公路工程边坡是否稳定受到的影响因素相对较多, 其中工程所在地的地质情况的不同对其稳定性造成的影响也大不相同, 具体表现在其构造面的发育程度、规模大小以及充填标准等, 都可在一定程度上影响边坡的稳定。
地下水储存量的多少、补给情况如何以及实际径流、排泄状态等都属于水文地质条件的内容, 其受到当地气候条件变化的影响较大。而地下水的存在以及活动情况直接关系到岩土体力学性能是否能够达到工程所需标准, 所以水文地质条件也是影响公路工程高边坡稳定性的又一重要因素。尤其是地下水存储量较多且活动频繁时不仅会导致滑坡现象的发生, 也会降低结构面和软弱夹层的抗剪强度。
除以上两种因素以外, 人为因素对高边坡稳定性的影响也不可忽视, 主要有以下两种情况:首先, 采用不科学的方式削坡, 从而破坏了结构面覆盖层, 致使其抗滑能力不能维持边坡稳定。其次, 由坡顶加载导致的坡体不稳, 甚至会出现下滑的现象。
为有效治理高边坡病害, 首先要做好施工前的地质考察工作, 在路线规划时尽量避免在地质情况复杂、易于发生地质灾害的路段进行施工, 以预防为主, 减少高边坡对于施工的影响。如果根据公路建设要求难以绕过上述路段, 就要采取其他处理措施, 如隧道施工, 切不可进行高填深挖操作。
在公路建设前期, 对施工所在地高边坡的具体情况进行深入的研究、分析, 找出造成其病害的原因, 并以此为依据, 制定相应的处理措施, 对高边坡病害进行针对性治理。在治理时, 施工人员要严格遵守治理方案的技术要求以及施工流程, 保证施工质量。
若想提升公路高边坡治理的效果, 不仅要提高施工技术水平, 也要考虑到工程建设成本的合理控制。在治理方案的设计过程中应充分结合高边坡建设的各项指标, 优化施工步骤。同时, 也可设计多种方案, 并综合分析这些方案在技术、工期、成本等方面的优缺点, 从而选出最佳技术方案。
公路高边坡病害的形成不仅仅是由一种原因造成的, 在实际施工中其成因种类较多, 由此引发的危害也各有不同。因此, 在治理时, 工作人员应积极分析病害的成因及危害, 并找出其中的关键环节, 分清主次影响, 先处理主要因素, 再依次处理其他因素。只有这样, 才能以综合治理的方式全面解决高边坡病害。
对高边坡进行稳定性分析是对其开展治理工作的前提, 这项工作开展的主要目标是对该部位开挖后可能产生的危害进行详细的分析, 其中包括危害的性质特点、规模大小以及会造成怎样的后果等。此外, 还要根据高边坡部位的地质情况进行全面、细致的总结, 做好地质资料的收集、整理工作, 计算出科学的边坡强度标准, 使边坡治理高效率、高质量的完成。
在这项工作的开展过程中, 首先要根据其坡度的走势将其分成数量不一, 且上下之间互有联系的的坡段, 并按其位置的不同, 进行相应的加固操作, 特别是加大对不稳定边坡的处理力度, 保证其稳定性符合施工技术要求。然后做好各坡段的绿化防护处理, 避免雨水冲刷等自然因素对其造成的损坏。
在设计中应将工程地质比拟法、力学计算法和经验对比法进行科学的融合, 充分发挥这三种方法的优势, 再与工程现场实际特点相结合完成设计工作。第一种方法用于拟定坡形、坡率和坡高, 前提是应与自然稳定坡的走势相结合。然后再利用第二种方法, 根据坡形结构以及破坏方式的不同选择合理的方法进行稳定性的计算。最后, 应用第三种方法参考同类已建成人工边坡的各种数据, 开展该工程的参数设置工作。
(1) 由于在公路建设过程中, 可能会遇到各种复杂的地质条件, 为消除不良地质条件对其造成的影响, 设计人员应提高对预防工作的重视, 尽量避开不良地质条件的地段, 以此来减少地质灾害对公路建设以及日后顺利运行的影响。即使难以避开, 也要提前进行防护准备工作, 保证边坡的稳定。
(2) 设计人员应详细研究致使高边坡病害发生的各种原因, 并在此基础上提出相应的解决办法, 避免各种安全隐患的发生。
(3) 对于高边坡的治理设计不仅要满足相关技术要求, 在技术方面具备可行性, 也要注意对施工中各项成本进行严格的控制, 应以技术水平高、成本投入少为设计目标。因此, 设计人员应全面掌握施工现场的具体情况, 设计出几个不同的、且行之有效的技术方案, 经过多方对比、分析, 选出既符合技术要求又经济可行的方案, 实现高边坡处理效益的提升。
