高速公路边坡加固与防护对策

2014-03-25

中国新技术新产品 2014年6期

关键词：岩质土质分析法

（辽宁省路桥建设集团有限公司，辽宁沈阳 110010）

高速公路边坡加固与防护对策

单飞

（辽宁省路桥建设集团有限公司，辽宁沈阳 110010）

本文探讨了高速公路边坡稳定性的分析方法，对边坡加固处理常用办法的原理与使用条件进行了较深入地分析，并提出了边坡防护对策。

边坡加固；稳定性；方案比选；公路

1 概述

经济的快速发展促进了高速公路建设逐渐延伸至山区丘陵等地形复杂区域，使高速公路建设面临的技术难题日益增多，其中较为重要的技术问题就是边坡开挖与防护，边坡开挖有易引起地质灾害并不可预见地增大投资，延误建设工期，严重的还会导致人员重大伤亡。高速公路边坡可分为自然边坡与人工边坡两种，自然边坡经开挖或填筑等人为处理过程就转变为人工边坡。高速公路因绝大部分都具有较长的线路，途径地质水文条件各异的环境，边坡由风化程度不同的岩层构成，具有种类繁多且复杂的特点，易于发生滑坡、崩塌与泥石流等地质灾害。

2 分析边坡稳定性的方法

2.1 定性分析法。定性分析法主要利用勘察的工程地质条件，综合分析对边坡稳定的地质地貌、气候水文、运动构造等因素产生的影响，进而实现对引起边坡破坏方式及可能性的分析。通常较为常用的有图解法、历史分析法及类比法等几种方法。

图解法能够对边坡结构类型进行快速直观确定，明确分辨主要与次要结构面，并对不稳定块体的形状规模进行判断，对滑动方向等趋势进行较准确地预测，常用的图解法有摩擦圆法、实体比例投影法及赤平极射投影法等。自然历史分析法是以边坡岩体结构与构造形式作为重要依据，基于地质条件的历史演变对斜坡稳定性与发展趋势进行评价，分析天然斜坡的稳定性是该方法的主要应用。

目前，工程地质类比法是一种分析边坡稳定性的常用方法，可靠性由于不同评判人的不同层次水平与经验，在主观上具有较大的随意性。

传统类比方法可包括地质现象观测判断法与自然斜坡类比法等。灰关联分析法作为一种新兴分析方法，能够对因主观随意性而产生的不足在一定程度进行有效解决，类比法被引入到定量分析中，使结果与实际相符的情况得到有力保证。

2.2 定量分析法。在定量分析法中的有限元法与极限平衡分析法比较常用。经典极限分析法在均质材料中比较适用，基于对危险滑动面的假设而将该假设计算相应稳定安全系数，这正是极限平衡分析法中存在的不足之处。由于不存在绝对均质的岩体，假设的各种滑动面也不能将岩体破坏状态被真实反应出来。弹塑性极限平衡法能够将经典极限分析法的不足之处进行解决，边坡应力与应变可以确定极限平衡状态，不需要对最小安全系数进行反复计算，使工作量明显减轻，进而使准确率得到有效提高。

有限元法可以实现对经典极限分析法的不足指出的弥补，对非均质岩体问题进行处理，易于掌握，应用范围较广，实用性较强，可与计算机有效结合，使运算速度明显提高。

2.3 不确定性分析法。模糊综合评价法结合了模糊评判与层次分析，对边坡稳定的多种影响影响因素进行分析，分层划分多种因素后获得影响边坡稳定性的各种指标。人工智能方法在解决大型复杂问题中比较适用，利用群体概率对全局收敛法进行迭代，具有较强的全局搜索能力。

3 边坡加固技术

3.1 常见边坡地质灾害。滑坡、崩塌与泥石流是在高速公路边坡加固过程中常见的三大地质，在重力作用下岩体沿软弱面向下呈现整体滑动的现象被称为滑坡，一般由于坡脚具有较软的地基，多发于雨水作用下高速公路边坡施工中，因为人为作用的施工易导致山坡下部临空，岩土在外界条件作用下被逐渐软化，进而引发灾害。滑坡在通车时不确定性很大，只要发生就会产生严重的损失。

崩塌，一般是指岩土岩软弱面或裂隙产生脆性破坏的现象，具有突发性与瞬时性的特点，发生在高速公路施工与运营时会导致公路堵塞，对物流运输与人们出行产生严重影响。

泥石流，通常指泥沙等大量液相颗粒沿斜坡产生快速冲泻的现象，多发于地质条件不佳的山区，高速公路施工过程中主要通过避绕措施将灾害影响降至最低程度。

3.2 边坡加固处理技术措施。边坡处理加固时要坚持简单、有效的原则，根据实际情况采取有针对性地综合有效措施，

减载、加载反压、改良土质、支挡及综合加固等几种方式是比较常见的边坡加固方法。处理过程中要利用好自然条件，对围岩状态进行顺应协调，不仅能使边坡下滑阻力减少，还能避免产生下滑的因素。

减载，对边坡进行削头与削坡，移除边坡上部附近某些范围内岩体，使其总高度降低，减缓边坡坡度，使两方面的下滑力减少。减载分为主动与被动两种减载方式，在开挖边坡前已实施的被称为主动减载，在开挖过程中完成的被称为被动减载，结合边坡附近环境进行实施，一般地理环境与周边建筑物会影响削坡。加载反压，在牵引式滑坡灾害中，能够通过石跺的修建使抗滑土重增加，进而使坡体实现稳定的效果。

排水，滑坡体内的水采取地表与地下排水方式向坡体外一定范围引出，使由于水作用引起的失稳减轻。截水沟可修建在坡顶与坡面用于表面排水，使裂隙水压力影响边坡的不利之处尽可能减少，该方式能使岩质边坡的稳定性快速提高。地下排水影响坡体渗透性能及输水能力等条件，可将地下水位有效降低，

4 边坡防护决策

4.1 边坡分类。边坡根据组成物质可分为岩质、土质及复合边坡三种，不同边坡类型要采取不同边坡防护措施，根据结构效应与完整性可将岩质边坡分为破碎岩质边坡、完整岩石边坡及受优势结构面控制边坡三种。土质边坡包括纯土质与类土质两种，类土质边坡破坏具有土质与岩质两种边坡的特征。复合式边坡其上部一般为土质，下部一般为岩质，是一种在工程中比较多见的边坡。

4.2 边坡防护决策探讨。公路边坡根据其破坏类型与防护标准可大致划分为五大类，将不同边坡类型及高度的防护方式应用工程经验类比法等进行初步分类。再结合边坡类型采用有针对性的防护方式，岩质边坡分类一般采取模糊综合评判方法，土质边坡采取极限平衡及工程经验类比法，类土质边坡根据岩质边坡进行模糊综合分类，基于此基础进行定量分析，对防护类型进行确定。复合式边坡能根据不同区域的坡体，对各自区域的防护类型进行确定。