高速公路邊坡加固與防護(hù)對(duì)策

單飛

摘 要：本文探討了高速公路邊坡穩(wěn)定性的分析方法，對(duì)邊坡加固處理常用辦法的原理與使用條件進(jìn)行了較深入地分析，并提出了邊坡防護(hù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：邊坡加固；穩(wěn)定性；方案比選；公路

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了高速公路建設(shè)逐漸延伸至山區(qū)丘陵等地形復(fù)雜區(qū)域，使高速公路建設(shè)面臨的技術(shù)難題日益增多，其中較為重要的技術(shù)問(wèn)題就是邊坡開挖與防護(hù)，邊坡開挖有易引起地質(zhì)災(zāi)害并不可預(yù)見地增大投資，延誤建設(shè)工期，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致人員重大傷亡。高速公路邊坡可分為自然邊坡與人工邊坡兩種，自然邊坡經(jīng)開挖或填筑等人為處理過(guò)程就轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯み吰隆８咚俟芬蚪^大部分都具有較長(zhǎng)的線路，途徑地質(zhì)水文條件各異的環(huán)境，邊坡由風(fēng)化程度不同的巖層構(gòu)成，具有種類繁多且復(fù)雜的特點(diǎn)，易于發(fā)生滑坡、崩塌與泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

2 分析邊坡穩(wěn)定性的方法

2.1 定性分析法。定性分析法主要利用勘察的工程地質(zhì)條件，綜合分析對(duì)邊坡穩(wěn)定的地質(zhì)地貌、氣候水文、運(yùn)動(dòng)構(gòu)造等因素產(chǎn)生的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)引起邊坡破壞方式及可能性的分析。通常較為常用的有圖解法、歷史分析法及類比法等幾種方法。

圖解法能夠?qū)吰陆Y(jié)構(gòu)類型進(jìn)行快速直觀確定，明確分辨主要與次要結(jié)構(gòu)面，并對(duì)不穩(wěn)定塊體的形狀規(guī)模進(jìn)行判斷，對(duì)滑動(dòng)方向等趨勢(shì)進(jìn)行較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，常用的圖解法有摩擦圓法、實(shí)體比例投影法及赤平極射投影法等。自然歷史分析法是以邊坡巖體結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式作為重要依據(jù)，基于地質(zhì)條件的歷史演變對(duì)斜坡穩(wěn)定性與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析天然斜坡的穩(wěn)定性是該方法的主要應(yīng)用。

目前，工程地質(zhì)類比法是一種分析邊坡穩(wěn)定性的常用方法，可靠性由于不同評(píng)判人的不同層次水平與經(jīng)驗(yàn)，在主觀上具有較大的隨意性。

傳統(tǒng)類比方法可包括地質(zhì)現(xiàn)象觀測(cè)判斷法與自然斜坡類比法等。灰關(guān)聯(lián)分析法作為一種新興分析方法，能夠?qū)σ蛑饔^隨意性而產(chǎn)生的不足在一定程度進(jìn)行有效解決，類比法被引入到定量分析中，使結(jié)果與實(shí)際相符的情況得到有力保證。

2.2 定量分析法。在定量分析法中的有限元法與極限平衡分析法比較常用。經(jīng)典極限分析法在均質(zhì)材料中比較適用，基于對(duì)危險(xiǎn)滑動(dòng)面的假設(shè)而將該假設(shè)計(jì)算相應(yīng)穩(wěn)定安全系數(shù)，這正是極限平衡分析法中存在的不足之處。由于不存在絕對(duì)均質(zhì)的巖體，假設(shè)的各種滑動(dòng)面也不能將巖體破壞狀態(tài)被真實(shí)反應(yīng)出來(lái)。彈塑性極限平衡法能夠?qū)⒔?jīng)典極限分析法的不足之處進(jìn)行解決，邊坡應(yīng)力與應(yīng)變可以確定極限平衡狀態(tài)，不需要對(duì)最小安全系數(shù)進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，使工作量明顯減輕，進(jìn)而使準(zhǔn)確率得到有效提高。

有限元法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)典極限分析法的不足指出的彌補(bǔ)，對(duì)非均質(zhì)巖體問(wèn)題進(jìn)行處理，易于掌握，應(yīng)用范圍較廣，實(shí)用性較強(qiáng)，可與計(jì)算機(jī)有效結(jié)合，使運(yùn)算速度明顯提高。

2.3 不確定性分析法。模糊綜合評(píng)價(jià)法結(jié)合了模糊評(píng)判與層次分析，對(duì)邊坡穩(wěn)定的多種影響影響因素進(jìn)行分析，分層劃分多種因素后獲得影響邊坡穩(wěn)定性的各種指標(biāo)。人工智能方法在解決大型復(fù)雜問(wèn)題中比較適用，利用群體概率對(duì)全局收斂法進(jìn)行迭代，具有較強(qiáng)的全局搜索能力。

3 邊坡加固技術(shù)

