公路高边坡滑坡治理与加固分析

甄建树

(甘肃威远路业有限公司,甘肃 定西 743000)

0 引 言

在公路建设过程中,会受地质因素、施工因素及浸水因素导致出现滑坡现象,不仅耽误施工进度,严重的话可能对周围的河流和交通等造成影响,如堵塞河流,中断交通等,甚至可能摧毁周围的房屋建筑,危害居民的生命安全。基于此,要保证公路建设的安全性,把控施工进度,提高施工质量,还需重视滑坡问题。对造成滑坡问题的具体原因进行分析,以便制定有针对性的措施进行解决。

1 路基高边坡滑坡的形成和特点

路基高边坡滑坡的形成,其形态特征和结构都是完整的。在公路建设过程中,路基开挖是重要的施工环节。在进行路基开挖时,会对坡顶造成扰动,这种情况下,加上坡体自身的重力,可能会出现明显下沉的现象,坡体下沉会破坏坡体的整体结构,从而出现断裂现象,坡脚附近的地面较大的横向位移并微微隆起,并随着坡顶裂缝的开展和坡脚侧向位移的增加最终形成了滑坡。滑坡处裂缝间隙清晰,滑动面、滑床、滑体位于公路的右侧,滑动方向和公路方向大体呈现垂直的状态。若是该公路工程在进行施工时,出现滑坡的地方土质以砂质为主,那么整个滑床就会是砂质板岩,这种情况下,就会导致滑动总体呈现出直线型状态,使得前后部坡度较大[1]。另外,滑体若是都为砂质板岩,会使得其中含有大量的泥沙,泥沙的混杂导致整个滑体的土质比较松散,会使坡体下滑的速度加快,造成更加严重的后果。

2 公路建设中产生高边坡滑坡的原因分析

滑坡是因公路边坡失稳造成,而造成边坡失稳的原因有:首先,在公路建设过程中,出现了边坡高度增大或者坡顶荷载增加的情况,导致破体内的切应力发生了变化,这种情况下,就会使土体内部的切应力超过抗剪强度,引起滑坡;其次,在公路建设时,若遇到暴雨天气,或者发生地质灾害(如地震),那么,雨水的侵入和土体的震动都会对抗剪强度造成影响,使其小于土体内部的切应力,导致边坡不稳,引起滑坡;例如,在国道212线K170+050～K170+180段水毁路基滑塌治理工程中,造成国道212线K170+100处(距漳县分水岭观景台1 km)发生山体滑坡的主要原因就是持续降雨,导致道路中断,滑坡体滑塌拥堵至K171+200～300处,使得此区间内滞留车辆19辆,人员31人。最后,公路在建设过程中会涉及到材料的运输,相关车辆在进出施工现场时若没有进行有效规范,可能对土体的抗剪强度造成影响,引起滑坡。

2.1 地质原因

造成路基高边坡滑坡的重要因素之一是地质原因,在进行公路建设时,若该地段的地质构造比较松散,岩石的性质比较脆弱,那么在落实实际的施工作业时,整个岩土体的荷载能力将会很难支撑公路的主体。这种情况下,加上在对公路进行施工时会涉及到相关机械设备,机械设备在运行过程中对发出振动,对岩土体造成震动和扰动影响,岩土体在震动和扰动过程中,会破坏原本的土体结构,使其出现分裂,从而引发破碎,如此,就会引发路基滑坡。滑坡情况一旦出现,对公路建设的施工作业操作来说必然会造成影响。不仅不利于控制施工进度,同时还无法有效保障施工质量[2]。

2.2 施工原因

在对公路进行施工时,对原有的土体结构进行开挖和重塑是十分重要的环节,在此过程中,会对岩土体造成比较大的扰动。这种情况下,若是在扰动的过程中忽略了对表层的加固处理工作,那么,极有可能造成土体上部的岩层失去支撑力。土体岩层的支撑力下降或消失,当路基的边坡承受重力时,就会出现沿软弱面整体滑动的现象,使整个岩土体的稳定状态遭到破坏,出现滑坡现象。

2.3 浸水原因

在路基开挖的过程中,会对原有的土体岩石结构造成破坏,这种情况下,会导致原本的坡体结构失去平衡,如此,在重力压力的作用下,就可能使整个坡体的岩层结构出现裂缝。岩层存在裂缝现象,地表水就会下浸到岩体中,对整个坡体的结构进行冲刷,使整个岩体出现软化现象,从而改变原有的山坡结构,使其失去平衡性。

