高速公路高邊坡滑坡處治技術分析

1 引言

高邊坡主要指的是高度在20~100 m 的土質邊坡，或者高度在30~100 m 的巖質邊坡。 邊坡高度對邊坡穩定性至關重要，在自然重力及車輛荷載的作用下，容易產生滑坡、坍塌、風化剝落，甚至泥石流等病害。 相關工程人員需要加強對邊坡穩定性的計算分析，采取有效的防護設計和加固措施，保持邊坡的完整性和穩定性，保證高速道路的正常運行。

2 高速公路高邊坡滑坡原因分析

根據相關力學理論， 土體在一定坡高和坡角下的穩定程度稱為邊坡穩定度， 其可以分為不穩定、 穩定和極限平衡狀態。 加強邊坡穩定度分析對高速公路高邊坡工程建設至關重要。 一般會采用剛體極限平衡分析法，并結合連續介質力學和非連續介質力學2 種方法進行分析。 滑坡是邊坡變形的主要類型之一，滑動體在滑動面上發生了位移，而滑坡模式則由坡體結構形成的臨空面以及溝谷切割決定的， 形成的基礎比較復雜，經常出現在不同巖性接觸面，以及層間錯動帶、軟弱夾層、斷層破碎帶等部位。 坡體結構和外力共同作用，會加快滑坡帶巖土的應力應變過程。 地震作用會增大高邊坡下滑力，使其超過主滑帶的合理抗剪范圍； 地下水和地表水活動均會降低巖土強度，導致其無法平衡剪應力；邊坡形式設計不合理、防護工程不可靠也都是高邊坡滑坡的重要誘因。 不同滑坡產生的原因既具有普遍性，又具有特殊性。 坡體從穩定到滑塌需要一個過程，包括蠕動階段、擠壓階段、滑動階段、劇滑階段。滑坡過程的快慢取決于地質、水文、人類活動等因素的影響程度。 所以，在進行滑坡預防處治時，需要分析這些因素，采取針對性的措施，通過科學的人為干預措施減少滑坡的產生。

3 高速公路高邊坡滑坡處治技術研究

3.1 邊坡形式設計

邊坡形式設計需要綜合考量邊坡穩定性、施工便利性、養護經濟性等因素，同時，還應與工程地質密切相關，加強實地勘察，做出合理選擇。 （1）直線形邊坡比較常見，具有坡面平直、施工方便、水流順暢等優點，但是在邊坡較高時，坡面匯水巨大，會產生強烈沖刷，如果在特殊不良土體高邊坡，比如，在疏松黃土地區，則不能使用。 （2）折線形邊坡一般采用下陡上緩的設計方式，同樣也會對邊坡產生嚴重沖刷，增加運營期的養護難度。 （3）對于許多高邊坡道路工程，采用階梯形邊坡更為有利，不僅能減緩坡面流水沖刷，降低坡腳壓力，而且還能方便維修養護， 但是該邊坡形式對現場條件和施工技術要求比較高。 綜上所述，無論采用哪種邊坡形式，都要因地制宜進行設計，力求從根源上提高邊坡的穩定性[1]。

3.2 防滲排水工程

地下水和地表水的活動對工程建設十分不利， 在高速公路高邊坡治理中，要充分重視排水和防水滲設計。 （1）在合適位置設置大小合理的溝槽，截斷流至滑坡體的水流，滿足流量大小要求，使高邊坡不沖刷、不淤積。 （2）綜合考慮地形地貌、路基排水、構造物排水，結合降水強度、匯水面積，合理計算側溝截面面積和形式， 保證側溝施工質量， 并做好養護管理工作。 （3）邊溝設計要與其他排水系統進行綜合考慮，設計出合適的類型、尺寸、截面、縱坡。 （4）在易滑坡體外圍設置天溝，以有效阻止地表水滲入滑坡體內，采用漿砌片石、混凝土天溝，既可以避免滲漏和沖刷，又便于施工養護。 （5）合理設置截水溝和排水溝，以減少外來的地表水流量。 如果排水溝設計不合理，會形成較大沖溝，破壞原有地貌，所以設計時應進行詳細的現場調查，同時結合近期目標與遠期目標，兼顧生態保護問題。 排水溝基層壓實后， 應該鋪墊一定厚度的砂礫作為透水層，在排水溝兩側鋪設土工織物隔斷外來滲水。 （6）跌水和急流槽的設計主要用于高邊坡豎向排水， 通常采用水泥混凝土預制或漿砌片石鋪筑而成， 以保證耐久性和穩定性能夠滿足要求。 （7）對于已經滲入滑坡體內的水，可以采用建立地下排水廊道的方式解決，將滲透進入的積水排出滑坡體外，也可以采用鉆孔排水的方式進行處治。