(4) 综合治理措施的应用在高边坡治理设计中也应引起设计人员的关注, 这是因为引发高边坡病害的成因不同, 其危害表现也不相同, 而其成因又具有各自不同的特点, 所以在治理时, 应采用综合治理措施, 对各种致使高边坡病害的因素进行综合治理, 避免因病害蔓延影响工程质量。此外, 在设计中也不可忽视边坡治理的美观性, 尽量设计出外表美观, 且实用的方案, 同时最大限度的减少治理过程对于生态环境的破坏。
近些年, 国内重大滑坡事故时有发生, 通过对其发生的原因进行全面的分析得知, 由边坡排水不畅问题导致的滑坡事故比例最大。这是因为排水不畅会导致边坡被水流长时间浸泡, 且在这个过程中水流不断与周围土质相融合, 从而破坏了边坡的稳定结构, 出现滑坡事故。由此可见, 优化公路边坡排水结构对于边坡稳定的重要性。对于这个问题的解决, 必须要做到地表排水与地下排水均能顺利进行, 只有这样才能避免排水不畅对边坡稳定性造成的影响。为有效改善边坡排水功能, 可以根据工程实际情况以及排水需要, 修建排水管道、渗水通道、暗沟、暗渠等设施。
通过分析研究得知, 公路边坡失稳中的一个重要影响因素就是边坡的长度、高度和坡度问题。过于超过标准的边坡长度、高度和坡度会增加边坡失稳的可能性。为此, 需要结合本地区不同环境下的边坡特点, 进行相应的调整, 从而有效提升公路路面的通行安全。当前, 减重反压是应用较为普遍的一种方法, 其采取设置反压式护道的方式, 也就是对边坡底部进行反压式防护来减小土石边坡的重力从而化解影响力度, 从另一个方面来看, 这一方式还可以有效提高边坡的中整体安全性。
这一改变方式虽然可以实现有效的边坡防护效果, 然而其在实际应用中较为繁琐, 工程量大, 也会给周边环境带来一些负面影响, 所以, 在确定使用前需要结合工程情况、环境条件、经济条件等各方面基础进行考虑, 经过科学计算与研究, 最终使得该方法的采用具备可行性、合理性。
(1) 建设挡土墙
根据滑坡危害的不同, 滑坡程度的级别不同, 所以在边坡治理过程中需要根据滑坡危害制定合理的维护方案。在针对中小型滑坡灾害中, 抗滑挡土或石跺的设置是一项有效措施。而针对大型的滑坡治理相对复杂, 通过采用加筋挡土墙、锚索挡土杆、预应力锚杆可以强化保护力度, 从而实现良好的防护治理效果。
(2) 建设抗滑桩
在边坡治理中, 有时采用挡土墙也难以是获取有效的防护效果, 为此, 可以考虑科学运用抗滑桩, 尤其在某些中、深层滑坡治理中, 能够取得显著的防护治理效益。在抗滑桩体系中, 桩与周围岩土层经过紧密结合和作用, 可以对滑坡推力进行转移。抗滑桩是一种可以稳定底层的抗滑结构设施, 与挡土墙对比, 更具抗滑能力, 且施工方便、应用灵活。随着抗滑坡工程的发展, 预应力锚索、锚杆抗滑桩等设施都得到了广泛应用。
(3) 生态护坡
生态护坡不仅经济美观, 还能够创造良好的生态效益, 在现阶段的公路边坡防护中发挥了重要作用。在生态护坡工程中, 钢筋加固设施、自然植物及其附着的铁丝网是重要构成元素。其中自然植物可以有效的加固水土, 在雨天环境下可以降低水的地下渗透, 从而避免给岩土层稳定性带来影响。加固植物的防护网可以提升边坡防护力度, 形成较强的防护体系。生态护坡工程是目前公路边坡治理实现绿色环保、走向可持续建设的重要途径。
某公路工程, 其设计的线路延伸角度为175°, 线路右侧呈现出复杂的地理环境和地质基础, 为此, 需要制定完善的边坡防护方案, 保障公路工程通行的安全性。
(1) 勘察公路工程高边坡所处的具体位置、走向和分段边坡高度;对工程范围内的植物种类和植被生长情况进行了解;有效勘测工程周边的河流分布、走向及其边岸稳定性。
(2) 全面勘测高边坡的地下水状况, 包括出水部位、水流量、高程等信息。
(3) 有效勘察施工区域的地质条件, 具体有地质分布状况、含水情况、充填物等, 获取相关信息并研究其与高边坡开挖面之间的联系。
(4) 详细调查公路高边坡区域的岩土特性, 对不同地层分布特点进行掌握和了解。
(5) 准确掌握此工程高边坡的变形原因、类型、实践、具体过程以及裂缝修补具体情况。
