閆兵營,賈迎勝
(駐馬店市公路工程開發公司,河南 駐馬店 463000)
雖然近些年來我國公路建設有了飛速的發展,但是由于當前的一些限制性條件及公路施工方面的一些問題使得路基邊坡穩定問題日見突出。然而實際中由于對邊坡的設計、施工缺乏綜合考慮和合理依據也為公路工程埋下隱患,造成邊坡失穩破壞的例子常有發生,這不僅延誤通車,而且給公路建設造成巨大的經濟損失。所以針對這些問題,文章就當前公路路基邊坡穩定性及防治工程方面做出一些簡要的分析。
為保證路基穩定,在路基兩側做成的具有一定坡度的坡面叫邊坡。然而邊坡是自然和人工形成的具有傾斜坡面的土體或巖體,是人類工程活動中最基本的地質環境之一,也是工程建設中最常見的工程形式。一般的邊坡有多種分類方式,例如邊坡的種類,按物質組成可分為巖質邊坡和土質邊坡;按人工改造程度,可分為自然邊坡和人工邊坡;按與工程的關系,可分為工程邊坡和非工程邊坡;按邊坡的穩定性可分為穩定邊坡、可能失穩邊坡和失穩邊坡等。
影響路基邊坡穩定性的因素包括地質條件、水文條件、新構造運動、地形地貌、自然氣候和人類的工程活動等。
2.1.1 巖(土)體的地質性質
巖(土)體的力學性質決定了邊坡穩定性的喪失方式,如堅硬巖石邊坡失穩以崩塌和結構面控制型失穩為主,而軟弱巖石則以應力控制型失穩為主。巖(土)體的工程地質性能越好,邊坡穩定性越高。
2.1.2 地質構造
因地質構造關系到巖(土)體結構面的發育程度、規模、連通性、充填程度和充填物成分、以及結構面的產出狀態對邊坡穩定性的影響,因此在分析巖(土)體結構面對邊坡穩定性的影響時,要充分注意巖(土)體結構面的產出狀態與邊坡面的相互關系,亦即結構面與邊坡面的組合不同,邊坡穩定性分為反傾穩定、順傾穩定等不同形式。
通常的"十個邊坡九個水"說明的就是邊坡穩定性與地下水的活動關系。由于巖(土)體的力學性質受水的影響很大,地下水富集程度的提高不僅增大邊體下滑力,而且降低軟弱夾層和結構面的抗剪強度,導致滑動面的抗滑力減小。因此,治理邊坡也往往是由于改善了水文(地質)條件而獲得成功。
新構造運動(地震)最容易引起邊坡形態、產出狀態及水文(地質)條件發生改變而導致邊坡失穩,其原因是地震產生的水平地震附加力促使邊坡的下滑力增大、滑動面的抗滑力減小。
邊坡的形態和規模等地貌因素對邊坡穩定性的影響較為明顯,即不利形態和規模的邊坡往往在坡頂產生張應力,并引起坡頂出現裂縫;在坡底產生剪切應力而促成剪切破壞帶,這些作用均極大地降低邊坡的穩定性。此外,邊坡面與地質結構面的不利組合還會導致邊坡結構控制型失穩。
大氣降雨是地下水的主要補給源,氣候類型不同時大氣降雨量也不同。因此在不同的地區,由于大氣降雨量不同,即使其它條件相同,邊坡穩定性也不相同。例如,暴雨或長期降雨以及融雪一方面降低巖(土)體的強度、增大孔隙水的壓力,使邊坡滑動面的抗滑能力降低,另一方面增大邊坡下滑力,兩者結合起來極大地降低了邊坡的穩定性。
隨著人類工程活動的次數頻繁和規模擴大,對公路邊坡穩定性的影響越來越顯著,特別是不當的人類工程活動引起的邊坡失穩事故經常發生。對邊坡穩定性產生明顯影響的人類工程活動包括削坡、坡頂加載、地下開挖等。
①技術經濟合理性:充分利用一切地形、地質條件,因地制宜地采取有效工程措施,加強滑坡的整體穩定性,做到工程措施、技術、經濟合理性。堅持以工程地質條件為依據。重視滑坡定性評價,輔以定量評價。定量評價一定要滿足定性評價。②安全性:根據防治對象的重要程度,設計使用年限。根據地震條件、地下水條件合理地擬定滑坡推力計算的安全系數。充分考慮施工過程保證滑體逐步趨于穩定,并確保施工人員安全。③對于性質復雜的大型滑坡,可以繞避時應盡量繞避。當繞避有困難或在經濟上顯著不合理時,應視滑坡規模、公路與滑坡的相互影響程度、防治與治理費用等條件,設計幾種方案比選。
為保證路基的穩定,除工程中做好路基排水工作外,還需結合當地水文、地質及材料等實際情況,采取有效措施,對各類土、石邊坡進行必要的防護。其具體的做法:
(1)植草防護。植物防護則是在邊坡上種植草或植樹,以減緩邊坡上的水流速度,利用植物根系固結邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的作用。植物防護不僅可以美化公路環境,調節邊坡的濕溫,起到固結和穩定邊坡的作用,而且又比較簡單、經濟。
(2)工程防護。工程防護主要是針對不適宜植物生長的土質填、挖方邊坡或風化嚴重、節理發育不良的巖石路基邊坡等,采取工程防護措施即設置人工構造物防護。
(3)干砌片石。干砌片石適用于保護邊坡免受大氣降水和地面徑流的侵害,以及保護浸水路堤邊坡免受水流沖刷。
(4)漿砌片石。漿砌片石設置在浸水路堤及可能發生坡面被沖刷的土質邊坡,應做好排水與防護的結合,否則不宜采用。
(5)拱式、網格防護。這種防護方式克服了魚鱗狀砌石防護排水抗沖刷能力弱和污工量大的特點,最大限度地綠化坡面,外觀較好,在高填方、長直線的護坡段,能達到美化、綠化的雙重效果,是近年來公路防護常用的方法之一。缺點是施工上較繁瑣,勞動強度大,對坡面要求嚴格,拱內必須填土植草或進行其他工程防護,否則易被雨水沖蝕。
(6)預制塊鋪砌防護。這是目前高速公路上應較多的護坡方法之一,由于預制塊規格一致,易于施工,外觀整齊,最大限度減少坡面防護對植草綠化的依賴性,即使坡面綠化效果不好,也不容易造成太嚴重的沖刷現象,所以,目前大多數高速公路采用這種方式,缺點是造價高,施工難度大。
(7)此外,對于邊坡破壞較嚴重的情況,如出現塌方、滑坡以及可能出現失穩等,必須采取相應的措施來確保邊坡的穩定性和安全性。根據邊坡的不良工程地質特征和滑坡加固治理與防護工程特點,主要選取適用性強、易于操作、工程負效應小的措施。
綜上,路基邊坡的穩定性對公路建設的質量產生著重大的影響作用,所以加強對路基邊坡穩定性建設的治理是十分必要的。因此在實際的工程項目里我們要搞好公路建設,充分保障路基的穩定性,從而在整體上提高公路建設的質量。
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