摘要:笔者通过多年在高速公路病害防治的实践总结,根据各种病害的特点,对滑坡与高边坡病害防治原则和防治技术进行了详细的阐述。
关键词:滑坡;高边坡;病害;防治措施
滑坡和高边坡病害的防治,实质上是一个采用工程措施保持或恢复边坡自身平衡的过程。在山区高速公路建设中,大量自然边坡被人为改造后,部分会出现或可能出现整体或局部失稳变形现象,危及路基构筑物安全,此时就须对边坡进行治理。在高速公路病害防治中和在公路深挖方路段,根据病害的特点,需要从以下几个方面着手:
一、高速公路滑坡与高边坡病害的防治原则
在公路深挖方路段,病害的防治需要从以下环节着手。
1.1 在公路立项阶段,山岭重丘区公路建设项目的深挖方路段高边坡的加固和防护标准应相应地提高,把公路边坡的长期稳定性和对山区生态环境的综合治理有机结合起来;
1.2 在公路设计阶段,加强地质调查,合理选线,尽量避开不良的地质体,无法绕避的则对有可能出现的边坡病害提前预防和治理;
1.3 在公路施工阶段,采取合理的施工方法和顺序,及时对边坡进行加固和防护。
防治措施的选择与技术经济效应、勘测工作深度、施工方法、施工顺序等各方面因素和条件有关。一般应遵守下列原则:①以防为主,尽量绕避;②对症下药,综合治理;③早下决心,及时处理;④力求根治,杜绝后患;⑤经济合理,安全可靠。
对于大型复杂的边坡危害,选线时应尽量绕避,确实无法绕避的,应采取合理的综合治理措施。对于每一个边坡危害,应详细边坡病害的类型及其工程水文地质特征,控制主要破坏因素,综合考虑,合理运用各种治理措施。
二、设计参数的选取
在病害防治设计中,设计参数的选取时相当重要的,它直接关系到治理工程的安全和经济指标。一般来说,滑坡的滑带一般依附于坡体内的软弱夹层、构造面或软、硬岩的接触面生成。影响滑带参数的因素有:
①边坡病害的变形阶段。②边坡目前的稳定性。③勘测季节。④试验方法。⑤治理工程对病害的影响。⑥考虑在治理工程使用年限内可能出现的最不利条件下设计参数变化。
由于滑坡较薄,取样困难,重塑土与原状土的剪切值差别较大,或因滑带内含有粗粒物质,在进行剪切试验时因剔除而影响试验结果等,在工程实践中确定抗剪度指标时,多采用反算法,剪切试验的结果可作为参考值。当以下几种情况下进行滑带指标反算时,应结合滑坡的各种影响因素对反算结果进行适当的调整。
2.1 在边坡未开挖或未开挖完成之前,滑带未完全形成,此时虽可以通过地质勘察查清潜在滑动带的位置,但无法确定坡体开挖完成后滑坡的稳定度;
2.2 旱季进行滑坡勘察时,其稳定性较高,反算时要充分考虑雨季稳定系数的降低;
2.3 考虑人类工程活动对滑坡的稳定有影响。
三、治理工程措施
随着大规模高速公路建设的开展,滑坡与边坡病害的治理也形成了一套成熟的、以新型支挡结构为主的成套治理工程技术,主要从三个方面考虑:①利用外力抵消平衡下滑力即增加滑体的抗滑力;②增加滑带的抗剪强度;③减小下滑力。一般采用减、锚、挡、固、疏等手段,即刷方减载与锚固支挡的结合,辅以截排地表水、疏排地下水措施。在选用时应根据具体情况综合考虑,以求达到最佳的经济技术成果。
3.1 一般高陡坡的加固工程浩大,为减小加固工程,取得合理的经济效果,多考虑稳固坡脚、减低分级平台高度、加宽平台宽度、放缓边坡坡率等刷方减载措施。不稳定边坡受控于边坡体内的软弱夹层,一般倾角较缓,通过刷方完全清除不稳定体较为困难,但可减小下滑力,因此刷方减载与加固工程常常配合使用。
3.2 预应力锚索
预应力锚索是一种承受拉力的杆状构件,通过钻孔钢绞线或高强度钢丝锚固于深部的稳定地层中,并在被加固边坡表面通过张拉产生预应力,从而达到使加固体稳定和限制其变形的目的。
3.3 抗滑桩
抗滑桩在滑坡体上挖孔设桩,避免大开挖而破坏其整体稳定,桩身嵌固在滑动带以下的稳固地层内,以抗衡滑坡体的下滑力。预应力锚索抗滑桩由于改变了普通抗滑桩不合理的悬臂受力状态,从而可大幅度地降低工程造价,节省钢材和水泥等材料,经济效益十分显著。滑坡设置一般抗滑桩后,仍要产生一定的变形,当滑坡体上或前缘处有重要建筑物时,不允许产生大的变形,这就限制了抗滑桩的使用范围。而预应力锚索抗滑桩则属于主动式受力结构,通过锚索在桩头施加一预应力,根据需要主动限制滑坡的变形量。
