论文部分内容阅读
摘 要:湖北境内山脉丘陵较多,又多河流湖泊,所以从地理条件讲存在着很多的高边坡地区与滑坡易发地段。再加上每年降水量大且降水连续集中的梅雨季节,在上述的高边坡地区和滑坡易发地段出现安全隐患的几率进一步增大。希望能够通过对不同种病害的发生原因的分析再结合自己多年经验,总结出治理这类安全问题的具体措施。
关键词:公路滑坡;高边坡病害;治理措施
1 形成高边坡滑坡的原因
滑坡是由当地地形地质条件、水资源和人类活动等因素引起的。在公路建设过程中,会出现大开挖的情况。例如岩石产状与开挖边坡基本一致,大量的水渗透到坡面以下,土石的强度就会降低,外层土石的重量就会增加,坡面就会发生变化,然后就会发生滑坡。
1.1 地形地质条件
高速公路施工过程中,将坡脚切割成台阶,边角处的地表高度不同,为滑坡的形成提供了一定的地形条件。在施工现场,某些山体上的岩体十分破损,结构松散,在大雨天气时雨水顺着缝隙向内部渗入,导致地质结构比较软弱,地层的强度降低。倘若遇到中厚层泥质灰岩,在雨水侵入之后,泥化现象就会十分严重。另外,由于地下水长期侵蚀,岩体强度大大降低,岩体含水量增加,土壤物理性质发生变化,滑坡发生的可能性进一步增大[1]。
1.2 雨水对坡面和坡脚进行冲刷
坡面径流冲刷和高边坡的直接冲刷都是由雨水直接造成的,坡面在长期侵蚀和冲刷的负面作用下,会在坡面直接形成冲沟,随着降雨量的不断增大,冲沟的深度也会逐渐延伸,最后公路的边坡结构受到损坏,导致路面会有不同程度的塌陷,直接影响着过往车辆的行车安全。如果在河堤或河滩上修建高速公路,水流会损伤坡脚,边坡结构会受到损坏,进而降低高速公路质量。
1.3 人类活动促进了环境的恶化
斜坡的人工开挖,边坡的自然平衡状态遭到破坏,坡体的稳定性减弱,促进原本处于极限不稳定状态的坡体更加恶化,质量水平严重恶化,导致局部坡体严重变形,形成新的变形和塌滑体。特别是长期风化的岩石和裂缝地表,长期渗入地表水,坡体裂缝进一步加深,导致坡体平衡性进一步下降。
1.4 路基填料、路基高程以及路基压实度的影响
通常情况下,地势缓和的土质边坡容易被冲刷侵蚀,包括砂型土边坡,亚黏性土边坡以及黄土边坡等。在流水侵蚀和风化侵蚀作用下,边坡会沿着水流方向形成冲沟。如果没有做好边坡坡脚养护工作,边坡受到长期侵蚀,坡脚湿软,从而降低路基强度
2 高速公路滑坡与高边坡病害的防治原则
在高速公路高挖方路段,病害防治需要从以下两个方面入手。(1)在项目前期工作阶段,应积极开展地质勘察工作,合理选择路线,设计好高边坡坡率和防护形式,强调质量控制措施,确保质量得到全面控制,尽量避免发生地质灾害。(2)在施工阶段,要进一步加大勘察的力度,采取合理的施工方法和施工顺序,及时对边坡及其周围进行排水、防护。在施工过程中,主要以预防为主,对出现的问题迅速对症下药,及时综合治理,事后还要进行观测和检查,确保其安全、合理、经济。
3 公路滑坡的识别
第一,通过观察地形地貌来识别:当斜坡上有圈椅状、马蹄状地形或多级不正常的台坎发育,其形状与周围斜坡差别很大;有时斜坡上面有洼地,下部坡脚较两侧更多地伸入河床;两条沟谷的源头在斜坡上部转向并汇合。这些地貌现象告诉我们,这一地段有曾经发生过滑坡的历史。第二,通过研究地层来识别:发生过滑坡了的地段,其岩层或土体的类型、产状与周围未出现滑动的斜坡有着明显的区别。岩层或土体层序较凌乱、结构较疏松的证明滑动过。第三,通过研究地下水来识别:如果地下水含水层的统一性遭到破坏,地下水流动的路径、排泄地点发生改变,如果发现局部斜坡与整段斜坡上的泉水点、渗水带分布状况不同,短时间内出现原有泉水突然干涸等现象,可以结合其他证据判断可能有滑坡正在形成。第四,通过观察植被的外形来识别:斜坡表面树木出现东倒西歪,一般判定是斜坡曾经发生过剧烈滑动的;如果斜坡表面树木主干朝坡下弯曲、主干上部保持垂直生长,一般認为是斜坡长时间缓慢滑动的[2]。