针对公路工程高边坡的勘察, 在现场过程中如果利用地面勘察方式, 很难对地质条件和实际状况记性准确掌握, 无法获得例如地下水分布、水量情况、软弱夹层及地层等方面的数据信息, 为此, 还需要加强运用合理的勘察方法。本工程中的公路高边坡勘察设计过程中, 采用选取代表性断面的方式, 对其进行深入勘察研究, 遭遇滑坡等不良地质条件, 也针对不良地质进行调查, 并采用这一方式研究边坡断面, 在勘察时, 通过设置超过4个的勘测点, 从而提高边坡断面勘察的全面性和有效性。实际勘察中, 有效利用了钻探点方法, 结合运用坑槽探技术和物探技术, 实现了多种科学的勘探方法的结合使用, 从而达到了综合分析高边坡的地质环境的目的。在边坡危险程度较大的路线区域, 本工程的技术条件较为有利, 因此在有效选取了水样、土样以及岩土的基础上, 通过结合运用深层位移监测与地面布置位移监测系统实现勘察分析, 获取了更全面、有效的参数作为设计依据。
通过对此公路工程高边坡的勘察数据进行分析, 得知边坡第1～4级 (滑坡下段) 为滑坡剪出变形段。针对这一情况的防护治理, 采取锚固+桩墙支挡方案, 同时开挖到坡脚, 进而检测研究滑坡地质的稳定性, 经过检测分析, 边坡整体破坏可能性较大的滑动面通过采取加固治理措施后, 稳定值Fs=1.200。
(1) 边坡第4～8级 (滑坡中段) 主要为滑坡主滑段
此次公路工程高边坡的实际设计中, 基于地形条件的勘察, 将宽面平台设置在边坡的第8级的顶端部位, 这一设置主要用于卸载。在第4～8级之间, 针对高边坡局部位置, 需要选择延缓修正措施, 对坡面部位的浮动土层进行全面清理, 促进建立具备良好稳定性的工作平面。第7～8级, 有效清扫和整理坡面, 在高边坡防护设计中, 采用系统锚杆相结合的TBS镀锌网植草灌, 另外在后期施工中需要有效规避下雨天给坡面带来的影响, 避免其受到冲刷而出现变形。针对第4级到第6级边坡, 在清扫和整理坡面的前提下, 设计预应力锚索框架加固体系, 增强边坡的稳定性。
(2) 边坡第1～3级 (滑坡下段) 为滑坡剪出变形段
本工程中的边坡第1～3级防护治理中, 针对坡顶土应当进行卸载, 接着卸载反向压到坡底, 与滑坡中段实现结合, 从而提高坡底的压力效应, 提升公路边坡的安全稳定程度。在完成第4级到第6级边坡的锚索框架加固体系工程后, 再针对滑坡下段的第3级部位进行锚索抗滑桩的设置, 并且要在锚索框架加固体系成功建立以及抗滑桩设置完毕后, 才可以针对第1～3级进行反压土体施工。最终, 再对防护治理工程进行由上到下的刷方。
在此次的公路工程边坡治理中, 存在高边坡松散土体情况, 为此, 要采取有效的加固处理, 本工程中选用支挡加固设计, 而且在高边坡的第3级平台增设一排预应力锚索抗滑桩, 同时在桩头部位配置预应力锚索。
本工程边坡的第3级, 在坡面防护中利用了锚杆+TBS镀锌网植草灌, 对于边坡的第2级, 建立预应力锚索框架结构设计方案, 从而实现良好控制滑坡变形的目的。并且第1级边坡防护治理中, 也进行了预应力锚索框架结构的设计, 以增强变形控制效果。
综上所述, 随着公路工程建设范围的扩展和规模的扩大, 遇到不利的地质地形条件将会越来越普遍, 要想提高公路工程建设质量, 保障公路通行安全, 要求工程设计人员在实际工作中要高度重视高边坡的防护与治理, 通过制定全面、有效的设计方案, 并加以详细的稳定性分析, 来提高高边坡的稳定性, 提升公路工程边坡治理技术水平, 进而促进公路工程事业的长久发展。
摘要：市政公路在建设过程中会遇到各种不同的地质, 而这些地质都会对其建设和运行造成一定的影响, 其中高边坡路段就是最为常见的一种。这种情况对施工极其不利, 存在的安全隐患较多, 其边坡变形问题也频频发生, 阻碍了公路建设的顺利进行。这就需要相关工作人员积极开展公路高边坡治理设计及稳定性分析工作, 并提出合理的解决措施, 保证市政公路运行的平稳、安全。
关键词：公路,高边坡,治理设计,稳定性
[1] 郭炳锟.道路工程高边坡设计的关键问题解析[J].四川建材, 2019, 45 (02) :182-183.
[2] 吴建琼, 伍朝军, 周兵, 赵全, 袁炜, 张鉴.高速公路边坡隐患及安全措施研究[J].山东工业技术, 2019 (04) :135.
[3] 唐家禧.道路工程高边坡设计的关键问题探讨[J].工程建设与设计, 2018 (13) :260-261+264.
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