高原地區(qū)某高速公路邊坡治理淺析

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簡(jiǎn)介： 從關(guān)于公路特別是高速公路的各種地質(zhì)災(zāi)害的資料可以看到，公路滑坡及邊坡治理居多，而且這項(xiàng)工程耗資巨大，所以更應(yīng)加以重視。關(guān)于高原地區(qū)高速公路邊坡滑坡治理的情況比較復(fù)雜，由于其特殊的地形氣候，盡管其降水量比較小，但是治水仍然非常重要，這也就給我們帶來(lái)了新的課題。下面以馬場(chǎng)垣至平安高速公路某段治理為例具體闡述高原地區(qū)高速公路邊坡治理的情況。
關(guān)鍵字：高原 高速公路 邊坡 治理 治水

一、工程概況

　　隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的不斷深化，作為排頭兵的道路交通業(yè)也在蓬勃發(fā)展，特別是最近幾年，西部山區(qū)，高原地區(qū)的高速公路網(wǎng)也開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段。特別是原來(lái)由于條件惡劣而使高速公路發(fā)展滯后的云南、四川等省基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市市通高速公路。而位于青藏高原的青海省更是條件惡劣，但是其高速公路仍然有了大大的發(fā)展。眾所周知，我國(guó)西部氣候條件惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜，各種地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。不可避免的高速公路兩側(cè)的邊坡滑坡治理就顯得猶為重要。

　　公路滑坡的特點(diǎn)是：滑坡在平面形態(tài)上，都有一定的幾何形狀，如橢圓形、三角形簸箕形及其他幾何形態(tài)或不規(guī)則形態(tài)。其滑出方向大多數(shù)與路線方向垂直或近于垂直，少數(shù)滑體滑動(dòng)方向與公路線路方向斜交，公路規(guī)模的大小也也直接影響滑坡的規(guī)模。成因上講，大多數(shù)滑坡都是在開(kāi)挖過(guò)程中復(fù)活，而且公路滑坡有一個(gè)共性，就是超過(guò)90%的滑坡都是由于公路開(kāi)挖造成的。本工程以青海省馬場(chǎng)垣至平安高速公路某段作為邊坡治理的事例進(jìn)行剖析，闡述高原地區(qū)在特殊地形、地質(zhì)、氣候條件下邊坡治理的特點(diǎn)。由于本工程中的邊坡經(jīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)處于蠕動(dòng)階段，所以治理過(guò)程中采取的積極的治理措施，按照滑坡的治理方式進(jìn)行了初步探討。

　　眾所周知，滑坡的產(chǎn)生滑坡的產(chǎn)生和發(fā)育形成過(guò)程通常分為三個(gè)階段：蠕動(dòng)變形階段、滑動(dòng)破壞階段和漸趨穩(wěn)定階段。

　　其中蠕動(dòng)變形階段：斜坡在發(fā)生滑動(dòng)之前通常是穩(wěn)定的，在水的作用下，可以使斜坡土石體強(qiáng)度逐漸降低，滑坡出口附近滲水混濁，水在此過(guò)程中起到了催化劑的作用。由此可見(jiàn)排水在邊坡滑坡治理中的地位致關(guān)重要。采取“早發(fā)現(xiàn)，早防治”的原則進(jìn)行處理。在邊坡滑坡治理當(dāng)中我們?nèi)匀话阎嗡旁谑孜弧?/p>

　　本工程現(xiàn)場(chǎng)具體情況為：原邊坡為噴素混凝土，但是部分已經(jīng)剝落，其坡高65m左右，長(zhǎng)度110m左右。坡體北側(cè)為一高速公路橋梁，該坡體處于兩個(gè)橋孔之間，并靠近橋臺(tái)，經(jīng)觀察橋臺(tái)部分混凝土已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，該段邊坡坡腳有連續(xù)的裂縫，長(zhǎng)約20 m，裂縫寬0.1~7cm，坡面上橫向、縱向的裂縫較多，出水點(diǎn)較多（主要在高程1868m以下），特別是當(dāng)雨季，其出水量更大，我們估計(jì)邊坡的不穩(wěn)定主要是有水造成的，所以我們的首要措施定格只水的問(wèn)題上。