4 高边坡病害的治理措施
4.1 在设计上分级
对于道路高边坡滑坡问题的治理需要从几个方面入手。首先应该使高边坡的下滑程度缩小,使得道路的稳定性增加。可使用的设计方案是分级设计坡度,坡度较大的坡面可多分几级,尽量减小坡度。在设计时要充分考虑施工中可能遇到的问题。
4.2 建立并完善的排水系统
公路建设过程中,通过积极建立完善的地表排水系统,进而促进高边坡的稳定,一系列高边坡病害在很大程度上与高边坡结构的失稳密切相关,在结构上,它可以在很大程度上防治高边坡病害。随着长期的水动力作用,高边坡内部结构将发生相应的变化,其自身机制的稳定性也将相应的被破坏[3]。实际施工过程中,为了完善地面排水系统,要做以下工作:
(1)组建过硬的施工队伍和科学完善地面排水系统,充分发挥整个排水系统的作用。
(2)选择合适的建筑材料,用于整个地表排水系统的施工中,具有很大的实用价值。
(3)若边坡位于水资源丰富的地区,坡面应设置井眼,及时排出积攒在坡内的承压水。在地下水位较高的路段还应在坡脚设置排水盲沟,防止地下水位上升软化坡脚,造成边坡坍塌。
4.3 支挡工程
根据滑坡性质,可采用干砌片石垛、支撑渗沟、重力式抗滑挡土墙、锚杆挡土墙、加筋土挡墙以及锚固桩等支挡工程,以抵抗整个滑体的滑动。
(1)抗滑片石垛。一般用于滑体不大、自然坡度平缓、滑动面位于路基附近或坡脚下部较浅处的滑坡。主要是依靠片石垛的重量,以增加抗滑力的一种简易抗滑措施。片石垛可用片石干砌或竹笼、木笼堆成。
(2)抗滑桩。抗滑桩是目前滑坡防治措施中应用比较普通的一种方法,主要是承担水平荷载,在滑坡治理工程中常用的多为钢筋混凝土桩,平面大多呈长方形,几何尺寸根据计算的滑体下滑力确定,一般2×3 m比较常见;考虑局部桩孔较深或抢险,也可采用圆形,机械成孔,直径一般为1 m~2 m。 抗滑桩开始施工时,首先根据抗滑桩的平面布置图,现场逐桩定位;为了保证抗滑桩的基坑开挖和施工安全,基坑应先后间隔开挖(跳槽开挖);为了防止坑壁坍塌,应及时护壁支撑,并随着基坑的开挖,逐段浇筑护壁;抗滑桩在基坑开挖时,禁放大炮;应在护壁内顺滑动方向用临时横撑加强支护。桩井中开挖的弃渣必须弃出滑坡体外,以免引起新的滑坡。钢筋接头不得设在土石分界面处和滑动面处。抗滑桩施工完毕后,需作桩身无破损检测。
4.4 清方减载与反压坡腳
清方减载适用于上陡下缓的推移式滑坡,且滑坡后缘及两侧有明显的边界,或者有岩体出露而不易受到牵引变形的滑坡治理,对改善滑坡的稳定性,提高安全系数有着非常明显的效果。反压坡脚适用于在滑坡体前缘开挖切割不稳定体坡脚,形成临空面而失稳的牵引式滑坡。
4.5 增加高边坡抗剪强度
在边坡滑坡的治理措施中,还有一类方法是通过增加高边坡的抗剪强度来避免边坡滑坡,主要有灌浆加固、高边坡加固、预应力锚索等几种,灌浆加固主要是在高边坡开始挖掘之前对其坡面进行打孔,然后注射水泥浆;高边坡加固主要是为了减小边坡坡率、稳固坡脚、增加坡体的宽度等,影响边坡稳定性主要是边坡体中的软弱夹层,针对这种情况,可以采用刷方减载减小下滑力的同时,采取加固措施;预应力锚索主要是向坡体施加预应力,用高强度的钢丝锚、钻孔钢绞线等并用框架梁固定于坡体稳定层中,然后通过其张拉将坡体固定,从而减小坡体下滑力。此外,在进行实际施工时可以避开不稳定的斜坡地段,而公路外形是可以按当地施工路段的坡度、走向及自然地形来进行设计,尽可能减少人工挖掘程度。
