公路高邊坡滑坡治理與加固分析

甄建樹

(甘肅威遠路業有限公司,甘肅 定西 743000)

0 引 言

在公路建設過程中,會受地質因素、施工因素及浸水因素導致出現滑坡現象,不僅耽誤施工進度,嚴重的話可能對周圍的河流和交通等造成影響,如堵塞河流,中斷交通等,甚至可能摧毀周圍的房屋建筑,危害居民的生命安全。基于此,要保證公路建設的安全性,把控施工進度,提高施工質量,還需重視滑坡問題。對造成滑坡問題的具體原因進行分析,以便制定有針對性的措施進行解決。

1 路基高邊坡滑坡的形成和特點

路基高邊坡滑坡的形成,其形態特征和結構都是完整的。在公路建設過程中,路基開挖是重要的施工環節。在進行路基開挖時,會對坡頂造成擾動,這種情況下,加上坡體自身的重力,可能會出現明顯下沉的現象,坡體下沉會破壞坡體的整體結構,從而出現斷裂現象,坡腳附近的地面較大的橫向位移并微微隆起,并隨著坡頂裂縫的開展和坡腳側向位移的增加最終形成了滑坡。滑坡處裂縫間隙清晰,滑動面、滑床、滑體位于公路的右側,滑動方向和公路方向大體呈現垂直的狀態。若是該公路工程在進行施工時,出現滑坡的地方土質以砂質為主,那么整個滑床就會是砂質板巖,這種情況下,就會導致滑動總體呈現出直線型狀態,使得前后部坡度較大[1]。另外,滑體若是都為砂質板巖,會使得其中含有大量的泥沙,泥沙的混雜導致整個滑體的土質比較松散,會使坡體下滑的速度加快,造成更加嚴重的后果。

2 公路建設中產生高邊坡滑坡的原因分析

滑坡是因公路邊坡失穩造成,而造成邊坡失穩的原因有:首先,在公路建設過程中,出現了邊坡高度增大或者坡頂荷載增加的情況,導致破體內的切應力發生了變化,這種情況下,就會使土體內部的切應力超過抗剪強度,引起滑坡;其次,在公路建設時,若遇到暴雨天氣,或者發生地質災害(如地震),那么,雨水的侵入和土體的震動都會對抗剪強度造成影響,使其小于土體內部的切應力,導致邊坡不穩,引起滑坡;例如,在國道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程中,造成國道212線K170+100處(距漳縣分水嶺觀景臺1 km)發生山體滑坡的主要原因就是持續降雨,導致道路中斷,滑坡體滑塌擁堵至K171+200～300處,使得此區間內滯留車輛19輛,人員31人。最后,公路在建設過程中會涉及到材料的運輸,相關車輛在進出施工現場時若沒有進行有效規范,可能對土體的抗剪強度造成影響,引起滑坡。

2.1 地質原因

造成路基高邊坡滑坡的重要因素之一是地質原因,在進行公路建設時,若該地段的地質構造比較松散,巖石的性質比較脆弱,那么在落實實際的施工作業時,整個巖土體的荷載能力將會很難支撐公路的主體。這種情況下,加上在對公路進行施工時會涉及到相關機械設備,機械設備在運行過程中對發出振動,對巖土體造成震動和擾動影響,巖土體在震動和擾動過程中,會破壞原本的土體結構,使其出現分裂,從而引發破碎,如此,就會引發路基滑坡。滑坡情況一旦出現,對公路建設的施工作業操作來說必然會造成影響。不僅不利于控制施工進度,同時還無法有效保障施工質量[2]。

2.2 施工原因

在對公路進行施工時,對原有的土體結構進行開挖和重塑是十分重要的環節,在此過程中,會對巖土體造成比較大的擾動。這種情況下,若是在擾動的過程中忽略了對表層的加固處理工作,那么,極有可能造成土體上部的巖層失去支撐力。土體巖層的支撐力下降或消失,當路基的邊坡承受重力時,就會出現沿軟弱面整體滑動的現象,使整個巖土體的穩定狀態遭到破壞,出現滑坡現象。

2.3 浸水原因

在路基開挖的過程中,會對原有的土體巖石結構造成破壞,這種情況下,會導致原本的坡體結構失去平衡,如此,在重力壓力的作用下,就可能使整個坡體的巖層結構出現裂縫。巖層存在裂縫現象,地表水就會下浸到巖體中,對整個坡體的結構進行沖刷,使整個巖體出現軟化現象,從而改變原有的山坡結構,使其失去平衡性。