　　A樁墩（橋臺(tái)東面第一根樁墩）外噴混凝土已開(kāi)裂，橋臺(tái)內(nèi)側(cè)可見(jiàn)裂縫，綜合分析認(rèn)為：本段邊坡已處于蠕變階段。處于安全經(jīng)濟(jì)考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了該邊坡治理的長(zhǎng)久性，加大了治理的程度。

　　該高速公路治理地段地形圖如下所示（圖中已經(jīng)標(biāo)出匯水地段、原截水溝位置以及可能產(chǎn)生滑坡的地段）：

圖1 地形圖

二、地質(zhì)條件

1．地形地貌：

　　該邊坡處于高原中山的坡腳地段。

2．經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及收集的有關(guān)地質(zhì)資料，構(gòu)成邊坡的地質(zhì)特征為：第四系碎（塊）石土，下伏基巖為變質(zhì)的大理巖（Jxk）及巖漿侵入的閃長(zhǎng)巖。

　　①碎（塊）石土：灰色，成分以閃長(zhǎng)巖、大理巖、花崗巖為主，粒徑一般5-20cm，以棱角形為主，稍密—中密，厚度2—5 m。

　?、诖罄韼r：灰白色、白色，變質(zhì)結(jié)構(gòu)，含少量石英，厚層狀為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，見(jiàn)幾組裂隙，產(chǎn)狀為3350∠450，2030∠720。

　　強(qiáng)風(fēng)化大理巖：褐黃色，巖質(zhì)較軟，厚度1.0-6.0m。

　　弱風(fēng)化大理巖：白色、灰白色，巖質(zhì)較堅(jiān)硬。

　　巖體中侵入閃長(zhǎng)巖：灰色、深灰色，強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，巖體破碎，為10—30 cm 塊狀，厚度0.1—5.0 m。

三、地下水情況

　　本段邊坡處于地下水的排泄區(qū)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查期間，下雨后，見(jiàn)有大量水從坡腳滲出。經(jīng)分析，地下水的補(bǔ)給源除大氣降水外，主要為南面沖溝的地表水，該沖溝具一定的匯水面積，地表水沿強(qiáng)風(fēng)化大理巖裂隙運(yùn)動(dòng)，在坡腳以滲水方式排泄。在本邊坡治理過(guò)程中，我們將排水放在了最重要的位置。具體的措施我們采取地表排水和坡體內(nèi)降水的方式進(jìn)行，達(dá)到綜合治理的效果。

四、穩(wěn)定計(jì)算分析

　　經(jīng)實(shí)地地質(zhì)測(cè)繪及收集的有關(guān)地質(zhì)資料，考慮不利結(jié)構(gòu)面地下水等情況，邊坡穩(wěn)定計(jì)算的采用下列數(shù)據(jù)：

指標(biāo)名稱

天然重度r(kN/m3)

抗剪強(qiáng)度

內(nèi)聚力（kpa）

內(nèi)摩擦角φ（度）

碎（塊）石土

21.5

15

26

強(qiáng)風(fēng)化大理巖

22.5

60

28

弱風(fēng)化大理巖

25

100

35

　　經(jīng)對(duì)3個(gè)斷面計(jì)算：邊坡沿巖土界面及強(qiáng)風(fēng)化大理巖中潛在滑面的穩(wěn)定系數(shù)K為1.01—1.20，邊坡處于極限平衡狀態(tài)，隨著地下水的作用，邊坡的穩(wěn)定性還會(huì)降低，需治理。

五、治理措施

　　鑒于該邊坡的具體情況,其治理分三步考慮:

　　第一步：根據(jù)本邊坡災(zāi)害形成的主要原因，地下水是導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定的主要原因之一，從地形可以看到，在其旁側(cè)有一定的匯水面積，我們可以采取截水溝的方式將水未流入地下之前排走，一般將其布置在可能滑坡范圍以外約5米的穩(wěn)定階段，要求與地下水流向垂直，同時(shí)對(duì)該邊坡采取先修筑排水縱溝對(duì)坡頂水予以引導(dǎo),并在坡面布設(shè)排水管,對(duì)坡體內(nèi)的水進(jìn)行疏排,以改善坡體的含水與穩(wěn)定狀況。

　　通過(guò)以上分析，可見(jiàn)該滑坡的產(chǎn)生與水的關(guān)系密切，設(shè)置排水系統(tǒng)，消除水的危害，是整治滑坡的可靠措施。整治設(shè)計(jì)中，應(yīng)明確以治水為本，支擋為輔，從。水”字上下功夫，采用疏、截、排等綜合措施以引開(kāi)地表水，降低地下水，提高土體強(qiáng)度。排水措施分為地表排水與地下排水兩大類。

1．地表排水

　　地表排水的目的是攔截滑坡地段以外的地表水，不使水流入滑坡區(qū)內(nèi)，并盡快排除滑坡范圍內(nèi)的雨水，引導(dǎo)地表水在滑坡體外的穩(wěn)定山坡處排走?；w以外的地表水，以攔截和旁引為原則；滑體以內(nèi)的地表水以防滲，盡快匯集和引出為原則。因此：滑體外，設(shè)置一條或多條環(huán)形截水溝，攔截旁引地表徑流，不使流入滑坡范圍之內(nèi)；滑體內(nèi)，充分利用自然溝谷，布置成樹(shù)枝狀排水系統(tǒng)?；w內(nèi)的濕地用泉水出露之處，修建滲溝及明溝等引水工程，以減少對(duì)滑坡的供水。

　　滑體內(nèi)的泉水露頭、濕地處需設(shè)置滲水溝與明溝相配合的引水工程。其目的是排除滑體內(nèi)的上層潛水和疏干邊坡，這類引水工程包括集水和排水兩部分，埋人地下水為集水部分，常采用滲水溝(又稱集水盲溝)形式，露出地面部分是排水明溝。集水部分要設(shè)計(jì)濾層，排水部分是不透水的漿砌明溝。此外，滑坡周圍的自然邊坡坡面應(yīng)整平夯實(shí)，減少坑洼及裂縫，防止積水下滲。認(rèn)真做好坡面綠化工作(鋪草皮、植樹(shù))減少地表雨水下滲，防止坡面沖刷及淤塞排水溝。地表排水往往綜合運(yùn)用截水溝、溝谷內(nèi)排水系統(tǒng)、引水明溝等各種方法。

2．地下排水

　　地下水是斜坡不穩(wěn)定的主要原因之一。由于滑體內(nèi)地下含水層的厚薄、分布、補(bǔ)給條件和地質(zhì)條件的差異，常采用截、排、疏和降低地下水位等辦法。一般在獲得較準(zhǔn)確而足夠的地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，并做了詳盡分析之后，才能提出切合實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工，這樣才能達(dá)到排水目的。通過(guò)水文地質(zhì)勘察，查明補(bǔ)給滑動(dòng)體的地下水確是以滑坡的上方或一側(cè)補(bǔ)給為主時(shí)，才修建截?cái)嗟叵滤墓こ?，它要求垂直地下水流向布置，隨地下水的含水層數(shù)、埋藏深度和土質(zhì)密實(shí)程度的不同，而采用不同的構(gòu)筑物，如盲溝、盲洞等。 由于斜坡土層(巖體)中埋藏有地下水，流人邊坡變形區(qū)，產(chǎn)生了動(dòng)水壓力和靜水壓力，為減弱這種壓力的作用，確保邊坡穩(wěn)定，可采用地下排水的方法。滲溝的作用是排除滑坡前緣的邊坡土壤中的水，疏干邊坡含水，同時(shí)對(duì)邊坡的局部地段有支撐作用。其形狀從平面來(lái)分有垂直的、分支的、拱形等幾種。