5 滑坡地区施工注意事项
(1)滑坡体的形成主要是由水而引起的,因此不论采用何种方法处理,都必须做好地表水及地下水的处理。
(2)对于滑坡顶面的地表水,应采取截水沟等处理措施,不让地表水流入滑动面内,对于滑坡体下部的地下水源应截断或排出。
(3)在滑坡体未处理之前,禁止在滑坡体上增加荷载,以防止滑坡体加速滑移。
(4)对于挖方路基上边坡发生的滑坡,必须在离滑动面最少5 m以外修截水沟。截水沟可采用片石浆砌,滑坡上面出现裂缝应补填土进行夯实,避免地表水继续渗入。边坡部位应结合地形,修建树枝形及相互平行的渗水沟与支撑渗沟,将地表水及渗水迅速排走。
(5)当挖方路基边坡发生的滑坡不大时,可采用刷方(台阶)减重、打桩或修建挡土墙进行处理,以使路基边坡稳定。采用打桩时,桩身必须深入到滑动面以下要求的深度,同时宜修建明沟、暗沟排出地下水。根据滑坡情况也可采用修建挡土墙、钢筋混凝土锚固桩或预应力锚索、绿化山坡等方法。不论采用何种方法,其基础必须置于滑动面以下的硬岩层上并满足设计要求。
(6)对于填方路堤发生的滑坡,一般可采用反压土方、加固地基或修建挡土墙等方法处理,挡土墙基础应置于滑动面下的硬基层内。
(7)对于沿河路基发生的滑坡,可修建河流调治构造物、挡土墙等方法处理,其构造物的基础必须置于回流冲刷线以下设计要求的深度或硬岩上。
(8)滑坡地段施工的最后都要进行一定的生态防护。
6 结语
高速公路高边坡滑坡病害治理是一项综合性工程。地质构造复杂的地区,应加强高速公路高边坡滑坡病害治理研究,提高公路建设水平,减少病害发生率,保障人民生命财产安全,促进公路建设与生态环境协调发展。
参考文献:
[1]李靖.浅析高速公路高边坡病害原因及治理对策[J].工程建设与设计,2018(17):58-60.
[2]王永亮.高速公路路基高边坡滑坡机理及防治措施分析[J].交通世界,2018(14):27-28.
[3]蔡顺枝.高速公路边坡滑坡分析及治理研究[J].建筑工程技术与设计,2019(10):1901.
关键词:公路滑坡;高边坡病害;治理措施
1 形成高边坡滑坡的原因
滑坡是由当地地形地质条件、水资源和人类活动等因素引起的。在公路建设过程中,会出现大开挖的情况。例如岩石产状与开挖边坡基本一致,大量的水渗透到坡面以下,土石的强度就会降低,外层土石的重量就会增加,坡面就会发生变化,然后就会发生滑坡。
1.1 地形地质条件
高速公路施工过程中,将坡脚切割成台阶,边角处的地表高度不同,为滑坡的形成提供了一定的地形条件。在施工现场,某些山体上的岩体十分破损,结构松散,在大雨天气时雨水顺着缝隙向内部渗入,导致地质结构比较软弱,地层的强度降低。倘若遇到中厚层泥质灰岩,在雨水侵入之后,泥化现象就会十分严重。另外,由于地下水长期侵蚀,岩体强度大大降低,岩体含水量增加,土壤物理性质发生变化,滑坡发生的可能性进一步增大[1]。
1.2 雨水对坡面和坡脚进行冲刷
坡面径流冲刷和高边坡的直接冲刷都是由雨水直接造成的,坡面在长期侵蚀和冲刷的负面作用下,会在坡面直接形成冲沟,随着降雨量的不断增大,冲沟的深度也会逐渐延伸,最后公路的边坡结构受到损坏,导致路面会有不同程度的塌陷,直接影响着过往车辆的行车安全。如果在河堤或河滩上修建高速公路,水流会损伤坡脚,边坡结构会受到损坏,进而降低高速公路质量。
1.3 人类活动促进了环境的恶化
斜坡的人工开挖,边坡的自然平衡状态遭到破坏,坡体的稳定性减弱,促进原本处于极限不稳定状态的坡体更加恶化,质量水平严重恶化,导致局部坡体严重变形,形成新的变形和塌滑体。特别是长期风化的岩石和裂缝地表,长期渗入地表水,坡体裂缝进一步加深,导致坡体平衡性进一步下降。