3.1 常見邊坡地質(zhì)災(zāi)害。滑坡、崩塌與泥石流是在高速公路邊坡加固過(guò)程中常見的三大地質(zhì)，在重力作用下巖體沿軟弱面向下呈現(xiàn)整體滑動(dòng)的現(xiàn)象被稱為滑坡，一般由于坡腳具有較軟的地基，多發(fā)于雨水作用下高速公路邊坡施工中，因?yàn)槿藶樽饔玫氖┕ひ讓?dǎo)致山坡下部臨空，巖土在外界條件作用下被逐漸軟化，進(jìn)而引發(fā)災(zāi)害。滑坡在通車時(shí)不確定性很大，只要發(fā)生就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損失。

崩塌，一般是指巖土巖軟弱面或裂隙產(chǎn)生脆性破壞的現(xiàn)象，具有突發(fā)性與瞬時(shí)性的特點(diǎn)， 發(fā)生在高速公路施工與運(yùn)營(yíng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致公路堵塞，對(duì)物流運(yùn)輸與人們出行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

泥石流，通常指泥沙等大量液相顆粒沿斜坡產(chǎn)生快速?zèng)_瀉的現(xiàn)象，多發(fā)于地質(zhì)條件不佳的山區(qū)，高速公路施工過(guò)程中主要通過(guò)避繞措施將災(zāi)害影響降至最低程度。

3.2 邊坡加固處理技術(shù)措施。邊坡處理加固時(shí)要堅(jiān)持簡(jiǎn)單、有效的原則，根據(jù)實(shí)際情況采取有針對(duì)性地綜合有效措施，

減載、加載反壓、改良土質(zhì)、支擋及綜合加固等幾種方式是比較常見的邊坡加固方法。處理過(guò)程中要利用好自然條件，對(duì)圍巖狀態(tài)進(jìn)行順應(yīng)協(xié)調(diào)，不僅能使邊坡下滑阻力減少，還能避免產(chǎn)生下滑的因素。

減載，對(duì)邊坡進(jìn)行削頭與削坡，移除邊坡上部附近某些范圍內(nèi)巖體，使其總高度降低，減緩邊坡坡度，使兩方面的下滑力減少。減載分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種減載方式，在開挖邊坡前已實(shí)施的被稱為主動(dòng)減載，在開挖過(guò)程中完成的被稱為被動(dòng)減載，結(jié)合邊坡附近環(huán)境進(jìn)行實(shí)施，一般地理環(huán)境與周邊建筑物會(huì)影響削坡。加載反壓，在牽引式滑坡災(zāi)害中，能夠通過(guò)石跺的修建使抗滑土重增加，進(jìn)而使坡體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的效果。

排水，滑坡體內(nèi)的水采取地表與地下排水方式向坡體外一定范圍引出，使由于水作用引起的失穩(wěn)減輕。截水溝可修建在坡頂與坡面用于表面排水，使裂隙水壓力影響邊坡的不利之處盡可能減少，該方式能使巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性快速提高。地下排水影響坡體滲透性能及輸水能力等條件，可將地下水位有效降低，

4 邊坡防護(hù)決策

4.1 邊坡分類。邊坡根據(jù)組成物質(zhì)可分為巖質(zhì)、土質(zhì)及復(fù)合邊坡三種，不同邊坡類型要采取不同邊坡防護(hù)措施，根據(jù)結(jié)構(gòu)效應(yīng)與完整性可將巖質(zhì)邊坡分為破碎巖質(zhì)邊坡、完整巖石邊坡及受優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面控制邊坡三種。土質(zhì)邊坡包括純土質(zhì)與類土質(zhì)兩種，類土質(zhì)邊坡破壞具有土質(zhì)與巖質(zhì)兩種邊坡的特征。復(fù)合式邊坡其上部一般為土質(zhì)，下部一般為巖質(zhì)，是一種在工程中比較多見的邊坡。

4.2 邊坡防護(hù)決策探討。公路邊坡根據(jù)其破壞類型與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)可大致劃分為五大類，將不同邊坡類型及高度的防護(hù)方式應(yīng)用工程經(jīng)驗(yàn)類比法等進(jìn)行初步分類。再結(jié)合邊坡類型采用有針對(duì)性的防護(hù)方式，巖質(zhì)邊坡分類一般采取模糊綜合評(píng)判方法，土質(zhì)邊坡采取極限平衡及工程經(jīng)驗(yàn)類比法，類土質(zhì)邊坡根據(jù)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行模糊綜合分類， 基于此基礎(chǔ)進(jìn)行定量分析，對(duì)防護(hù)類型進(jìn)行確定。復(fù)合式邊坡能根據(jù)不同區(qū)域的坡體，對(duì)各自區(qū)域的防護(hù)類型進(jìn)行確定。

結(jié)語(yǔ)

在高速公路建設(shè)施工中，要將邊坡加固作為一項(xiàng)重要工作，并采取積極有效的防護(hù)對(duì)策，才能不斷提高高速公路的建設(shè)施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]賴志生，吳建英，馬建勛，等.散體結(jié)構(gòu)巖質(zhì)高邊坡的開挖參數(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010（24）.endprint