3.4 锚杆
锚杆按锚固方式一般分为机械锚固、黏结锚固、摩擦式锚固等,但工程上常见的一般为全长锚固的水泥砂浆锚杆。锚杆主要用于稳定岩质边坡的坡面防护,具有施工快捷、布置灵活、造价低廉等优点。
3.5 灌浆加固
边坡开挖之前,预先在自然坡面上打孔注水泥浆,对坡体进行加固。但因灌浆效果不易评价,应用时一般只作为辅助工程。
3.6 排水措施
排水措施分为地表水和地下水。地表水的目的是把滑坡区以上山坡来水截排不使其流入滑坡区,把滑坡区的降水及地下水出露部分通过人工沟槽尽快排出滑坡区;地下排水措施可以起到截断补给滑带的水源、降低地下水位,减小滑带上的孔隙水压力,提高其抗剪强度等作用。
四、工程措施的合理配置
在选用抗滑或预应力锚索抗滑桩时,主要考虑两种因素:一是抗滑桩的位置,一般情况下,抗滑桩应成排地布置在滑坡体前缘抗滑段位置,以充分利用桩前岩土的抗力,在特殊情况下或因施工条件限制才考虑其他部位。在治理规模大的坡体病害时,很少使用单一的工程措施,往往是各种治理工程措施组合使用。目前,桩—锚组合结构在边坡加固中大量使用,实践证明是经济合理的,种种组合充分发挥了两种治理措施的优点,同时又弥补了各自的不足。
五、坡面防护技术
5.1 坡面防排水措施
防排水设计措施是保证边坡稳定的关键因素之一。边坡岩石破碎、裂缝发育,地下水一般由地表补充,所以坡面防排水措施十分必要。为此考虑到两个措施:一是在边坡周界外围根据边坡坡形设置截水沟;二是在坡面平台设置排水沟。
5.2 喷射混凝土防护
坡面喷混凝土分为普通喷射、挂网喷射和钢纤维喷射三种。喷射混凝土适用于风化严重的岩质边坡;深路堑经预裂光爆后,形成的多台阶高边坡;成岩作用较好的黏土岩边坡也可采用喷锚加固。
5.3 边坡格构防护
格构加固技术是利用浆砌片石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护,并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索,然后通过锚索传递给稳定地层,从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。边坡格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴。可随坡就势等显著优点,并且框格内视情况可挂网、植草、喷射混凝土进行防护,也可用现浇混凝土板进行加固。
5.4 坡面植被防护
坡面植被防护可分为植被坡面防护、土质边坡植被防护、岩石边坡植被防护。其植被护坡功能主要通过植被的力学效应和水文效应来体现;目前用于土质边坡的植被防护技术主要有以下几种:①阶梯植被;②框格植被;③穴播或沟播;④液压喷薄;⑤植生带;⑥绿化网;⑦土工网垫。岩石边坡不同于土质边坡,目前常用的植被护坡方法无法应用于岩石边坡,厚层基材喷射植被护坡技术则通过在坡面喷附一层结构类似于自然土壤且能够贮存水分和养分的植物生长所需的基层材料,解决了岩石边坡无法生长植物的难题。
结束语
由于复杂的地形地质条件,滑坡与高边坡工程始终是山区铁路和公路建设中一个重大工程地质问题,因此加强滑坡和高边坡病害的防治研究,不仅将对高原山区公路交通基础设施建设与生态环境保护协调发展有重要意义,也将对我国地质灾害防治理论以及防治技术的发展产生积极作用。
参考文献
[1]吴辉;;贵州山区高速公路边坡滑坡灾害及治理措施[J];贵州科学;2007年S1期
[2]占红莲;俞永华;杨晓华;;高速公路路堑高边坡的稳定性评价及设计方法[J];公路交通科技(应用技术版);2007年10期
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