探討高邊坡滑坡及防護技術(shù)

文／方光輝 浙江金路交通工程有限公司 浙江臺州 317300

引言：

交通建設(shè)在不斷發(fā)展和進步的同時，也帶來了很多的環(huán)境問題。通過對我國現(xiàn)階段的一些基礎(chǔ)性開發(fā)建設(shè)工程進行分析，可以發(fā)現(xiàn)仍然存在著很多的地質(zhì)災害問題，而對其中所有問題進行分析可以發(fā)現(xiàn)，高邊坡滑坡現(xiàn)象在基礎(chǔ)性開發(fā)建設(shè)過程中頻繁出現(xiàn)，而且所造成的危害也十分的嚴重。由于人為的破壞，導致很多地區(qū)的樹木資源流失嚴重。對于地下礦產(chǎn)資源的過度開采，也導致了很多地區(qū)出現(xiàn)了水土流失的現(xiàn)象，從而使得很多地質(zhì)工程在建設(shè)工作的過程當中容易出現(xiàn)高頻和滑坡的現(xiàn)象。尤其是當進行高速公路以及鐵路等諸多工程建設(shè)時，高邊坡滑坡現(xiàn)象尤為頻繁。滑坡實際上就是由于重力的作用，或者是坡面排水未處理好 的影響，導致斜坡上的土體或者巖石出現(xiàn)了下滑現(xiàn)象，當出現(xiàn)高邊坡滑坡現(xiàn)象時，往往會對工程造成致命性的傷害，而且會對當?shù)氐牡刭|(zhì)造成一定程度的影響[1]。

1、工程概況

杭紹臺高速公路工程紹興金華段第HST-TJ05 標段(K49+240～K61+040)位于緩坡丘陵及沖積平原，地形、地質(zhì)條件復雜，山高坡陡、地形起伏較大。本路段地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境復雜，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，邊坡巖體結(jié)構(gòu)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，影響邊坡穩(wěn)定。路塹開挖后，坡面巖土在雨季容易呈現(xiàn)飽水狀態(tài)，導致坡面產(chǎn)生滑塌、崩塌，甚至邊坡整體失穩(wěn)。

2、高邊坡滑坡原因分析

導致高速公路邊坡失穩(wěn)破壞的原因主要有自然、人為兩種因素,尤其在一些丘陵山區(qū)地帶,邊坡失穩(wěn)問題時有發(fā)生。總體而言,出現(xiàn)邊坡病害的原因主要集中在以下幾點:一方面,對于邊坡防護措施的應用缺乏合理性。現(xiàn)階段,在開展高速公路高邊坡防護工作期間,主要采用的方式是護面墻、擋土墻以及截水、排水工程。具體設(shè)計、施工期間,所使用的材料、技術(shù)過于簡單,使得防護工程與措施無法發(fā)揮作用。比如,所使用的砌筑材料強度達不到要求,或者是采用的擋土墻結(jié)構(gòu)不合理,上述因素都將導致邊坡病害的發(fā)生。另一方面,高速公路的邊坡設(shè)計不合理。部分設(shè)計人員沒有對深路塹、高填方邊坡的設(shè)計引起重視,設(shè)計過程中,沒有針對現(xiàn)場的實際地形地勢、巖土狀況做出分析,如此一來便導致邊坡設(shè)計缺乏合理性。此外,一些設(shè)計人員在開展設(shè)計工作時,過分關(guān)注路塹邊坡自身的施工問題,僅僅從邊坡的高低、坡度、寬度等方面做出分析,沒有考慮到實際的排水、氣候、環(huán)境等因素,因而導致邊坡設(shè)計不合理,甚至會破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。

3、高邊坡滑坡防護原則

3.1 預防為主原則

在高邊坡病害防治中，以預防為主，施工時應盡量避開地質(zhì)災害較大、易發(fā)生地質(zhì)災害的地段，如施工中不能避開以上路段，應盡量避免高填深挖，可采取開挖隧道的施工手段。

