高速公路滑坡與高邊坡病害的防治工學(xué)論文
摘要:筆者通過多年在高速公路病害防治的實(shí)踐總結(jié),根據(jù)各種病害的特點(diǎn),對(duì)滑坡與高邊坡病害防治原則和防治技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞:滑坡;高邊坡;病害;防治措施
滑坡和高邊坡病害的防治,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)采用工程措施保持或恢復(fù)邊坡自身平衡的過程。在山區(qū)高速公路建設(shè)中,大量自然邊坡被人為改造后,部分會(huì)出現(xiàn)或可能出現(xiàn)整體或局部失穩(wěn)變形現(xiàn)象,危及路基構(gòu)筑物安全,此時(shí)就須對(duì)邊坡進(jìn)行治理。在高速公路病害防治中和在公路深挖方路段,根據(jù)病害的特點(diǎn),需要從以下幾個(gè)方面著手:
一、高速公路滑坡與高邊坡病害的防治原則
在公路深挖方路段,病害的防治需要從以下環(huán)節(jié)著手。
1.1 在公路立項(xiàng)階段,山嶺重丘區(qū)公路建設(shè)項(xiàng)目的深挖方路段高邊坡的加固和防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相應(yīng)地提高,把公路邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和對(duì)山區(qū)生態(tài)環(huán)境的綜合治理有機(jī)結(jié)合起來;
1.2 在公路設(shè)計(jì)階段,加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查,合理選線,盡量避開不良的地質(zhì)體,無法繞避的則對(duì)有可能出現(xiàn)的邊坡病害提前預(yù)防和治理;
1.3 在公路施工階段,采取合理的施工方法和順序,及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行加固和防護(hù)。
防治措施的選擇與技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、勘測(cè)工作深度、施工方法、施工順序等各方面因素和條件有關(guān)。一般應(yīng)遵守下列原則:①以防為主,盡量繞避;②對(duì)癥下藥,綜合治理;③早下決心,及時(shí)處理;④力求根治,杜絕后患;⑤經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠。
對(duì)于大型復(fù)雜的邊坡危害,選線時(shí)應(yīng)盡量繞避,確實(shí)無法繞避的,應(yīng)采取合理的綜合治理措施。對(duì)于每一個(gè)邊坡危害,應(yīng)詳細(xì)邊坡病害的類型及其工程水文地質(zhì)特征,控制主要破壞因素,綜合考慮,合理運(yùn)用各種治理措施。
二、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取
在病害防治設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)參數(shù)的選取時(shí)相當(dāng)重要的,它直接關(guān)系到治理工程的安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一般來說,滑坡的滑帶一般依附于坡體內(nèi)的軟弱夾層、構(gòu)造面或軟、硬巖的接觸面生成。影響滑帶參數(shù)的因素有:
①邊坡病害的變形階段。②邊坡目前的穩(wěn)定性。③勘測(cè)季節(jié)。④試驗(yàn)方法。⑤治理工程對(duì)病害的影響。⑥考慮在治理工程使用年限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利條件下設(shè)計(jì)參數(shù)變化。
由于滑坡較薄,取樣困難,重塑土與原狀土的剪切值差別較大,或因滑帶內(nèi)含有粗粒物質(zhì),在進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)因剔除而影響試驗(yàn)結(jié)果等,在工程實(shí)踐中確定抗剪度指標(biāo)時(shí),多采用反算法,剪切試驗(yàn)的結(jié)果可作為參考值。當(dāng)以下幾種情況下進(jìn)行滑帶指標(biāo)反算時(shí),應(yīng)結(jié)合滑坡的各種影響因素對(duì)反算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2.1 在邊坡未開挖或未開挖完成之前,滑帶未完全形成,此時(shí)雖可以通過地質(zhì)勘察查清潛在滑動(dòng)帶的位置,但無法確定坡體開挖完成后滑坡的穩(wěn)定度;
2.2 旱季進(jìn)行滑坡勘察時(shí),其穩(wěn)定性較高,反算時(shí)要充分考慮雨季穩(wěn)定系數(shù)的降低;
2.3 考慮人類工程活動(dòng)對(duì)滑坡的穩(wěn)定有影響。
三、治理工程措施
隨著大規(guī)模高速公路建設(shè)的開展,滑坡與邊坡病害的治理也形成了一套成熟的、以新型支擋結(jié)構(gòu)為主的成套治理工程技術(shù),主要從三個(gè)方面考慮:①利用外力抵消平衡下滑力即增加滑體的抗滑力;②增加滑帶的抗剪強(qiáng)度;③減小下滑力。一般采用減、錨、擋、固、疏等手段,即刷方減載與錨固支擋的結(jié)合,輔以截排地表水、疏排地下水措施。在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況綜合考慮,以求達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)成果。
3.1 一般高陡坡的加固工程浩大,為減小加固工程,取得合理的經(jīng)濟(jì)效果,多考慮穩(wěn)固坡腳、減低分級(jí)平臺(tái)高度、加寬平臺(tái)寬度、放緩邊坡坡率等刷方減載措施。不穩(wěn)定邊坡受控于邊坡體內(nèi)的軟弱夾層,一般傾角較緩,通過刷方完全清除不穩(wěn)定體較為困難,但可減小下滑力,因此刷方減載與加固工程常常配合使用。
3.2 預(yù)應(yīng)力錨索
預(yù)應(yīng)力錨索是一種承受拉力的桿狀構(gòu)件,通過鉆孔鋼絞線或高強(qiáng)度鋼絲錨固于深部的穩(wěn)定地層中,并在被加固邊坡表面通過張拉產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力,從而達(dá)到使加固體穩(wěn)定和限制其變形的目的。
