淺談黃土地區(qū)路塹邊坡防護處治技術(shù)

陳興剛

摘 要：近年來，全國的高速公路建設發(fā)展迅速，為了響應國家節(jié)約工程建設用地號召，也為了降低征地拆遷難度，高速公路從設計上就重點考慮了充分利用山區(qū)路段。在地形、地質(zhì)復雜的山區(qū)修建高速公路，路塹工程在所難免。多年來，黃土地區(qū)路塹工程的邊坡失穩(wěn)問題一直是公路建設者們關注的重點和難點。路塹開挖，邊坡坡度的選擇不合理、邊坡防護形式的設計、施工不當、路塹頂部排水問題解決不好等均會造成路塹邊坡失穩(wěn)。而一旦出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，勢必會造成人的生命安全、財產(chǎn)安全及通車運行的中斷。本文就結(jié)合寧夏南部山區(qū)已通車運行的多條高速公路施工心得及通車運行后對路塹邊坡穩(wěn)定性調(diào)查結(jié)果闡述黃土地區(qū)路塹邊坡防護處治技術(shù)。

關鍵詞：黃土地區(qū) 路塹邊坡防護 處治技術(shù)

中圖分類號：U416.14 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-00-02

1 黃土地區(qū)路塹邊坡防護現(xiàn)狀調(diào)查

通過對穿越寧夏南部山區(qū)的高速公路及地方道路的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：（1）漿砌片石護面墻，漿砌片石排水溝均出現(xiàn)勾縫砂漿脫落，相鄰片石之間縫隙較大。（2）因設計缺陷，截水溝和平臺排水溝施工不到位，未能將雨水導入坡腳邊溝，造成部分坡體受雨水沖刷嚴重，形成洞穴，局部路段已出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。（3）錨桿框架設置路段坡體整體穩(wěn)定性較好，但框架內(nèi)安裝的實心六棱磚卻有不同程度的塌陷。（4）未設置防護措施或者植草防護未被充分重視的路段，多處出現(xiàn)凹槽和洞穴，嚴重者出現(xiàn)不同程度的滑坡。（5）彭陽至青石嘴高速公路路塹邊破穩(wěn)定性較高，邊坡植樹植草存活率較高，植被覆蓋面積較大。

2 路塹邊坡防護病害分析

2.1 黃土地區(qū)路塹防護病害

（1）坡面風化與凍融剝蝕，坡面沖刷，形成洞穴。由于黃土的濕陷性和遇水極其敏感性，使得黃土原有結(jié)構(gòu)遭到破壞，在自重和附加應力的作用下下沉，而且其隱蔽性極強，無方向性，難以發(fā)現(xiàn)和根治。（2）黃土路塹邊坡變形和坍塌。路塹邊坡開挖，破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，破壞了原有的排水系統(tǒng)，尤其是使得部分地表裸露。但凡遇到連續(xù)降雨天氣或者突降暴雨天氣，路塹邊坡表面土層極其容易飽和軟化，從而引發(fā)邊坡坍塌。（3）黃土路塹邊坡滑坡。防護措施不到位，黃土路塹邊坡長期裸露，長時間受雨水侵蝕，容易造成路塹坡腳形成空洞。而這種洞穴一旦滲水，極其容易引發(fā)突發(fā)性的山體滑坡。

2.2 出現(xiàn)病害的原因分析

（1）黃土的顆粒組成以粉粒為主，孔隙率一般在35%～60%之間，且西北地區(qū)的黃土孔隙率更大。黃土的濕陷性和弱抗沖性是黃土路塹邊坡產(chǎn)生病害的主要原因。（2）邊坡變形是黃土路塹邊坡產(chǎn)生病害的重要原因。（3）剛性防護本身的自重過大，與路塹邊坡鑲嵌力較小，受雨水滲透，是誘發(fā)路塹滑坡病害出現(xiàn)的直接原因。

3 結(jié)合自然地形，快速恢復生態(tài)環(huán)境

3.1 路塹邊坡常規(guī)開挖設計

寧夏新建高速公路路塹邊坡設計橫斷面大都為：路基寬度24.5m，路塹坡腳設計分別為為淺碟形邊溝和60cm×60cm漿砌片石邊溝，一級邊坡高度為8m，坡率為1∶1.5，防護形式為漿砌片石護面墻，一級邊坡頂設反向坡度為3%，寬度為2m的平臺，在平臺上設置40cm×40cm漿砌片石平臺排水溝，二級以上邊坡坡率均為1∶1，部分段落設計為錨桿框架防護，框架內(nèi)安裝實心六棱磚，其余部分不做防護設計。從邊坡設計坡率及防護形式不難看出，設計原則是對新開挖路塹進行加固處治從而達到穩(wěn)定邊坡的效果。然而，正是因為路塹開挖，原有的山體平衡已被破壞，單靠此種表層加固是不能有效保證山體長期穩(wěn)固的。