3.2 根治原則

在建設(shè)項目之前，要綜合考慮和仔細地分析城市道路高邊坡的主要原因，結(jié)合其產(chǎn)生的原因，采取相應的防治措施，以增強治理的針對性。在制訂了高邊坡治理與施工方案后，必須嚴格按相關(guān)程序進行處理，以避免工程質(zhì)量問題的發(fā)生。

3.3 兼顧經(jīng)濟與技術(shù)的原則

在城市道路高邊坡治理中，應充分考慮其經(jīng)濟費用及技術(shù)的選取。根據(jù)公路高邊坡施工的實際情況，采用科學、合理的設(shè)計方法，或提出幾種方案，綜合分析、科學地評價其技術(shù)含量、施工周期、施工流程和投資費用，并從多種技術(shù)方案中選出最適合的技術(shù)[2]。

3.4 綜合治理原則

由于高邊坡病害的成因是復雜多變的，其發(fā)病機制也各不相同，因此，在高邊坡的病害治理中，必須把握好關(guān)鍵環(huán)節(jié)，消除主要因素，待消除主要因素后方可處理次要因素及其可能引發(fā)的病害，采取綜合性措施做好病害防治工作。在進行病害治理時，要兼顧造價，確保其經(jīng)濟效益和增強工程的實用性。

4、高邊坡滑坡的防護技術(shù)

4.1 高邊坡變形控制

如何有效地控制高邊坡的變形，對于預防高邊坡的危險，具有十分重要的意義。在開挖過程中，滑坡影響區(qū)域的巖土從松軟到松動，再到滑移，絕非一日之功。由于構(gòu)成斜坡的巖石和土壤結(jié)構(gòu)較為復雜，當斜坡發(fā)生塑性變形時，通常是不可逆的，當斜坡發(fā)生松馳變形時，其拉力范圍就會隨著外部的影響而逐漸增大。在實際道路上，對具體的高邊坡進行治理，必須從變形控制的觀點出發(fā)，做好相應的預防工作。

4.1.1 主動控制變形

對邊坡變形的最佳控制措施是采取主動控制變形的方法，即采取主動的人工措施，以達到對邊坡變形的積極控制。在工程措施中，應盡可能采用預應力錨桿作為主要方法。其次，施工人員還要考慮到整個和局部的穩(wěn)定性，高邊坡工程的邊坡相對較高，除結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層等不利的層位和平衡面外，還應及時關(guān)注沿坡出現(xiàn)的應力集中現(xiàn)象，特別是坡腳之外的其它可能的應力集中點。然而，在實際施工中，由于預錨力的存在，使預錨力產(chǎn)生的附加預錨力對巖體的局部破壞是否會產(chǎn)生局部的破壞，而這種局部破壞會不會發(fā)展成整體的破壞，都是目前尚不清楚的問題。在大部分情況下，這樣的變形是很有好處的，但如果不考慮斜坡的具體情況，就會給斜坡的附加變形造成更大的負面影響，嚴重的話，還會造成新的問題。

4.1.2 變形控制施工工序設(shè)計

高邊坡的變形控制是工程建設(shè)中的一項重要內(nèi)容。同時，在施工中要注意的問題也比較多，比如要盡量減少爆破，施工要結(jié)合天氣和地形條件，具體問題，結(jié)合實際的設(shè)計目標和要求，在施工中要注意的問題，要注意做好施工工藝的設(shè)計。首先進行分級穩(wěn)定，然后對坡腳錨固進行預補。為了確保斜坡在施工中的穩(wěn)定性，在斜坡高度不高，并且具備一定的放坡條件的情況下，采用分層穩(wěn)定的設(shè)計方法進行相應的施工設(shè)計。如果要便于自己的出行，就必須對各層邊坡按其穩(wěn)定的坡度進行放坡，并根據(jù)具體情況采取相應的防護措施，在各層間留出一定的寬平臺。嚴格遵循開挖一級防護一級的原則施工。