3 公路路基高邊坡滑坡問題解決方案

在滑坡問題處治過程中,須遵循安全、經濟、穩定的基本施工原則,同時結合滑坡的整體狀況,針對工程的滑坡情況、滑坡特點、滑坡的形成進行綜合性分析,采取對應的專項設計方案才能提升處治的有效性和施工的可行性。本項目適宜采用的解決方案有主要有放緩坡率、排水防治以及邊坡支擋加固等。

3.1 放緩坡率及排水防治

若是滑坡處的最大邊坡高度未超過30 m,且征地難度不大,那么在對滑坡進行治理的過程中,可以采用放緩坡率的方法進行處治。同樣以國道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程為例,造成其出現滑坡現象的主要原因是持續降雨,在對其進行解決時,需要根據現場的具體病害情況來制定相關措施。針對K170+060～+186.5段左側填方邊坡而言,其邊坡坡率為1∶1.5,坡高10 m,可以采用預制拱形骨架進行防護,并在坡腳設置平臺的方式來放緩坡率(滑坡穩定性劃分詳見表一),這里需要需要注意,平臺寬保持在2.5 m(含擋土板寬度)。另外,在進行滑坡治理時,還要考慮地表水和地下水的治理問題,要通過設置截水溝、排水溝疏導地表水,減少坡面沖刷和漫流;通過設置滲水盲溝、支撐盲溝、集水井等截排地下水,降低滑體中的地下水位[3]。如此,才能夠對整個高邊坡的穩定性進行提升。如在K170+060～+186.5段,已經采用預制拱形骨架進行防護的基礎上,需要在樁頂平臺上設置平臺排水溝,以防止墻前坡面垮塌對樁穩定性造成影響。在進行排水溝設置時,寬度要保障不小于3 m,平臺設置平臺排水溝并采用15 cm厚C15混凝土進行硬化。另外,還要對樁前坡面進行修整、夯拍,以保證坡面的平順和穩定,要在坡面設置急流槽引排坡面匯水及樁板墻平臺排水溝匯水。

表1 滑坡穩定性劃分

3.2 邊坡支擋加固

在對滑坡進行治理的過程中,通過放緩坡率能夠使整個滑體的穩定性得到有效的提升,但是針對部分滑體松散、斷裂曾較,或者邊坡的巖質較為脆弱、輸送的坡體而言,在進行施工時,還需要采用邊坡支擋加固的方法來進行解決,如利用擋墻、抗滑樁等來提高滑坡的抗剪力。在國道212線K170+050～K170+180段水毀路基滑塌治理工程中,針對K170+060～+186.5段而言,除需要采取放緩坡率和防排水的手段進行治理外,還需要采用路基回填+拱形骨架+錨索抗滑樁的綜合治理措施,而針對滑塌下邊坡影響段K171+240～292.7段而言,則需要采用左側上邊坡樁板墻預加固的處治措施。在進行治理的過程中,其具體操作方法為:首先,要對K170+050～+200段挖除原填筑路基后對滑移路基進行重新夯實填筑,為增加填筑后路基整體穩定性,原坡面開挖臺階后采用分層加筋填筑。在此基礎上,為及時引排路基含水,樁后填土底部回填厚度不小于2 m的天然砂礫,匯水通過橫向排水管引至樁板墻泄水孔排出路基。填筑至原設計標高后重鋪路面及恢復交安。其次,要在K170+060～+186.5 段左側填方邊坡坡腳平臺外緣設置錨索樁板墻,抗滑樁中心距路基左側外邊緣均為18.5 m;抗滑樁均采用直徑2.0 m抗滑圓樁,抗滑樁中心間距4 m。另外,在進行抗滑樁施工時,要采取鉆孔灌注混凝土方式施工,同時,施工過程中還要注意坡體實施監測。第三,要在K170+060～+186.5段進行錨索抗滑樁施工(錨索樁板墻-抗滑樁配筋計算結果見表2),每孔錨索采用6φj15.24預應力錨索,錨索為750 kN級的壓力分散型錨索,采用270級(1 860 MPa)環氧樹脂全噴涂防腐PE 鋼絞線,錨索長度為35 m或40 m,其中錨固端長10 m,自由端長25 m或30 m。最后,針對滑塌下邊坡影響段K171+240～K171+292.7段而言,要在左側上邊坡設置樁板墻,在進行設置時,要保障抗滑樁中心距路基中心線均為14 m(距路基左側邊緣約8 m)。這里需要注意,抗滑樁要采用直徑1.5 m的抗滑圓樁,抗滑樁中心間距保持在3 m,樁間要布設擋土板。

