公路路塹邊坡凍融破壞機理分析及防治措施

（四川路橋盛通建筑工程有限公司 四川 成都 610000）

公路路塹邊坡凍融破壞機理分析及防治措施

趙 靜

（四川路橋盛通建筑工程有限公司 四川 成都 610000）

為了系統認識冰凍地區公路路塹邊坡穩定性問題，結合G7京新高速集寧至呼和浩特段K131+110～K131+400處路塹邊坡凍融滑塌的實際案例，對冰凍地區公路路塹邊坡凍融破壞機理及防治措施進行了深入研究。研究表明：凍脹和融解作用是路塹邊坡破壞的主要機理；地形條件和地質構造是路塹邊坡凍融滑塌的先決條件；路塹邊坡軟弱結構層是凍融滑塌的重要因素；開挖爆破是路塹邊坡凍融滑塌的人為因素；降雨是路塹邊坡凍融滑塌的觸發因素。采用刷坡卸載、支擋錨固防護、坡面防護、截排水工程等防治措施，能有效的防治凍融滑塌。

路塹邊坡；凍融作用；防治措施

1 引言

G7高速公路集呼段地處內蒙古高原南部，總的地形特點為南低北高。地貌以中、低山丘陵為主，地貌類型為剝蝕丘陵山地、山間盆地、山前沖洪積區三大地貌類型。該路段水文地質條件較為復雜，主要分布有第四系松散層類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。

K131+110～K131+400路段左側自然邊坡坡度10°～15°，表層為碎石土、紅粘土，中間為灰綠色泥巖，其下為全風化～強風化花崗片麻巖。該段路線以深挖路塹方式通過，左側邊坡原設計高約16米，分三級開挖。邊坡坡率為1:1，平臺寬度為2米。在開挖過程中，受附近爆破的影響，左側邊坡發生了較為明顯得滑動變形，在經歷一個嚴冬之后受凍融作用的影響下， K131+110～K131+400段左側邊坡出現了明顯的坡體位移，坡頂張拉裂縫叢生（圖1）且路塹邊坡張拉裂縫已貫通（圖2），最寬處約50cm。

圖1 滑坡坡頂張拉裂縫

圖2 已貫通的路塹邊坡張拉裂縫

滑坡剪出口位于坡腳紅粘土底層灰綠色泥巖薄夾層中，整體下錯約10cm（圖3），滑帶物質呈軟塑狀（圖4）

圖3 滑坡前緣剪切出口

圖4 滑帶物質呈軟塑狀

滑坡西側界有明顯的擠壓擦痕，滑坡前緣剪切出口有明顯的鼓脹裂縫，因此可以判定此滑坡是典型的由凍融作用破壞引發的路塹邊坡滑塌。

2.凍融作用下公路路塹邊坡宏觀破壞機理

凍融作用下路塹邊坡的破壞主要以滑塌為主，其主要從以下幾個方面進行闡述，如下：

（1）地心引力

在凍融作用下，邊坡極易產生裂縫，邊坡在地心引力作用下沿滑動面發生變形，致使滑坡發生。

（2）地理形態因素

邊坡所處地理形態（地形狀態、山體結構等）是決定邊坡滑塌的一個重要基礎因素，邊坡的穩固性與山體坡度息息相關，坡度越大越容易滑塌。加之凍融和物理化學風化等影響，滑塌現象極易發生。

（3）巖土體特性

路塹邊坡的凍融滑塌災害通常發生在有軟弱結構層的地方。這是因為在反復凍融作用下，巖土體會產生裂隙，隨著裂隙的不斷加大，路塹邊坡發生凍融滑塌的可能性也更大。

（4）水壓力

降雨形成的裂隙水壓力以及第四系松散層類孔隙水和裂隙水產生的靜水壓力是路塹邊坡凍融滑塌災害產生的觸發因素。沿裂隙下滲的地表水及地下水，產生靜水壓力使裂隙增大，使第四系松散堆積物顆粒之間的摩擦力減小，在含水量飽和或過飽和的情況下，促使路塹邊坡的松散巖土體發生凍融滑塌。

（5）人為因素

公路施工過程中的爆破開挖往往造成路塹邊坡巖土體的穩定性降低，過量的挖方和使用潛孔鉆深孔大方量爆破施工，不但形成了相當多的高陡不穩定路塹邊坡，還使原處于地表以下的巖土體軟弱面在開挖后暴露于地表，由于地下水的滲出產生水動力或因滲水產生的凍脹力，均會破壞邊坡巖土體導致滑塌。

3 路塹邊坡凍融破壞的防治措施

針對G7京新高速公路集呼段K131+110～K131+400處路塹邊坡在凍融破壞作用下形成滑塌的原因及實際情況。對該段治理主要治理工程措施是：上部刷方卸載+下部支擋錨固防護+坡面防護+截排水工程相結合的綜合治理方案。