3.3 邊坡坡面防護

邊坡坡面防護主要是針對坡面的加固和防沖刷保護，以有效預防和減少水流破壞，提升坡面完整性，防止水土流失，從而降低滑坡事故的發生概率。 常用的邊坡坡面防護有植物防護、噴護、抹面、漿砌片石、框格防護、護面墻、噴錨網支護等。 （1）植物防護就是在邊坡表面種植合適的植被，以起到固結土壤、防止沖刷、美化環境的作用，通常選用多年生草種和灌木樹種， 既要滿足邊坡防護的要求， 又要適應當地生長環境，保證植被成活率和防護效果。 （2）噴摻水泥土護坡是一種造價低廉、效果良好的邊坡防護手段，適用于坡度不超過1∶0.75的邊坡。 將石灰、水泥、沙按一定比例混合，噴涂到坡面，厚度一般控制在6~10 cm 左右。 （3）漿砌片石護坡適用于坡度不超過1∶1 的邊坡，墻厚一般為30~40 cm，每隔10~15 m 設置伸縮縫，并做泄水孔；如果邊坡太高，則要分級處理，必須保證夯實牢固、勾縫嚴實。 （4）框格防護則是以漿砌塊石或水泥混凝土作為骨架，寬度一般在20~30 cm 左右，形狀可以做成方形或圓拱形，通過在框架內植草或采取其他輔助防護措施，不僅能增強土體的承載力和穩定性，還能產生良好的環保效益，是一種較為理想的高邊坡防護辦法。 （5）噴錨支護技術能夠利用錨桿穿過滑動土體錨，固于穩定土體內，阻止邊坡滑動，提高邊坡的整體穩定性。 該方法具有經濟合理、效果良好、作業方便、施工周期短等優點，在高邊坡加固工程中也比較常見[2]。

3.4 支擋工程施工

3.4.1 擋土墻

在不穩定巖體下設置支擋墻，能夠有效防止高邊坡滑動，通常采用鋼筋混凝土、混凝土、砌石等材料，基礎要砌筑在滑動面以下。 擋土墻又可以分為重力式擋土墻和加筋土擋土墻。其中，重力式擋土墻基礎施工一般采用明挖方法，墻趾埋深最少要達到1 m，同時，要做好排水處理，以防止墻背積水影響土體穩定性，可以通過設置排水口、排水溝、不透水層等方式加以解決，還應該在合適位置設置伸縮縫和沉降縫。 加筋土擋土墻主要是由加筋體、填料、面板等部分組成的復合防護結構，常采用混凝土預制面板，并根據實際需要選擇合適形狀；筋帶則有鋼筋混凝土帶、鋼扁帶等，通過在土中加入拉筋，能夠增強土體摩擦力、 改善土體工程性質， 而且其作為一種柔性結構，能夠在一定程度上適應輕微變形，具有良好的抗震性能。實踐證明，利用土工格柵加筋土進行邊坡處理，具有良好的防護能力和穩定性能，而且施工簡單方便，可以節省工期。 與重力式擋土墻相同， 加筋土擋土墻的設置也要注意排水設施以及伸縮縫、沉降縫的設置，降低滲水、積水、不均勻沉降等方面的不良影響。

3.4.2 鋼管樁

在高速公路高邊坡處治中， 鋼管樁適用于半坡面上的淺層滑坡，滑坡體厚度大約在3~12 m，可以有效加固挖方后的路基邊坡，避免因開挖卸荷導致邊坡塌方，阻止坡體下滑趨勢。該方法具有操作簡單、生態環保、成本節約等優點，能夠有效緩解公路施工中的環境破壞問題。 采用熱軋無縫鋼管，通過焊接連接，并做好防腐處理。鋼管樁一般設置3 排，每排距離1 m左右。 在施工時，按照預成孔插管壓漿法，先鉆孔，后放管，再壓漿，施工完成后，連接鋼管樁頂，將其澆筑成為一個整體，通過共同作用抵抗滑坡推力。 采用高壓注漿的方式能夠使水泥漿充分融入深層巖體，在凝結后可以顯著增強巖體整體性，對節理裂隙較多、巖體軟弱的高邊坡能夠產生較好的防治效果，有利于改變土體結構，提高坡腳抗壓能力。

