黑龍江省公路路基邊坡凍融滑塌防治施工工藝

馬 琳

(齊齊哈爾市龍沙區農村公路管理站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

黑龍江省公路路基邊坡凍融滑塌防治施工工藝

馬 琳

(齊齊哈爾市龍沙區農村公路管理站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

黑龍江省公路路基邊坡經常出現坡面沖蝕、淺層凍融滑塌、防護工程損壞、滑落等病害，通過有關研究分析，總結提出了一種新的路基邊坡凍融滑塌防治施工工藝，可供有關防護設計與施工參考應用。

路基；邊坡；滑塌；凍融

1 路基邊坡淺層凍融滑塌防治施工流程

1.1 確定防止邊坡凍融滑塌的坡面排水適宜深度

根據路基邊坡土質調查情況，以及坡面“滲水層”的出現位置，利用土質路基邊坡凍融滑塌穩定性驗算公式，分析可能出現的滑塌深度，即應進行坡面排水的有效范圍；并考慮“滲水層”位置、聚冰層深度、相鄰邊坡滑塌情況，綜合對比分析，確定坡面淺層排水處理的適宜深度。另外，考慮到坡面植被形成遮蔽覆蓋后，春季路基邊坡融化面的下降及水分蒸發將受到一定程度的影響，坡面飽和土層的形成位置或飽水程度會有所改變，應適當提高排水處理的深度范圍，提高多少視具體情況而定，一般為5～10 cm。

1.2 布設路基坡面淺層排水滲溝

在需要進行淺層凍融滑塌失穩處理的路基邊坡坡面上，開挖用于季節性淺層排水的樹枝型滲水溝槽，溝槽開挖深度為最終確定的排水處理的適宜深度。溝槽的疏密程度(間距)根據滲水量的大小而定，一般順坡面布設的豎向滲水溝槽的水平間距為6～10 m；由豎向滲水溝槽向坡面兩側延伸、與水平方向呈30°～45°夾角的斜向滲水溝槽豎向間距為2～3 m，水平投影長度為3～5 m。溝槽的斷面寬度可根據土工濾排水材料的埋設需要，以30～40 cm為宜。然后在挖好的滲水溝槽中放入自帶反濾層的土工濾排水材料，該濾排水材料的斷面形式選用寬度≥4 cm、長寬比4～7的矩形為好，呈豎向垂直狀布設，以便將可能積聚的水分引入邊溝或排除到邊坡之外，濾排水材料的排水能力需要滿足該處邊坡滲出水的排水需要，必要時可估算需要的排水量。某些邊坡滲水層的滲出水具有季節性，因此可以在凍融前后及雨季探查坡面一定深度內的含水量作為參考。該土工濾排水材料是一種高分子柔性材料，本路段試驗采用的排水材料斷面尺寸為5 cm×25 cm，布設深度范圍為20～45 cm。土工濾排水材料周圍可適當地部分回填砂或砂礫等粗顆粒材料。

1.3 鋪設土工格室

滲水溝槽回填完畢后表面應壓實、整平。然后修整路基邊坡坡面，并由邊坡頂部向下方依次展開并固定、連接土工格室，土工格室的布設范圍需延伸至坡頂水平部位，坡頂水平布設的格室寬度應≥50 cm。土工格室固定樁的間距和打入深度應根據邊坡土質狀態和坡度等確定，土質松軟、坡度較大則加密間距、加大深度；一般固定間距為100 cm，入土深度40～60 cm。固定樁可采用木樁，也可以采用鋼筋等，打入角度以緊貼格室上方內側面且稍微往邊坡上坡方向傾斜為好。

1.4 在鋪設好的土工格室內填土

土工格室填滿土并拍實后，填土的高度需要稍微高出土工格室表面，高出多少視回填土的密實程度而定，一般高出1～2 cm即可。邊坡防護常用的土工格室高度多在5～20 cm之間，可根據植物生長需要和邊坡坡度選用，一般植物根系深、邊坡坡度大對應的格室高度也較大。另外，在經受雨水滲透后，格室內的填土將有一定的沉降，可以再補充一部分填土并拍實。當路基邊坡成型后，應盡早開始土工格室的展鋪、回填和固定，有利于減少坡面的雨水沖蝕及減少水土流失。