3.3 抗滑樁
抗滑樁在滑坡體上挖孔設(shè)樁,避免大開挖而破壞其整體穩(wěn)定,樁身嵌固在滑動(dòng)帶以下的穩(wěn)固地層內(nèi),以抗衡滑坡體的下滑力。預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁由于改變了普通抗滑樁不合理的懸臂受力狀態(tài),從而可大幅度地降低工程造價(jià),節(jié)省鋼材和水泥等材料,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。滑坡設(shè)置一般抗滑樁后,仍要產(chǎn)生一定的變形,當(dāng)滑坡體上或前緣處有重要建筑物時(shí),不允許產(chǎn)生大的變形,這就限制了抗滑樁的使用范圍。而預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁則屬于主動(dòng)式受力結(jié)構(gòu),通過錨索在樁頭施加一預(yù)應(yīng)力,根據(jù)需要主動(dòng)限制滑坡的變形量。
3.4 錨桿
錨桿按錨固方式一般分為機(jī)械錨固、黏結(jié)錨固、摩擦式錨固等,但工程上常見的一般為全長(zhǎng)錨固的水泥砂漿錨桿。錨桿主要用于穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡的坡面防護(hù),具有施工快捷、布置靈活、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。
3.5 灌漿加固
邊坡開挖之前,預(yù)先在自然坡面上打孔注水泥漿,對(duì)坡體進(jìn)行加固。但因灌漿效果不易評(píng)價(jià),應(yīng)用時(shí)一般只作為輔助工程。
3.6 排水措施
排水措施分為地表水和地下水。地表水的目的是把滑坡區(qū)以上山坡來水截排不使其流入滑坡區(qū),把滑坡區(qū)的降水及地下水出露部分通過人工溝槽盡快排出滑坡區(qū);地下排水措施可以起到截?cái)嘌a(bǔ)給滑帶的水源、降低地下水位,減小滑帶上的孔隙水壓力,提高其抗剪強(qiáng)度等作用。
四、工程措施的合理配置
在選用抗滑或預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁時(shí),主要考慮兩種因素:一是抗滑樁的位置,一般情況下,抗滑樁應(yīng)成排地布置在滑坡體前緣抗滑段位置,以充分利用樁前巖土的抗力,在特殊情況下或因施工條件限制才考慮其他部位。在治理規(guī)模大的坡體病害時(shí),很少使用單一的工程措施,往往是各種治理工程措施組合使用。目前,樁—錨組合結(jié)構(gòu)在邊坡加固中大量使用,實(shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)合理的,種種組合充分發(fā)揮了兩種治理措施的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又彌補(bǔ)了各自的不足。
五、坡面防護(hù)技術(shù)
5.1 坡面防排水措施
防排水設(shè)計(jì)措施是保證邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。邊坡巖石破碎、裂縫發(fā)育,地下水一般由地表補(bǔ)充,所以坡面防排水措施十分必要。為此考慮到兩個(gè)措施:一是在邊坡周界外圍根據(jù)邊坡坡形設(shè)置截水溝;二是在坡面平臺(tái)設(shè)置排水溝。
5.2 噴射混凝土防護(hù)
坡面噴混凝土分為普通噴射、掛網(wǎng)噴射和鋼纖維噴射三種。噴射混凝土適用于風(fēng)化嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡;深路塹經(jīng)預(yù)裂光爆后,形成的多臺(tái)階高邊坡;成巖作用較好的黏土巖邊坡也可采用噴錨加固。
5.3 邊坡格構(gòu)防護(hù)
格構(gòu)加固技術(shù)是利用漿砌片石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行邊坡坡面防護(hù),并利用錨桿或錨索加以固定的一種邊坡加固技術(shù)。格構(gòu)的主要作用是將邊坡坡體的剩余下滑力或土壓力、巖石壓力分配給格構(gòu)結(jié)點(diǎn)處的錨桿或錨索,然后通過錨索傳遞給穩(wěn)定地層,從而使邊坡坡體在由錨桿或錨索提供的錨固力的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡格構(gòu)加固技術(shù)具有布置靈活、格構(gòu)形式多樣、截面調(diào)整方便、與坡面密貼。可隨坡就勢(shì)等顯著優(yōu)點(diǎn),并且框格內(nèi)視情況可掛網(wǎng)、植草、噴射混凝土進(jìn)行防護(hù),也可用現(xiàn)澆混凝土板進(jìn)行加固。
5.4 坡面植被防護(hù)
坡面植被防護(hù)可分為植被坡面防護(hù)、土質(zhì)邊坡植被防護(hù)、巖石邊坡植被防護(hù)。其植被護(hù)坡功能主要通過植被的力學(xué)效應(yīng)和水文效應(yīng)來體現(xiàn);目前用于土質(zhì)邊坡的植被防護(hù)技術(shù)主要有以下幾種:①階梯植被;②框格植被;③穴播或溝播;④液壓噴薄;⑤植生帶;⑥綠化網(wǎng);⑦土工網(wǎng)墊。巖石邊坡不同于土質(zhì)邊坡,目前常用的植被護(hù)坡方法無法應(yīng)用于巖石邊坡,厚層基材噴射植被護(hù)坡技術(shù)則通過在坡面噴附一層結(jié)構(gòu)類似于自然土壤且能夠貯存水分和養(yǎng)分的植物生長(zhǎng)所需的基層材料,解決了巖石邊坡無法生長(zhǎng)植物的難題。
結(jié)束語
由于復(fù)雜的地形地質(zhì)條件,滑坡與高邊坡工程始終是山區(qū)鐵路和公路建設(shè)中一個(gè)重大工程地質(zhì)問題,因此加強(qiáng)滑坡和高邊坡病害的防治研究,不僅將對(duì)高原山區(qū)公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展有重要意義,也將對(duì)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治理論以及防治技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生積極作用。
參考文獻(xiàn)
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