1.4 路基填料、路基高程以及路基压实度的影响
通常情况下,地势缓和的土质边坡容易被冲刷侵蚀,包括砂型土边坡,亚黏性土边坡以及黄土边坡等。在流水侵蚀和风化侵蚀作用下,边坡会沿着水流方向形成冲沟。如果没有做好边坡坡脚养护工作,边坡受到长期侵蚀,坡脚湿软,从而降低路基强度
2 高速公路滑坡与高边坡病害的防治原则
在高速公路高挖方路段,病害防治需要从以下两个方面入手。(1)在项目前期工作阶段,应积极开展地质勘察工作,合理选择路线,设计好高边坡坡率和防护形式,强调质量控制措施,确保质量得到全面控制,尽量避免发生地质灾害。(2)在施工阶段,要进一步加大勘察的力度,采取合理的施工方法和施工顺序,及时对边坡及其周围进行排水、防护。在施工过程中,主要以预防为主,对出现的问题迅速对症下药,及时综合治理,事后还要进行观测和检查,确保其安全、合理、经济。
3 公路滑坡的识别
第一,通过观察地形地貌来识别:当斜坡上有圈椅状、马蹄状地形或多级不正常的台坎发育,其形状与周围斜坡差别很大;有时斜坡上面有洼地,下部坡脚较两侧更多地伸入河床;两条沟谷的源头在斜坡上部转向并汇合。这些地貌现象告诉我们,这一地段有曾经发生过滑坡的历史。第二,通过研究地层来识别:发生过滑坡了的地段,其岩层或土体的类型、产状与周围未出现滑动的斜坡有着明显的区别。岩层或土体层序较凌乱、结构较疏松的证明滑动过。第三,通过研究地下水来识别:如果地下水含水层的统一性遭到破坏,地下水流动的路径、排泄地点发生改变,如果发现局部斜坡与整段斜坡上的泉水点、渗水带分布状况不同,短时间内出现原有泉水突然干涸等现象,可以结合其他证据判断可能有滑坡正在形成。第四,通过观察植被的外形来识别:斜坡表面树木出现东倒西歪,一般判定是斜坡曾经发生过剧烈滑动的;如果斜坡表面树木主干朝坡下弯曲、主干上部保持垂直生长,一般認为是斜坡长时间缓慢滑动的[2]。
4 高边坡病害的治理措施
4.1 在设计上分级
对于道路高边坡滑坡问题的治理需要从几个方面入手。首先应该使高边坡的下滑程度缩小,使得道路的稳定性增加。可使用的设计方案是分级设计坡度,坡度较大的坡面可多分几级,尽量减小坡度。在设计时要充分考虑施工中可能遇到的问题。
4.2 建立并完善的排水系统
公路建设过程中,通过积极建立完善的地表排水系统,进而促进高边坡的稳定,一系列高边坡病害在很大程度上与高边坡结构的失稳密切相关,在结构上,它可以在很大程度上防治高边坡病害。随着长期的水动力作用,高边坡内部结构将发生相应的变化,其自身机制的稳定性也将相应的被破坏[3]。实际施工过程中,为了完善地面排水系统,要做以下工作:
(1)组建过硬的施工队伍和科学完善地面排水系统,充分发挥整个排水系统的作用。
(2)选择合适的建筑材料,用于整个地表排水系统的施工中,具有很大的实用价值。
(3)若边坡位于水资源丰富的地区,坡面应设置井眼,及时排出积攒在坡内的承压水。在地下水位较高的路段还应在坡脚设置排水盲沟,防止地下水位上升软化坡脚,造成边坡坍塌。
4.3 支挡工程
根据滑坡性质,可采用干砌片石垛、支撑渗沟、重力式抗滑挡土墙、锚杆挡土墙、加筋土挡墙以及锚固桩等支挡工程,以抵抗整个滑体的滑动。
(1)抗滑片石垛。一般用于滑体不大、自然坡度平缓、滑动面位于路基附近或坡脚下部较浅处的滑坡。主要是依靠片石垛的重量,以增加抗滑力的一种简易抗滑措施。片石垛可用片石干砌或竹笼、木笼堆成。