（1）上部刷方卸載

將一級坡坡高由原來的6m變更為8m，坡率為1:1，一級平臺拓寬至3m，二、三級坡坡率由原來的1:1變更為1:2，坡高變更為8m，平臺拓寬為2.5m，共卸載土石方約5.5萬m3。

（2）下部支擋錨固工程

①、錨索索抗滑樁：在K131+125～K131+323段左側一級平臺（6m寬）上布置一排非開挖式抗滑樁，每個非開挖抗滑樁由22根微型樁集約組成，平面上呈矩形，樁長9m,樁頭高出平臺1.0m，共設置70根非開挖式抗滑樁。樁頂采用鋼筋混凝土澆筑連接成一個系梁，系梁厚0.6m,每10m設置一道伸縮縫，縫寬20mm。

②、錨索地梁：在二、三級坡面上設置錨索地梁，地梁采用C25鋼筋混凝土澆筑，截面尺寸0.6mX0.6m，長14.6m，共83道；每道錨索地梁上設2孔預應力錨索，錨索孔徑130mm，傾角28°，每孔錨索由7根φS15.2高強度、低松弛鋼絞線組成，長32m，錨固段長12m，錨固段錨固于穩定地層中。二級坡錨索地梁加固樁號為K131+110～K131+388，長278m，其中K131+110～K131+320段地梁間距為6m，K131+320～K131+388段地梁間距為4m。三級坡錨索地梁加固樁號為K131+125～K131+300，長175m，地梁間距為6m，地梁間種草綠化。

③、樁間設置M10漿砌片石擋墻，擋墻基礎置于一級平臺上，墻高1.5m，墻頂寬0.6m，墻底寬0.8m，墻背垂直，墻底每2m設置一排水孔，孔徑90mm，樁號為K131+110～K131+322段。

（3）坡面的防護

一級坡面的坡面防護墻一般使用M10窗孔漿砌石，窗孔內采用干砌技術，滑坡產生的裂縫利用水泥填充，再對側壁進行整體規劃。

（4）截排水工程

①、滑坡后緣裂縫5m外穩定坡面設置截水溝，在一級坡、二級坡、三級坡坡腳均設置排水溝。

②、在一級坡、二級坡、三級坡坡腳均設置一排仰斜排水孔，與水平面呈6 °仰角。孔位距坡腳0.8m，間距3m，長20m,孔徑130mm。

由于大量的挖方工程可能存在一些工程隱患，因此在對該處防治采取動態設計施工。施工過程中在滑坡體上設置觀測點，全過程監控測量，及時掌握滑坡變形發展動態，便于進一步完善防治措施。

（5）合理確定凍融滑塌防治措施

①、根據不同的坡度我們應該采用不同的防治方法，比如說低高度坡度我們可以運用刷坡卸載的技術手段，該技術的使用，不僅能減小坡度，更能極大的降低自重效果，減小凍融坍塌的風險。并且該方法技術成熟、費用低、可靠性高，因此在低坡度情況下被廣泛采用，但對于高坡度路段，單純采用刷坡卸載技術是不科學的。

②、支擋錨固工程也是凍融滑塌防治的一種有效措施，該措施能大大提高高邊坡的整體安全性，減小整體塌方的可能性。但該措施工程量較大，施工成本高，同時對技術也有一定的要求，所以該技術一般只在凍融滑塌災害有整體性危險并且其他施工措施無法展開的路段。

③、坡面防護工程主要起保護坡面和加強穩定性的作用，防止風化和滲水等因素造成坡體松弛坍塌。坡面防護的主要措施是漿砌片石。具有工程費用低、施工簡單、適用范圍廣的優點。常見于多級路塹邊坡的治理。

④、截排水工程其目的在于攔截、旁引滑塌體范圍外的地表水，避免地表水流入滑塌體范圍內，或將滑塌體范圍內的裂隙水及地表滲水盡快排除。是有效防治凍融滑塌災害發生不可缺少的措施。

由于凍融滑塌災害成因復雜、影響因素多，因此常常需要上述幾種方法同時使用、綜合治理，才能達到“一次根治、不留后患”的目的。

4.結語

結合G7京新高速公路集呼段K131+110～K131+400處路塹邊坡凍融滑塌的實際案例，本文詳細的闡述了冰凍地區路塹邊坡凍融破壞的機理，扼要的提出了幾點合理而較為有效的工程防治措施。主要結論如下：

（1）長時間的凍融作用使路塹邊坡外立面被周圍環境條件加速剝蝕，擴大了巖土裂縫，極大減少了結構剪力，極易造成滑塌。

（2）地理形態（地形狀態、山體結構）等是邊坡滑塌的重要影響因素。

（3）邊坡凍融滑塌發生路段的土質一般較軟，巖土體出現裂縫、完整性若的地方。

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1007-6344（2017）06-0064-01

趙靜（1978-01）,男,本科學歷，主要從事高速公路建設，國道省道的改擴建等相關工作。