鋼管樁需要分段施工， 遵循從中間向兩側的施工順序，每隔15 m 設置1 道變形縫。 進行測量定位，按照設計圖紙要求，使用油漆標定樁位，合理控制位置誤差；安裝鉆機平臺，保持穩定狀態，為鉆機工作提供堅實基礎，保證成孔的精確度能夠滿足要求。 在鉆進前，伸出偏心鉆頭，達到相應速率后張開鉆頭，正常進行鉆進工作；在鉆頭鉆到孔底時，必須進行回轉，然后再繼續鉆進，跟管鉆進的同時加鉆桿邊和套管，達到目標區域以后提出鉆桿和鉆具。 實時監測鉆壓、風壓的變化情況，對參數進行相應調整，防止出現套管斷落的問題。 使用高壓風清孔， 精準測量孔的深度和垂直度。 嚴格控制鋼管樁制作質量，按照規范要求進行焊接連接。 鋼管采用電弧熱噴涂防腐技術進行防腐處理，焊縫處則應現場刷鋅防腐。 在運輸過程中做好相關保護措施，防止出現運輸損傷。 在施工現場，通過卷揚機或汽車起重機進行吊裝，在鋼管底部使用鋼筋做支撐，這樣對鋼管外返漿比較有利，使鋼管內外形成漿液結石體，安裝完成后的鋼管應該處于孔內中心位置。

采用1∶1 的水泥漿灌注， 灌漿壓力控制在0.05~0.3 MPa，直到完全翻出浮渣后即可。 在灌注結束前，要保持穩定的持漿量，保證漿體密度，讓所有漿體能夠有效注入土體內。 如果存在部分砂漿密度不足的情況，需要通過二次補漿進行處理。 在坡口側邊注漿時，要分級平穩加壓，通過設立地面觀測點，對相關數據進行觀測。 鋼管樁施工完成后，需要通過鋼筋焊接將相鄰鋼管樁連接起來，并在樁頂上澆筑混凝土，厚度控制在50 cm 左右，四周混凝土保護層厚度不應小于10 cm。 嚴格按照混凝土澆筑技術規范執行，控制拌和、入模質量，在澆筑過程中嚴禁加水，保證振搗均勻、密實，并按要求開展養護管理。

3.4.3 抗滑樁

抗滑樁比較適用于淺層或中厚層的滑坡體， 需要在滑坡體中下部開挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。 通常要垂直于滑動方向設置1 排或2 排，樁徑大約在1~3 m，深度要求在滑動面以下樁長占總樁長的1/4~1/3。

為了防止地表水滲漏產生的不利影響，在抗滑樁開挖前，需要對周圍邊坡地表裂縫采取封閉處理措施。 以設計樁頂標高為依據，將樁位區域清理干凈，根據設計圖紙測量放線，定出樁位。 邊坡直接挖到樁頂高層區域，根據跳挖設計分3 次開挖樁孔，在井口土石方開挖到一定深度后，制作護壁，安裝鎖口鋼筋，使用全站儀實時校對樁口方位。 做好井口周邊防滲和排水工作，通過開挖截水溝和排水溝攔截水流，尤其要注意雨季施工的防排水處理。 樁孔土石方的開挖以機械配合人工為主，開挖過程中，要跟蹤檢查所有節點護壁的相關數據，保證合格后繼續進行下一道工序，遵循先中間后周邊的原則。 為了減少安全隱患，在開挖樁孔前，可以通過打鋼筋的方式測試淤泥和流沙，如果遇到不良地質條件，要適當降低每節挖深，并采取有效的處理措施。 在樁口周圍設置保護欄，做好有毒氣體檢測，保證人工開挖安全。 如果局部遇到孤石，要采用周邊鉆心法逐層剔除，不能盲目采用爆破方式。 土方的運輸要盡可能使用電動提升機， 堆放到指定安全地點。 挖到基底設計標高時，要鑒定孔底土性，符合要求后及時封孔。 開挖過程中，必須等到上節護壁混凝土終凝達到強度要求后， 才能進行下節開挖，每掘進1 m 即做好護壁處理。 如果遇到軟弱部位，則需要適當減少進尺，必須保證挖孔、灌注等環節的連續性，保證護壁的穩定性。 在澆筑鋼筋混凝土時，四周應均勻對稱，防止出現模板位移。 為了保證抗滑樁施工時周邊土體的穩固，需要預留一定土石方， 在抗滑樁混凝土達到要求后再將樁體外土石方清理掉。 另外，在抗滑樁挖孔期間，可能會出現塌孔、流泥、護壁水平裂縫、淹井、扭曲、超量等問題，需要找出原因所在，采取控制措施。 比如，塌孔主要是地下水滲透、超挖、土體結構破壞等原因造成的，需要提高結構的凝聚力和土體的穩定性，避免超挖偏位和孔深過高，而且要設置泄水孔，解決地下水干擾問題。 在松軟部分填充砂石則可以有效提高土體強度。

4 結語