其次，必須進行分層開挖和分層錨固，在進行邊坡控制工程時，如果邊坡高度太高，并且必須無條件地進行放坡，就可以采用分層預應力錨索進行設(shè)計。這種方法不僅可以有效地保證邊坡的臨時性穩(wěn)定性，而且還可以保證整個邊坡的穩(wěn)定性。在實際工程中，上述兩種方法均可有效地防止高邊坡的病害，但在控制時要具體問題具體分析。

4.2 擋土墻技術(shù)

當前,邊坡防護治理工作中常見的擋土墻類型主要有重力式、懸臂式、扶壁式等形式。首先,對于重力式擋土墻防護技術(shù)而言,主要依靠墻體自身重力平衡土壓力,進而提高邊坡的穩(wěn)定效果。在適用性方面,重力式擋土墻主要適用于一些小型的挖、填方邊坡,能夠有效避免邊坡滑動問題。同時,在一些非飽和土路基地段,或者是土質(zhì)邊坡路段,也有用到這一邊坡支擋形式。其次,對于懸臂式擋墻防護技術(shù)而言,主要結(jié)構(gòu)包括力臂、趾板、踵板等福分。相比于重力式擋土墻結(jié)構(gòu)而言,懸臂式擋土墻主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因而,在受力方面得到了顯著的改善,能夠抵抗土體的傾覆、滑移作用。在高速公路的一些高填方邊坡地段,這一結(jié)構(gòu)形式有著廣發(fā)難點應用。同時,在一些軟弱的邊坡中,也有用到懸臂式擋土墻防護技術(shù)[3]。此外,扶壁式擋土墻防護技術(shù)在高速公路邊坡工程中也有應用。該結(jié)構(gòu)類型主要由立板、趾板以及踵板、扶壁等部分組成,屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種。由于扶壁式擋土墻在斷面形式、尺寸大小方面有了較多的改善,因而能夠有效抵抗土體的傾覆、滑移作用。如果邊坡采用高填方施工形式,且填方高度在6m-12m 左右,可采用該形式的擋土墻結(jié)構(gòu)進行防護。除此之外,在一些非飽和土、軟弱土地段,也可采用該類型的防護措施。

4.3 預應力錨索技術(shù)

設(shè)計施工期間,通過將預應力錨索插入到邊坡巖土層中,以起到防護加固的作用。需要注意的是,應當根據(jù)錨索的上、下作用順序,將上層的土壓力轉(zhuǎn)移到表層的混凝土框架上,以達到加固治理的目的。在進行預應力的計算與設(shè)計期間,需要對邊坡巖體的實際情況做出分析,合理計算摩阻力、抗滑力以及正壓力等參數(shù)。邊坡施工期間,需要使用預應力錨索加固技術(shù),在此過程中要結(jié)合使用的材料,合理確定錨索的剛度、強度等參數(shù)。當預應力錨索制作完成之后,施工人員要結(jié)合施工進度,將錨索材料完好的放入到預先鉆好的錨孔之中。并防止出現(xiàn)錨索生銹、錨孔坍塌等問題[4]。在進行錨索的投放期間,應當保證錨索的順直狀態(tài),不能發(fā)生彎曲、斷裂等各類問題。同時,要防止錨索與孔壁之間出現(xiàn)嚴重摩擦的現(xiàn)象,以此提高波紋管、鋼絞線等材料的受力性能。

4.4 錨桿防護加固技術(shù)