3.2 結(jié)合原有地形，改變路塹邊坡開挖方式

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黃土山區(qū)山體自然坡度可以分為兩種，一種是自然坡度小于1∶1.5，為陡坡；另一種是自然坡度大于1∶1.5，為緩坡。結(jié)合彭青和東毛高速公路部分路段邊坡處治經(jīng)驗，建議如下。

（1）原地形為緩坡路段或者孤立山體（自然山體坡度大于1∶1.5）的路塹邊坡處治技術(shù)。路塹開挖時，邊坡坡度盡可能地保持與原有山體坡度一致，坡頂至坡腳只設一級邊坡，在邊坡上開挖按照高度1m，寬度1m設置平臺，平臺設置反向3%的橫坡，在邊坡坡腳設置0.5～1m的擋土矮墻。借鑒西北地區(qū)退耕還林的成功經(jīng)驗，在平臺上種植與原山體已存活相同的樹種和草種。為了防止新開挖路塹邊坡早期植被覆蓋面積小，新開挖邊坡受雨水沖刷，可以在兩級邊坡之間的位置先播種草籽后干砌卵石，待植草發(fā)芽并完全存活后，依靠草、樹的根系纏繞、固結(jié)土壤，從而達到邊坡的穩(wěn)定。干砌卵石的目的主要有防止雨水直接沖刷新開挖邊坡表層土壤形成凹槽和洞穴，還可以保持水分，便于種植草生長。

（2）原地形為陡坡路段（自然山體坡度小于1∶1.5）。自然山體坡度為陡坡的路段在施工中比較常見，在路塹邊破開挖時，新開挖邊坡滿足設計規(guī)范要求的同時，可借鑒的辦法是：縮小單級邊坡高度，將常規(guī)的一級邊坡高度8～10m縮小為4～6m，二級以上邊坡6m縮小為2～3m，將常規(guī)的一級邊坡坡率1∶1.5縮小為1∶1，將二級以上邊坡坡率1∶1縮小為1∶0.75，兩級邊坡之間的平臺可適當加寬，依然設置成反向3%的橫坡，平臺排水溝可選擇現(xiàn)澆混凝土淺碟形邊溝形式，淺碟形邊溝外側(cè)與路塹邊坡坡面形成2%的橫坡。要求平臺邊溝必須做好縱坡處理，并施工到路塹坡腳，然后導入用于排洪的涵洞。在各級平臺上種植與原山體同類樹木。在兩級邊坡之間新開挖邊坡上固定土工格室并在框格內(nèi)種植草籽。

3.3 路塹邊坡施工過程中做好排水設施，增設蓄水池

以上兩種形式的路塹邊坡防護處治措施對于后期邊坡的穩(wěn)定性都有較好的效應，但因為畢竟屬于新開挖路塹，即使采取了植物防護措施，但早期的植物覆蓋率依然很低，不能夠阻止雨水沖刷邊坡表層土壤，因此，加強路塹邊坡的排水設施尤為關鍵。根據(jù)施工經(jīng)驗，除了在坡頂設置截水溝、天溝及平臺排水溝外，還應該加設坡面急流槽，將急流槽底部設計為臺階式。這樣做的優(yōu)點是：分散排洪，減小陡坡洪水沖力，降低雨水對排水設施的破壞。另外，在匯水面積較大的坡腳以外位置增設蓄水池，收集雨水，為干旱季節(jié)植物防護提供必要水資源。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

黃土地區(qū)，石質(zhì)材料原本就匱乏，因此采用植物防護，可以節(jié)約施工成本。近些年，國家提倡保護生態(tài)環(huán)境，因此各地區(qū)植樹造林面積逐漸增多，各林業(yè)單位就不同地質(zhì)適合栽植的樹種也有所研究，因此，黃土地區(qū)路塹邊坡植物防護的費用相對較小。如若雨水充足，后期養(yǎng)護費用還會大大減小。

4.2 環(huán)境效益

加強植物植樹、種草防護力度，增加植物覆蓋路塹邊坡面積，不但可以運用植物根系穩(wěn)固邊坡，提高邊坡的穩(wěn)定性，更能夠利用樹木莖葉美化高速公路，快速恢復生態(tài)環(huán)境，發(fā)展?jié)摿^大。

5 結(jié)語

在黃土地區(qū)修建高等級公路，應特別重視黃土的特性，結(jié)合實際地質(zhì)情況從路塹邊坡病害入手，選擇合理、可行、長效的防護處治措施。為了響應國家大力倡導保護生態(tài)環(huán)境的號召，也為了快速彌補因工程建設而破壞的生態(tài)環(huán)境，在施工中可加大植物防護處治措施。這不僅可以彌補剛性防護的不足，更是能美化公路、綠化環(huán)境。因此，植物防護作為一種新技術(shù)，在黃土地區(qū)，尤其是在雨水充足的地區(qū)，完全可以推廣應用。

參考文獻

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