表2 錨索樁板墻-抗滑樁配筋計算結果

3.3 滑坡治理施工的技術要點

在對高速公路的滑坡問題進行治理的過程中,要想保證最終的治理質量和效果,那么就應該采取分級施工的方式。所謂分級施工,是指在結合滑坡路段的具體地質情況等基礎上,將施工工序分為幾個等級,為保證每個級層的施工質量,需要在完成上一級施工并進行檢驗后再進行下一級施工,即落實好放緩坡率工作后再進行排水防治,然后再進行支擋加固;另外,還要在進行治理施工前,結合施工現場的情況,對可能存在的風險進行評估和分析,從而制定應急措施[4]。最后,針對滑坡治理的施工技術要點來說,首先,為避免因瀝青面老化導致路面脆弱,從而發生裂縫,破壞巖體的整體性和穩固性,需要對路面進行養護和補救。例如,在定西公路局2020年G22青蘭高速公路十八里鋪至土家灣段養護工程中,就對上、下行線的銑刨罩面進行了補救,補救位置共9段,補救方式主要為瀝青瑪蹄脂碎石面層和熱熔橡膠瀝青碎石封層;而針對沉陷情況而言,也對該路段的上、下行線共9段沉陷位置進行了局部病害修補,修補大小病害共119處,主要修補方法有:針對5 cm厚AC-16而言,采用瀝青混凝土,針對8 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對10 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對11 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎石,針對12 cm厚ATB-25而言,采用改性瀝青碎,另外還有貧混凝土修補基層和基層抗裂貼縫。其次,為提高公路運營的安全系數,避免因發生交通事故對土體結構造成震動引起滑坡,相關人員在落實工作時,就需要波形梁護欄的維修和管理工作引起重視,通過拆除舊的更換新的波形梁護欄的方式,來保證其功能發揮。例如,在定西公路局2020年G22青蘭高速公路十八里鋪至土家灣段養護工程中,對波形護欄調平455 m。定西公路局管養路段起點為定西巉口以東約10 km的十八里鋪,上行線起點樁號 K1779+756,下行線起點樁號 K1779+835,終點為土家灣隧道定西側,樁號K1807+500,單幅里程共計55.409 km。例如,在G312線安全設施精細化提升工程中,相關人員在落實工作時,就對波形梁護欄進行了拆舊更新,共計拆除舊波形梁護欄1 862 kg,安裝新波形梁護欄共計19.226 km。另外,為保障波形梁護欄在安裝過程中的穩固性,需要提高施工人員的專業技能。結合以上兩種施工技術重點,在G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養護工程中,也進行了重要的體現。G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養護工程,也體現出了公路養護的要點與重要性。平定高速公路是繼寶天高速公路之后甘肅省交通建設‘東部會戰’戰略中第二個標志性工程。該項目由東西兩段組成,東段起于平涼市涇川縣的羅漢洞,經涇川、嵋峴、崆峒區,止于甘寧界的沿川子,西段起于寧甘界靜寧縣司橋,經靜寧、太平店、會寧、西鞏驛,止于定西市安定區的十八里鋪,接建成的巉柳高速公路。在對該路段進行維修和養護的過程中,工程內容包含了高壓旋噴樁、瀝青混凝土橋面鋪裝及波形梁鋼護欄更換等[5]。

3.4 落實好公路養護工作

在對公路高邊坡進行治理的過程中,養護工作是十分重要的內容,通過對公路進行養護,可以避免或者減少滑坡現象的發生概率。在對公路進行養護時,要注意養護要點,如對公路沉陷處進行補救,對老化的瀝青面進行改善,對波形護欄進行調整或更換等。另外,為保證公路養護工作能夠有效落到實處,需要制定完善的公路養護制度,以明確養護的目標、內容和方式等,同時明確各個養護管理部門和管理人員的職責和義務,促使他們能夠將公路養護工作認真、負責地落到實處。從而為避免或者減少滑坡現象的發生概率,延長公路的使用壽命等奠定良好的基礎。

表3 G22青蘭高速公路雞兒嘴至十八里鋪段養護工程

4 結 語

綜上所述,滑坡問題是公路建設過程中最常見的問題,在進行公路建設時,若出現滑坡問題,不僅會中斷交通,影響通行,也可能會造成周圍的河流堵塞,已經砸毀附近的住房,危害人們的生命安全。基于這種情況,就需要對公路建設中的滑坡問題引起重視,通過對公路進行養護來預防滑坡現象的發生,并通過采取放緩坡率及排水防治和邊坡支擋加固的手段來解決滑坡中遇到的問題,從而提高公路的運行穩定性和安全性。