(2)抗滑桩。抗滑桩是目前滑坡防治措施中应用比较普通的一种方法,主要是承担水平荷载,在滑坡治理工程中常用的多为钢筋混凝土桩,平面大多呈长方形,几何尺寸根据计算的滑体下滑力确定,一般2×3 m比较常见;考虑局部桩孔较深或抢险,也可采用圆形,机械成孔,直径一般为1 m~2 m。 抗滑桩开始施工时,首先根据抗滑桩的平面布置图,现场逐桩定位;为了保证抗滑桩的基坑开挖和施工安全,基坑应先后间隔开挖(跳槽开挖);为了防止坑壁坍塌,应及时护壁支撑,并随着基坑的开挖,逐段浇筑护壁;抗滑桩在基坑开挖时,禁放大炮;应在护壁内顺滑动方向用临时横撑加强支护。桩井中开挖的弃渣必须弃出滑坡体外,以免引起新的滑坡。钢筋接头不得设在土石分界面处和滑动面处。抗滑桩施工完毕后,需作桩身无破损检测。
4.4 清方减载与反压坡腳
清方减载适用于上陡下缓的推移式滑坡,且滑坡后缘及两侧有明显的边界,或者有岩体出露而不易受到牵引变形的滑坡治理,对改善滑坡的稳定性,提高安全系数有着非常明显的效果。反压坡脚适用于在滑坡体前缘开挖切割不稳定体坡脚,形成临空面而失稳的牵引式滑坡。
4.5 增加高边坡抗剪强度
在边坡滑坡的治理措施中,还有一类方法是通过增加高边坡的抗剪强度来避免边坡滑坡,主要有灌浆加固、高边坡加固、预应力锚索等几种,灌浆加固主要是在高边坡开始挖掘之前对其坡面进行打孔,然后注射水泥浆;高边坡加固主要是为了减小边坡坡率、稳固坡脚、增加坡体的宽度等,影响边坡稳定性主要是边坡体中的软弱夹层,针对这种情况,可以采用刷方减载减小下滑力的同时,采取加固措施;预应力锚索主要是向坡体施加预应力,用高强度的钢丝锚、钻孔钢绞线等并用框架梁固定于坡体稳定层中,然后通过其张拉将坡体固定,从而减小坡体下滑力。此外,在进行实际施工时可以避开不稳定的斜坡地段,而公路外形是可以按当地施工路段的坡度、走向及自然地形来进行设计,尽可能减少人工挖掘程度。
5 滑坡地区施工注意事项
(1)滑坡体的形成主要是由水而引起的,因此不论采用何种方法处理,都必须做好地表水及地下水的处理。
(2)对于滑坡顶面的地表水,应采取截水沟等处理措施,不让地表水流入滑动面内,对于滑坡体下部的地下水源应截断或排出。
(3)在滑坡体未处理之前,禁止在滑坡体上增加荷载,以防止滑坡体加速滑移。
(4)对于挖方路基上边坡发生的滑坡,必须在离滑动面最少5 m以外修截水沟。截水沟可采用片石浆砌,滑坡上面出现裂缝应补填土进行夯实,避免地表水继续渗入。边坡部位应结合地形,修建树枝形及相互平行的渗水沟与支撑渗沟,将地表水及渗水迅速排走。
(5)当挖方路基边坡发生的滑坡不大时,可采用刷方(台阶)减重、打桩或修建挡土墙进行处理,以使路基边坡稳定。采用打桩时,桩身必须深入到滑动面以下要求的深度,同时宜修建明沟、暗沟排出地下水。根据滑坡情况也可采用修建挡土墙、钢筋混凝土锚固桩或预应力锚索、绿化山坡等方法。不论采用何种方法,其基础必须置于滑动面以下的硬岩层上并满足设计要求。
(6)对于填方路堤发生的滑坡,一般可采用反压土方、加固地基或修建挡土墙等方法处理,挡土墙基础应置于滑动面下的硬基层内。
(7)对于沿河路基发生的滑坡,可修建河流调治构造物、挡土墙等方法处理,其构造物的基础必须置于回流冲刷线以下设计要求的深度或硬岩上。
(8)滑坡地段施工的最后都要进行一定的生态防护。
6 结语
高速公路高边坡滑坡病害治理是一项综合性工程。地质构造复杂的地区,应加强高速公路高边坡滑坡病害治理研究,提高公路建设水平,减少病害发生率,保障人民生命财产安全,促进公路建设与生态环境协调发展。
参考文献:
[1]李靖.浅析高速公路高边坡病害原因及治理对策[J].工程建设与设计,2018(17):58-60.
[2]王永亮.高速公路路基高边坡滑坡机理及防治措施分析[J].交通世界,2018(14):27-28.
[3]蔡顺枝.高速公路边坡滑坡分析及治理研究[J].建筑工程技术与设计,2019(10):1901.