1.5 栽種護坡植物

應及早在土工格室內種植護坡植物。日照充足的路基坡面一般比較干旱，根據我省的氣候條件和試種經驗，推薦使用草本植物“馬蓮”(馬藺，學名：Irisensata Thunb)或木本植物“紫穗槐”；日照相對較少的護坡植物選擇范圍較大，紫穗槐、高羊茅、黑麥草、早熟禾、無芒雀麥、紫花苜蓿、五葉地錦等均可。由于草本植物“馬蓮”耐干旱、耐鹽堿、喜強烈日照，但不耐蔭涼潮濕，因此適合種植在其它草本植物不容易成活的貧瘠陽坡，并與一年生“黑麥草”或“高羊茅”一同播種，可以在較短的時間內形成坡面植被，有效減少坡面徑流的沖刷損壞；一年后“馬蓮”能夠逐漸取代速生植物和先鋒植物形成良好的植被覆蓋。由于“馬蓮”分蘗(在植物根部附近萌發新芽)較快，因此可以在展開的土工格室中每隔一格栽種一顆。在種植的當日或次日應澆一遍透水，前期養護可在種植后的15 d左右再澆一遍水，之后若無連續干旱天氣，則不必專門灑水養護，后期養護以割除過高的雜草為主，避免阻擋陽光；“馬蓮”植株高度約30～45 cm。“馬蓮”草作為一種新增的護坡植物建議靈活利用，“五葉地錦”等其它植物的應用可參考相關使用經驗。

2 邊坡淺層凍融滑塌穩定性驗算

2.1 驗算公式

(1)

式中：Fs為路基邊坡安全系數；γ0為土的復合重度, kN/m3。γ0=(1-n)γ+nγsat；γ為非飽和土重度，kN/m3；γsat為飽和土重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3；n為滑動土體飽和度(0≤n≤1)；θ為坡角；c′、φ′為邊坡土的粘聚力與內摩擦角；q為順坡方向的附加荷載的線應力，q=P/l，kN/m；P為邊坡附加荷載，kN；l為坡面長度，m；h為邊坡土融化的垂直深度，m。

上式中，當滑動土體100%為水飽和且上部附加荷載為零(相當于無圬工防護)時，n=1.0，q=0，于是

(2)

現以黑龍江省某高速公路路基邊坡為例，分析淺層凍融滑塌穩定性：邊坡土為MLS(含砂低液限粉土)，實際坡度為1∶1、1∶1.5；凍結線以上約50%的土處于飽水狀態(對應的飽和度參數n=0.5；對于植被覆蓋良好的背蔭坡，可以取n=1.0)；無砌石等圬工防護(q=0)；水重度γw為9.8 kN/m3，非飽和土重度γ=18.4 kN/m3，邊坡飽和土重度γsat=20.0 kN/m3。參考室內試驗，凍融土(飽和土)c′=6.0 kN/m2、φ′=10°，驗算邊坡淺層凍融滑塌穩定安全系數如圖1所示。

按規范規定，邊坡安全系數Fs≥1.25。由圖1可知該段邊坡可能在54～63 cm的深度范圍內出現凍融滑塌(此深度可作為排水材料埋設深度參考)。

圖1 融化深度與安全系數關系圖

3 結 論

(1)黑龍江省公路路基邊坡的淺層凍融滑塌具有特殊性，路基坡度不是唯一控制要素，最重要的是及時排除坡面融化土中的飽和蓄積水。

(2)坡面圬工重量對邊坡凍融滑塌有較大影響，重量比較輕的防護結構對維護邊坡穩定有利。推薦優先考慮“土工合成材料+植物”的護坡工法，并首選根系發達、耐受性強的草本或本土植物。

[1] 黑龍江省交通科學研究所.黑龍江省高等級公路路基邊坡穩定與防護技術指南研究[R].2013.12.

[2] 許珊珊，高偉.寒區公路路塹邊坡抗凍融穩定性分析[J]，低溫建筑技術,2006，(2).

[3] 武鶴，高偉，王國峰，等.寒區公路土質路塹邊坡滑塌原因及其防治[J]，自然災害學報，2006，(3).

U418.9

C

1008-3383(2017)10-0074-01

2017-05-05

馬琳(1985-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師，從事公路建設與養護管理工作。