保滄高速公路路塹邊坡病害防治措施研究

郄兵偉

文章以保滄高速公路路塹邊坡為研究對(duì)象，從山區(qū)地質(zhì)氣候條件、路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)、病害類(lèi)型、邊坡變形破壞等方面，分析了路塹邊坡病害發(fā)生、發(fā)展機(jī)理，并根據(jù)當(dāng)?shù)夭『?shí)際情況提出了相應(yīng)的防治措施。實(shí)踐表明，防治效果良好，取得一定成效，可為邊坡養(yǎng)護(hù)工作提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

山區(qū)公路;路塹邊坡;坡體結(jié)構(gòu);變形破壞;病害防治

U416.1+4A170543

0?引言

隨著近幾年國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，各等級(jí)公路在山區(qū)的通車(chē)?yán)锍倘諠u增多。公路路塹邊坡病害多樣化發(fā)展，這對(duì)公路養(yǎng)護(hù)工作提出更高要求。研究山區(qū)公路路塹邊坡病害類(lèi)型以及變遷形式，探究其發(fā)生機(jī)理，并針對(duì)性地提出相應(yīng)防治措施，可為公路養(yǎng)護(hù)工作提供理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于路塹邊坡病害方面的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者展開(kāi)了廣泛探索。唐靖、胡田飛等人[1][5]分別以西格線、青藏鐵路為例重點(diǎn)分析在泥巖狀態(tài)下鐵路路塹邊坡病害發(fā)生機(jī)理及防治措施。張家慧、李萌、林明安、彭學(xué)軍、涂圣武等人[2][4][6][7][8]借助數(shù)值分析軟件分析邊坡病害程度，并提出刷方減載與錨固結(jié)合的方式進(jìn)行加固邊坡，為預(yù)防邊坡病害的發(fā)生提出具有針對(duì)性的預(yù)防措施。王浩等人[3]建立指標(biāo)體系，借助模糊分析法評(píng)價(jià)邊坡病害治理效果。

本文以保滄高速公路路塹邊坡為研究對(duì)象，重點(diǎn)從山區(qū)地質(zhì)及氣候特點(diǎn)、路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)、病害類(lèi)型、邊坡變形破壞等方面全面分析病害發(fā)生、發(fā)展機(jī)理，根據(jù)當(dāng)?shù)夭『?shí)際情況提出相應(yīng)的防治措施，豐富了山區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)，可為公路邊坡養(yǎng)護(hù)提供良好范例。

1?山區(qū)地質(zhì)分析

保滄高速公路地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地質(zhì)多變。經(jīng)過(guò)中新生代的新結(jié)構(gòu)斷塊運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成多級(jí)斷裂系，形成現(xiàn)在山脈迭起和斷陷溝谷交錯(cuò)的布局。因?yàn)樘赜械牡刭|(zhì)格局限制，加之多條河流蜿蜒于山谷之中，河谷窄而深，兩岸邊坡陡峭，這樣的地質(zhì)地貌對(duì)于公路建設(shè)與布線均存在一定的限制。

該山區(qū)地處我國(guó)華北地區(qū)，位于中緯度沿海與內(nèi)陸交接地帶，地勢(shì)西北高、東南低，從西北向東南呈半環(huán)狀逐級(jí)下降。高原、山地、丘陵、盆地、平原類(lèi)型齊全，從西北向東南依次為壩上高原、燕山和太行山地、河北平原三大地貌單元。

分析該地區(qū)地層，基本涵蓋了志留系（S）、侏羅系（S）、白堊第三系（E）、第四系（Q）等多個(gè)地層。在第三系砂巖水平層中的疏松砂礫巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖與第四系重點(diǎn)散布河谷與山坡殘?bào)w，高速公路所處區(qū)段屬于邊坡巖土種類(lèi)。

通過(guò)查閱我國(guó)地震局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料可知，該高速公路所處地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值是0.25 g，依照相關(guān)劃分標(biāo)準(zhǔn)屬于八級(jí)地震基本烈度。

2?路塹邊坡坡體結(jié)構(gòu)分析

依照路塹邊坡物質(zhì)成分、風(fēng)化情況、巖土體組成成分與其強(qiáng)度等進(jìn)行綜合分析，對(duì)邊坡工程種類(lèi)進(jìn)行歸類(lèi)，主要包括土質(zhì)及類(lèi)土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡、復(fù)合結(jié)構(gòu)邊坡等。各邊坡特性具體分析如下：

（1）土質(zhì)及類(lèi)土質(zhì)邊坡

土質(zhì)邊坡主要是指由土類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成的邊坡主體。由于土類(lèi)物質(zhì)分布情況不同，土質(zhì)邊坡可以分為均質(zhì)土邊坡與類(lèi)土質(zhì)邊坡。兩者各自的典型代表分別是第四系坡殘積黏土層邊坡與河流高階地沙卵石土邊坡。