　　對(duì)于水平鉆孔的施工程序?yàn)椋?/p>

　　首先，安裝水平鉆機(jī)于預(yù)定孔口位置并使之平整，按預(yù)定仰斜角度(一般l0 ～15。)調(diào)整機(jī)頭，一般采用給來(lái)鉆進(jìn)，有利于泥漿排出，鉆孔進(jìn)尺宜比設(shè)計(jì)埋設(shè)渣水管長(zhǎng)度適當(dāng)加長(zhǎng)。

　　其次，孔鉆好后，將帶孔眼(事先在管上部約四分之三范圍均鉆8mm的孔眼，以利進(jìn)水，孔眼間距50mm，呈梅花狀捧列) 60mm硬質(zhì)塑料管外包一層土工布(防止孔眼堵塞)旋插入孔中，直至預(yù)定深度，定位時(shí)應(yīng)注意使管無(wú)孔部分向下，以利排水。晟后，全組孔位全部完成后，為防孔口松動(dòng)損壞，應(yīng)及時(shí)用現(xiàn)澆混凝土或漿砌石以組為單位加以固定。

　　第二步：對(duì)橋墩(臺(tái))處局部設(shè)置錨索擋墻,對(duì)橋墩(臺(tái))進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于坡體上局部進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨治理，要求標(biāo)本兼治。左圖邊坡掛網(wǎng)噴錨施工工藝流程。

　　第三步：還應(yīng)該對(duì)該邊坡進(jìn)行變形觀測(cè),根據(jù)排水孔施工揭露的實(shí)際地質(zhì)情況及變形觀測(cè)情況,對(duì)該邊坡進(jìn)行近一步的分析研究工作。以獲得更多的資料,然后根據(jù)這些研究結(jié)果資料再與業(yè)主共同協(xié)工放線及施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)存在較大誤差時(shí)應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)及有關(guān)各方，以便及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)商確定是否對(duì)該坡進(jìn)行進(jìn)一步的深部錨固支護(hù)。行掛網(wǎng)噴錨治理，要求標(biāo)本兼治。做到信息化施工。

六．結(jié)論

　　1．眾所周知，水是造成滑坡的一個(gè)重要因素，盡管青海省的年降水量少，但是這并不能說(shuō)明滑坡的幾率降低，邊坡就不需要治理了。相反，從這一實(shí)例可以看到邊坡的穩(wěn)定與周圍的環(huán)境密切相關(guān)，本工程由于地形的原因形成了一定的匯水區(qū)域，使水下滲對(duì)邊坡造成一定的不穩(wěn)定，需要治理。對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害改掉治標(biāo)不治本的錯(cuò)誤，應(yīng)該找出可能造成將來(lái)不穩(wěn)定的本質(zhì)原因進(jìn)行治理。本工程的治水為重中之重。

　　2．對(duì)于邊坡滑坡的治理，僅僅依靠樁、噴錨、錨索等純力學(xué)的方法阻止其變形運(yùn)動(dòng)和破壞，效果不太理想時(shí)。我們可以通過(guò)治水的方法，改變滑體內(nèi)的物理力學(xué)性質(zhì)。往往可以收到事半功倍的效果。

　　3．對(duì)于邊坡的防治，要貫徹以防為主，整治為輔的原則。在選擇防治措施之前，要查清滑坡的地形、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，分析滑坡性質(zhì)及其發(fā)展階段，了解滑坡產(chǎn)生的原因，以便“對(duì)癥下藥”，尤其是大型滑坡，整治工程量很大，技術(shù)上也很復(fù)雜，試圖通過(guò)“減、擋、固”等方法阻止其變形、運(yùn)動(dòng)和破壞往往是困難的，而通過(guò)對(duì)水的防治，改變滑坡內(nèi)在的物理力學(xué)性質(zhì)，順其自然，以柔克剛，反而能起到很好的作用。

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