采用錨桿防護加固技術(shù),首先需要借助錨桿懸吊作用。錨桿在穿越軟弱松動的巖土體之后,通過將其有效的錨固在相對穩(wěn)定的巖土上,進而可以提供一定的拉力作用,防止表層的巖土體發(fā)生滑移、塌落的問題。其次,該技術(shù)的應用還具有擠壓加固的作用。錨桿在受力之后,會在附近區(qū)域形成壓縮區(qū)。通過對錨桿的排列方式做出適當?shù)恼{(diào)整與設(shè)計,使得相鄰之間的錨桿結(jié)構(gòu)所形成的壓縮區(qū)有著良好的重疊效果,進而增強邊坡的整體性能,提高邊坡結(jié)構(gòu)的承載能力。設(shè)計施工期間,應重要考慮以下幾點要素:其一,合理選擇錨桿的長度。這一過程中,可以根據(jù)懸吊作用進行錨固長度、加固長度等參數(shù)的計算。其二,在確定錨固長度的過程中,要確保破錨桿結(jié)構(gòu)能夠錨入到穩(wěn)定的地層中,計算時可以采用經(jīng)驗法確定。其三,要確保錨固方式與錨桿直徑之間有著良好的適配效果,設(shè)計施工過程中,還要對砂漿與錨桿之間的粘結(jié)力進行考慮。其四,為提高錨桿錨固的效果,可以開展錨桿拉撥試驗。在開展混凝土噴射工作之前,可以采用錨桿的拉力計、扭力矩扳手等工具,對拉拔力進行測定。其中,檢測數(shù)量應當按照每30～50m 長度進行一組測試,或者是每300 根錨桿選取一組進行測試。

4.5 植被護坡技術(shù)

4.5.1 框架植草護坡技術(shù)

首先,在進行土質(zhì)開挖邊坡的防護治理工作期間,可采用此類型的防護技術(shù)。對于框架結(jié)構(gòu)的制作方法有很多,較為常見的是錨桿框架護坡,施工期間需要結(jié)合現(xiàn)場的實際情況對框架形狀做出調(diào)整,比如可以采用正方形、六邊形、拱形等形狀。施工時,在灌注混凝土之后便可形成框架結(jié)構(gòu),通過在框架內(nèi)填充人工改良的土體,并播撒適宜當?shù)貧夂虻牟莘N,以達到護坡作用。其次,對于巖質(zhì)邊坡而言,植被護坡技術(shù)也較為常用,使用時要保證坡比小于1:0.75。采用植被覆蓋路基邊坡，并根據(jù)具體情況采取鋪草皮、植草、植灌等方法，通過植物根系對邊坡進行加固，防止在降雨、徑流沖刷下對邊坡造成破壞。根據(jù)當?shù)丨h(huán)境、土壤質(zhì)量等條件，選用合適的植物，以確保根系發(fā)達，固土、護坡、覆蓋度高、密度高。在其生長特征上，對成活率、綠期長、耐踐踏、易移植、易移植、易于后期養(yǎng)護、易于管理，且具有一定的抗性。在鋪草皮時，應注意控制草皮的厚度，一般為10cm，根據(jù)施工條件，可選擇帶狀、塊狀的草皮。部分區(qū)域鹽堿化程度較高，選用植物時應注意耐鹽堿特性。

4.5.2 生態(tài)混凝土技術(shù)

總體來看,植被型生態(tài)混凝土技術(shù)主要包含三個部分:其一,多孔混凝土;其二,適宜的填充材料;其三,表層土。對于多孔混凝土而言,主要由粗骨料、水泥以及細骨料等材料構(gòu)成,混合配制而成,為提高植被的成活率,需要使用高爐爐渣、硅灰等材料,對土體的酸堿性進行調(diào)整。對于多孔混凝土材料而言,主要起到骨架作用,并將骨架固定在巖面之上。填充材料以及表層土要具有良好的保水性能,且其中含有較多的肥料、有機質(zhì)等。

4.5.3 厚層基材噴射技術(shù)

該技術(shù)主要應用于坡比不超過1:0.3 的邊坡防護治理工作中,該技術(shù)應用期間,主要由錨桿、固定網(wǎng)提供加固作用,并結(jié)合邊坡實際情況,對具體材料做出調(diào)整。基材(基質(zhì))混合物主要由綠化基材、植壤土組成,同時還要添加一定量的纖維等材料。該技術(shù)施工工藝相對簡單,并且造價成本較低,后期管理工作難度較小。因而,在目前的邊坡防護治理工作中有著相對廣泛的應用。