3 公路路基高边坡滑坡问题解决方案

在滑坡问题处治过程中,须遵循安全、经济、稳定的基本施工原则,同时结合滑坡的整体状况,针对工程的滑坡情况、滑坡特点、滑坡的形成进行综合性分析,采取对应的专项设计方案才能提升处治的有效性和施工的可行性。本项目适宜采用的解决方案有主要有放缓坡率、排水防治以及边坡支挡加固等。

3.1 放缓坡率及排水防治

若是滑坡处的最大边坡高度未超过30 m,且征地难度不大,那么在对滑坡进行治理的过程中,可以采用放缓坡率的方法进行处治。同样以国道212线K170+050～K170+180段水毁路基滑塌治理工程为例,造成其出现滑坡现象的主要原因是持续降雨,在对其进行解决时,需要根据现场的具体病害情况来制定相关措施。针对K170+060～+186.5段左侧填方边坡而言,其边坡坡率为1∶1.5,坡高10 m,可以采用预制拱形骨架进行防护,并在坡脚设置平台的方式来放缓坡率(滑坡稳定性划分详见表一),这里需要需要注意,平台宽保持在2.5 m(含挡土板宽度)。另外,在进行滑坡治理时,还要考虑地表水和地下水的治理问题,要通过设置截水沟、排水沟疏导地表水,减少坡面冲刷和漫流;通过设置渗水盲沟、支撑盲沟、集水井等截排地下水,降低滑体中的地下水位[3]。如此,才能够对整个高边坡的稳定性进行提升。如在K170+060～+186.5段,已经采用预制拱形骨架进行防护的基础上,需要在桩顶平台上设置平台排水沟,以防止墙前坡面垮塌对桩稳定性造成影响。在进行排水沟设置时,宽度要保障不小于3 m,平台设置平台排水沟并采用15 cm厚C15混凝土进行硬化。另外,还要对桩前坡面进行修整、夯拍,以保证坡面的平顺和稳定,要在坡面设置急流槽引排坡面汇水及桩板墙平台排水沟汇水。

表1 滑坡稳定性划分

3.2 边坡支挡加固

在对滑坡进行治理的过程中,通过放缓坡率能够使整个滑体的稳定性得到有效的提升,但是针对部分滑体松散、断裂曾较,或者边坡的岩质较为脆弱、输送的坡体而言,在进行施工时,还需要采用边坡支挡加固的方法来进行解决,如利用挡墙、抗滑桩等来提高滑坡的抗剪力。在国道212线K170+050～K170+180段水毁路基滑塌治理工程中,针对K170+060～+186.5段而言,除需要采取放缓坡率和防排水的手段进行治理外,还需要采用路基回填+拱形骨架+锚索抗滑桩的综合治理措施,而针对滑塌下边坡影响段K171+240～292.7段而言,则需要采用左侧上边坡桩板墙预加固的处治措施。在进行治理的过程中,其具体操作方法为:首先,要对K170+050～+200段挖除原填筑路基后对滑移路基进行重新夯实填筑,为增加填筑后路基整体稳定性,原坡面开挖台阶后采用分层加筋填筑。在此基础上,为及时引排路基含水,桩后填土底部回填厚度不小于2 m的天然砂砾,汇水通过横向排水管引至桩板墙泄水孔排出路基。填筑至原设计标高后重铺路面及恢复交安。其次,要在K170+060～+186.5 段左侧填方边坡坡脚平台外缘设置锚索桩板墙,抗滑桩中心距路基左侧外边缘均为18.5 m;抗滑桩均采用直径2.0 m抗滑圆桩,抗滑桩中心间距4 m。另外,在进行抗滑桩施工时,要采取钻孔灌注混凝土方式施工,同时,施工过程中还要注意坡体实施监测。第三,要在K170+060～+186.5段进行锚索抗滑桩施工(锚索桩板墙-抗滑桩配筋计算结果见表2),每孔锚索采用6φj15.24预应力锚索,锚索为750 kN级的压力分散型锚索,采用270级(1 860 MPa)环氧树脂全喷涂防腐PE 钢绞线,锚索长度为35 m或40 m,其中锚固端长10 m,自由端长25 m或30 m。最后,针对滑塌下边坡影响段K171+240～K171+292.7段而言,要在左侧上边坡设置桩板墙,在进行设置时,要保障抗滑桩中心距路基中心线均为14 m(距路基左侧边缘约8 m)。这里需要注意,抗滑桩要采用直径1.5 m的抗滑圆桩,抗滑桩中心间距保持在3 m,桩间要布设挡土板。