（2）巖質(zhì)邊坡

巖質(zhì)邊坡主要是指由巖體構(gòu)成的邊坡主體。依照巖體風(fēng)化破碎程度與結(jié)構(gòu)面不同進(jìn)行綜合分析，巖質(zhì)邊坡可以劃分成三類(lèi)，分別是巖石邊坡、破碎巖石邊坡、順層巖石邊坡。其典型代表是志留系炭質(zhì)板巖邊坡與白堊系粉質(zhì)砂頁(yè)巖邊坡。

（3）二元結(jié)構(gòu)邊坡

二元結(jié)構(gòu)邊坡主要是指邊坡主體由上下兩層構(gòu)成，一般表現(xiàn)為下層是巖體上層為覆蓋土體，巖石與土二元接觸形成邊坡主體。其代表邊坡為第三系砂礫巖邊坡，該類(lèi)邊坡由于組成材料的特殊性，巖土極易輕微膨脹，誘發(fā)邊坡病害發(fā)生。

（4）復(fù)合結(jié)構(gòu)邊坡

復(fù)合結(jié)構(gòu)邊坡具體是指上述3種邊坡復(fù)合而成的坡體，其表現(xiàn)為上述3種邊坡各自的特性并相互影響干擾。依據(jù)各邊坡復(fù)合位置可以分為垂直方向復(fù)合邊坡與水平方向復(fù)合邊坡。

經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查，并翻閱當(dāng)?shù)毓こ藤Y料，該山區(qū)高速公路路塹邊坡共有80處左右，其中土質(zhì)邊坡及類(lèi)土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡、復(fù)合結(jié)構(gòu)邊坡4種邊坡各自所占比例分別為20%、35%、35%、10%。統(tǒng)計(jì)分析邊坡高度，分別以40 m與50 m作為分界點(diǎn)，<40 m的邊坡所占比例為50%，40～50 m的邊坡所占比例為30%，>50 m的邊坡所占比例為20%。

3?病害類(lèi)型分析及表現(xiàn)形式

保滄高速公路邊坡體開(kāi)挖與防護(hù)工程進(jìn)行時(shí)，統(tǒng)計(jì)病害種類(lèi)并進(jìn)行劃分，大致分為3種，依次是坡面變形、邊坡變形、坡體變形。

3.1?坡面變形

這種病害多發(fā)于土質(zhì)邊坡及類(lèi)土質(zhì)邊坡、二元結(jié)構(gòu)邊坡，主要是因?yàn)槠麦w組成成分受到大氣氣候的影響，坡面風(fēng)化嚴(yán)重，造成落石、溜塌等現(xiàn)象，常常形成深度為1～2 m的溝壑。加上當(dāng)?shù)赜炅砍渥?，暴雨情況較多，坡面沖刷是坡面變形的主要因素。

3.2?邊坡變形

邊坡出現(xiàn)變形主要是巖土體強(qiáng)度差、巖體結(jié)構(gòu)不強(qiáng)、邊坡水分占比大、構(gòu)造面不合理等原因?qū)е略谶吰麻_(kāi)挖時(shí)形成的結(jié)構(gòu)面變形。一般變形破壞深度范圍在5～8 m，未超過(guò)10 m，常見(jiàn)邊坡變形有坍塌、崩塌、滑坡等現(xiàn)象。

3.3?坡體變形

坡體變形主要是邊坡工程中地質(zhì)環(huán)境影響與巖體結(jié)構(gòu)不適宜等因素形成的貫通且有很大延伸的側(cè)向高速公路的結(jié)構(gòu)面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)坍塌、滑坡、錯(cuò)落、崩塌等坡體失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.4?邊坡病害在工程建設(shè)中的具體表現(xiàn)

（1）陳舊滑坡體復(fù)活變形與破壞

一般路塹邊坡需要貫穿陳舊滑坡體前，這樣極易造成陳舊滑坡平衡性差，經(jīng)常也由于塹坡坍塌，對(duì)滑坡中后部形成牽引作用，使得滑坡推力急劇增長(zhǎng)，時(shí)間久了會(huì)引起陳舊滑坡體復(fù)活變形與破壞。

（2）坡殘積層滑動(dòng)變形與破壞

若坡殘積層較厚時(shí)，加上基巖頂直接與空氣接觸，受到氣候降雨與地下水兩者綜合作用，會(huì)誘發(fā)上覆坡殘積層順著基巖頂方向出現(xiàn)滑動(dòng)與破壞。