4.6 加強排水處理

為提高邊坡工程的防護治理效果,在進行高速公路設(shè)計施工期間,要做好排水工程。排水工程可細分為兩種方式:地表排水工程與地下排水工程。一方面,對于地表排水工程而言,可以有效防止邊坡出現(xiàn)滑移、沖溝或者是坍塌等類型的病害。一般來說,可以通過修建截水溝、平臺溝以及排水邊溝等工程,對地表水進行排除。同時,可以修建急流槽、跌水等排水設(shè)施。對于一些排水不暢的地段,可以采用截水溝、平臺溝等排水措施,除此之外還要新建一些護面墻墻面,并采用植草等方式進行坡面保護,避免雨水滲入到邊坡結(jié)構(gòu)中。需要注意的是,如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在較多的地表裂縫,或者現(xiàn)場土體較為松散,施工期間要對土體進行夯實處理,以減少雨水下滲,提高邊坡的穩(wěn)定效果。另一方面,對于地下排水工程而言,主要目的是及時排除地下水,避免滑坡等病害的發(fā)生。設(shè)計、施工期間,主要采用的是泄水管、設(shè)置深層透水孔等方式。

4.7 坡面防護技術(shù)

目前,在公路路基邊坡面的治理中,采用了抹面、噴砂漿、注漿的方法。其主要技術(shù)措施有以下幾個方面:首先是鋪面保護,通常用于軟巖層路塹邊坡,該邊坡容易被風化,需要在坡面上設(shè)置抗風化的保護層,以減少風化。一般使用的是水泥灰漿等,其粉刷的厚度一般在3-7cm之間,可以在地面上涂上一層瀝青保護層,以防止出現(xiàn)細小的裂紋。第二種是噴水泥,噴水泥。該技術(shù)主要用于易風化、節(jié)理裂縫發(fā)育的巖體,以阻止其持續(xù)風化,確保邊坡具有足夠的穩(wěn)定性,避免滑坡和滑坡。雖然噴射混凝土施工簡單,可有效防止風化,但施工費用高、施工困難、施工困難,而且容易出現(xiàn)封堵水、崩塌等問題。第三種是干砌塊的保護。廣泛應用于易風化和嚴重破壞的邊坡保護。在砌體保護上,為滿足工程經(jīng)濟要求,又能較好地適應坡體的變形,宜選用干砌塊結(jié)構(gòu)。而在水流作用下,干砌片石塊的細小顆粒會受到?jīng)_刷,從而造成較大的塌陷。它分為兩類:單層鋪砌和雙層鋪砌。在干磚砌塊保護下,必須用碎石等作為墊層或土工布,防止水流沖擊坡面土壤。第四種是砌塊碎石護坡。在水土流失較嚴重的土坡和剝落的軟巖邊坡中,通常采用此項技術(shù)進行保護,以確保此項技術(shù)的效果得到最大程度的發(fā)揮。第五種是面壁防護,也就是在斜坡上鋪上漿砌片石,它主要用于軟巖土層的邊坡,通常僅受其自身的重力作用,而側(cè)面的壓力很小。安裝時,墻體必須與斜坡緊密結(jié)合,其厚度一般為0.4～0.6m,高度應為1m 以上,墻體背面為耳壁,每10m 為一條伸縮縫,墻體上應預留排水孔,并將上部封閉。

結(jié)語：

綜上所述，公路路基邊坡處治是工程建設(shè)中必須注意的問題,必須先查明其成因,然后再進行具體的處理。通過對路基邊坡病害的治理,可以大大提高其使用年限,保障人民群眾的出行,推動我國公路工程的發(fā)展。因此,有關(guān)方面應加強對路基邊坡的防治工作,在設(shè)計和施工中要嚴格遵守有關(guān)規(guī)范,并在施工結(jié)束后采取相應的養(yǎng)護措施,盡可能地把邊坡的危害消滅在萌芽狀態(tài),并在病害發(fā)生時及時發(fā)現(xiàn)問題,并采取相應的對策,從而使公路工程得到更好的發(fā)展,從而保證其社會和經(jīng)濟效益。