表2 锚索桩板墙-抗滑桩配筋计算结果

3.3 滑坡治理施工的技术要点

在对高速公路的滑坡问题进行治理的过程中,要想保证最终的治理质量和效果,那么就应该采取分级施工的方式。所谓分级施工,是指在结合滑坡路段的具体地质情况等基础上,将施工工序分为几个等级,为保证每个级层的施工质量,需要在完成上一级施工并进行检验后再进行下一级施工,即落实好放缓坡率工作后再进行排水防治,然后再进行支挡加固;另外,还要在进行治理施工前,结合施工现场的情况,对可能存在的风险进行评估和分析,从而制定应急措施[4]。最后,针对滑坡治理的施工技术要点来说,首先,为避免因沥青面老化导致路面脆弱,从而发生裂缝,破坏岩体的整体性和稳固性,需要对路面进行养护和补救。例如,在定西公路局2020年G22青兰高速公路十八里铺至土家湾段养护工程中,就对上、下行线的铣刨罩面进行了补救,补救位置共9段,补救方式主要为沥青玛蹄脂碎石面层和热熔橡胶沥青碎石封层;而针对沉陷情况而言,也对该路段的上、下行线共9段沉陷位置进行了局部病害修补,修补大小病害共119处,主要修补方法有:针对5 cm厚AC-16而言,采用沥青混凝土,针对8 cm厚ATB-25而言,采用改性沥青碎石,针对10 cm厚ATB-25而言,采用改性沥青碎石,针对11 cm厚ATB-25而言,采用改性沥青碎石,针对12 cm厚ATB-25而言,采用改性沥青碎,另外还有贫混凝土修补基层和基层抗裂贴缝。其次,为提高公路运营的安全系数,避免因发生交通事故对土体结构造成震动引起滑坡,相关人员在落实工作时,就需要波形梁护栏的维修和管理工作引起重视,通过拆除旧的更换新的波形梁护栏的方式,来保证其功能发挥。例如,在定西公路局2020年G22青兰高速公路十八里铺至土家湾段养护工程中,对波形护栏调平455 m。定西公路局管养路段起点为定西巉口以东约10 km的十八里铺,上行线起点桩号 K1779+756,下行线起点桩号 K1779+835,终点为土家湾隧道定西侧,桩号K1807+500,单幅里程共计55.409 km。例如,在G312线安全设施精细化提升工程中,相关人员在落实工作时,就对波形梁护栏进行了拆旧更新,共计拆除旧波形梁护栏1 862 kg,安装新波形梁护栏共计19.226 km。另外,为保障波形梁护栏在安装过程中的稳固性,需要提高施工人员的专业技能。结合以上两种施工技术重点,在G22青兰高速公路鸡儿嘴至十八里铺段养护工程中,也进行了重要的体现。G22青兰高速公路鸡儿嘴至十八里铺段养护工程,也体现出了公路养护的要点与重要性。平定高速公路是继宝天高速公路之后甘肃省交通建设‘东部会战’战略中第二个标志性工程。该项目由东西两段组成,东段起于平凉市泾川县的罗汉洞,经泾川、嵋岘、崆峒区,止于甘宁界的沿川子,西段起于宁甘界静宁县司桥,经静宁、太平店、会宁、西巩驿,止于定西市安定区的十八里铺,接建成的巉柳高速公路。在对该路段进行维修和养护的过程中,工程内容包含了高压旋喷桩、沥青混凝土桥面铺装及波形梁钢护栏更换等[5]。

3.4 落实好公路养护工作

在对公路高边坡进行治理的过程中,养护工作是十分重要的内容,通过对公路进行养护,可以避免或者减少滑坡现象的发生概率。在对公路进行养护时,要注意养护要点,如对公路沉陷处进行补救,对老化的沥青面进行改善,对波形护栏进行调整或更换等。另外,为保证公路养护工作能够有效落到实处,需要制定完善的公路养护制度,以明确养护的目标、内容和方式等,同时明确各个养护管理部门和管理人员的职责和义务,促使他们能够将公路养护工作认真、负责地落到实处。从而为避免或者减少滑坡现象的发生概率,延长公路的使用寿命等奠定良好的基础。

表3 G22青兰高速公路鸡儿嘴至十八里铺段养护工程

4 结 语

综上所述,滑坡问题是公路建设过程中最常见的问题,在进行公路建设时,若出现滑坡问题,不仅会中断交通,影响通行,也可能会造成周围的河流堵塞,已经砸毁附近的住房,危害人们的生命安全。基于这种情况,就需要对公路建设中的滑坡问题引起重视,通过对公路进行养护来预防滑坡现象的发生,并通过采取放缓坡率及排水防治和边坡支挡加固的手段来解决滑坡中遇到的问题,从而提高公路的运行稳定性和安全性。