對(duì)11 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對(duì)12 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎,另外還有貧混凝土修補(bǔ)基層和基層抗裂貼縫。其次,為提高公路運(yùn)營(yíng)的安全系數(shù),避免因發(fā)生交通事故對(duì)土體結(jié)構(gòu)造成震動(dòng)引起滑坡,相關(guān)人員在落實(shí)工作時(shí),就需要波形梁護(hù)欄的維修和管理工作引起重視,通過拆除舊的更換新的波形梁護(hù)欄的方式,來保證其功能發(fā)揮。例如,在定西公路局2020年G22青蘭高速公路十八里鋪至土家灣段養(yǎng)護(hù)工程中,對(duì)波形護(hù)欄調(diào)平455 m。定西公路局管養(yǎng)路段起點(diǎn)為定西巉口以東約10 km的十八里鋪,上行線起點(diǎn)樁號(hào) K1779+756,下行線起點(diǎn)樁號(hào) K1779+835,終點(diǎn)為土家灣隧道定西側(cè),樁號(hào)K1807+500,單幅里程共計(jì)55.409 km。例如,在G312線安全設(shè)施精細(xì)化提升工程中,相關(guān)人員在落實(shí)工作時(shí),就對(duì)波形梁護(hù)欄進(jìn)行了拆舊更新,共計(jì)拆除舊波形梁護(hù)欄1 862 kg,安裝新波形梁護(hù)欄共計(jì)19.226 km。另外,為保障波形梁護(hù)欄在安裝過程中的穩(wěn)固性,需要提高施工人員的專業(yè)技能。結(jié)合以上兩種施工技術(shù)重點(diǎn),在G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養(yǎng)護(hù)工程中,也進(jìn)行了重要的體現(xiàn)。G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養(yǎng)護(hù)工程,也體現(xiàn)出了公路養(yǎng)護(hù)的要點(diǎn)與重要性。平定高速公路是繼寶天高速公路之后甘肅省交通建設(shè)‘東部會(huì)戰(zhàn)’戰(zhàn)略中第二個(gè)標(biāo)志性工程。該項(xiàng)目由東西兩段組成,東段起于平?jīng)鍪袥艽h的羅漢洞,經(jīng)涇川、嵋峴、崆峒區(qū),止于甘寧界的沿川子,西段起于寧甘界靜寧縣司橋,經(jīng)靜寧、太平店、會(huì)寧、西鞏驛,止于定西市安定區(qū)的十八里鋪,接建成的巉柳高速公路。在對(duì)該路段進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)的過程中,工程內(nèi)容包含了高壓旋噴樁、瀝青混凝土橋面鋪裝及波形梁鋼護(hù)欄更換等[5]。

3.4 落實(shí)好公路養(yǎng)護(hù)工作

在對(duì)公路高邊坡進(jìn)行治理的過程中,養(yǎng)護(hù)工作是十分重要的內(nèi)容,通過對(duì)公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù),可以避免或者減少滑坡現(xiàn)象的發(fā)生概率。在對(duì)公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí),要注意養(yǎng)護(hù)要點(diǎn),如對(duì)公路沉陷處進(jìn)行補(bǔ)救,對(duì)老化的瀝青面進(jìn)行改善,對(duì)波形護(hù)欄進(jìn)行調(diào)整或更換等。另外,為保證公路養(yǎng)護(hù)工作能夠有效落到實(shí)處,需要制定完善的公路養(yǎng)護(hù)制度,以明確養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)、內(nèi)容和方式等,同時(shí)明確各個(gè)養(yǎng)護(hù)管理部門和管理人員的職責(zé)和義務(wù),促使他們能夠?qū)⒐佛B(yǎng)護(hù)工作認(rèn)真、負(fù)責(zé)地落到實(shí)處。從而為避免或者減少滑坡現(xiàn)象的發(fā)生概率,延長(zhǎng)公路的使用壽命等奠定良好的基礎(chǔ)。

表3 G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養(yǎng)護(hù)工程

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,滑坡問題是公路建設(shè)過程中最常見的問題,在進(jìn)行公路建設(shè)時(shí),若出現(xiàn)滑坡問題,不僅會(huì)中斷交通,影響通行,也可能會(huì)造成周圍的河流堵塞,已經(jīng)砸毀附近的住房,危害人們的生命安全?；谶@種情況,就需要對(duì)公路建設(shè)中的滑坡問題引起重視,通過對(duì)公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)來預(yù)防滑坡現(xiàn)象的發(fā)生,并通過采取放緩坡率及排水防治和邊坡支擋加固的手段來解決滑坡中遇到的問題,從而提高公路的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。