（3）順層巖石邊坡滑動(dòng)變形與破壞

在巖石邊坡巖層產(chǎn)狀側(cè)向高速公路方向時(shí)，受到應(yīng)力不足的夾層與地下水的影響，路塹開(kāi)挖架空巖層，使得巖層支撐不足，誘發(fā)巖體順著巖層層面滑動(dòng)變形與破壞。

（4）破碎巖石邊坡滑動(dòng)與破壞

在設(shè)計(jì)路塹邊坡時(shí)通常設(shè)計(jì)通過(guò)構(gòu)造破碎帶，受到區(qū)域場(chǎng)地構(gòu)造作用，巖體結(jié)構(gòu)破碎，巖性應(yīng)力不足。路塹開(kāi)挖使巖體各應(yīng)力平衡態(tài)被打破，若此時(shí)出現(xiàn)傾角裂面或夾層應(yīng)力過(guò)小，后期再受到氣候降雨與地下水的影響，會(huì)加速破碎巖石滑動(dòng)變形與破壞的進(jìn)程與規(guī)模。

（5）不利結(jié)構(gòu)面組合的楔體變形與破壞

巖石路塹邊坡若巖體原來(lái)就有裂縫，隨著時(shí)間推移，其裂縫逐漸發(fā)展，并且存在傾向臨空的不利結(jié)構(gòu)面，各不利結(jié)構(gòu)面互相作用形成楔體，楔體所受應(yīng)力不均衡，極易造成楔體變形與破壞。

（6）微膨脹性巖體變形與破壞

因第三系砂礫巖沙泥巖邊坡特性，巖體具有輕微膨脹性，路塹邊坡開(kāi)挖后直接與空氣接觸，因水分變化幅度較大，巖體易膨脹收縮，造成崩塌現(xiàn)象。

（7）易滑地層邊坡變形與破壞

因邊坡地質(zhì)條件不好，所能承受強(qiáng)度小，該類(lèi)邊坡極易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在路塹開(kāi)挖后，巖體臨空并與空氣直接接觸，加上巖性相對(duì)較軟、破碎嚴(yán)重、風(fēng)化剝蝕程度高，對(duì)各類(lèi)動(dòng)靜水壓效果產(chǎn)生正向促進(jìn)作用。

若防護(hù)工程做不到位，會(huì)使路塹邊坡變形與破壞，其規(guī)模大小不一。

（8）高陡邊坡坡腳應(yīng)力集中變形與破壞

對(duì)于高陡邊坡，由于坡腳應(yīng)力集中程度高，若坡腳巖體應(yīng)力不足或結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)不合理，受到地下水的影響，高邊坡變形與破壞現(xiàn)象會(huì)時(shí)有發(fā)生。

4?邊坡變形破壞分析

路塹邊坡病害規(guī)模大小不一，邊坡變形破壞遷移變化有多種變遷方式，主要包括脫落、落石、坡面溜滑、坍塌、邊坡溜滑、少部分崩塌、崩塌、滑坡、錯(cuò)落、傾倒等多種表現(xiàn)特征。具體分類(lèi)如表1所示。路塹邊坡病害常常是由一種或者多種變形變遷方式組合而形成較為復(fù)雜的病害現(xiàn)象。其具體變遷方式見(jiàn)圖1。

影響路塹邊坡病害變遷方式的因素復(fù)雜多樣，常見(jiàn)的可以歸納為如下幾種：巖土特性、地下水性質(zhì)、邊坡體積形狀、地質(zhì)條件、巖體應(yīng)力、結(jié)構(gòu)面分布、坡度

大小、邊坡高度、邊坡走向等。在實(shí)際工程項(xiàng)目中要結(jié)合項(xiàng)目情況，深入調(diào)查研究后綜合分析邊坡病害變遷方式。

5?病害防治措施

通過(guò)上文對(duì)路塹邊坡病害種類(lèi)與坡體病害變遷形式的分析，在保滄高速公路邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮病害產(chǎn)生機(jī)理，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)邊坡病害做出相應(yīng)預(yù)測(cè)及概率計(jì)算。具體要做到剖析邊坡病害種類(lèi)、變遷方式、病害機(jī)理和預(yù)測(cè)病害規(guī)模及危害程度，重點(diǎn)提出相應(yīng)的預(yù)防措施。具體見(jiàn)表2。

6?結(jié)語(yǔ)

本文主要以保滄高速公路路塹邊坡病害為例，探究山區(qū)高速公路路塹邊坡病害防治措施。重點(diǎn)分析各病害類(lèi)型及其形成原因、變形破壞變遷方式，根據(jù)各自的成因提出相應(yīng)的防治措施，取得如下成果：

（1）通過(guò)實(shí)地調(diào)查高速公路路塹邊坡病害，結(jié)合多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析山區(qū)氣候及地質(zhì)條件，將邊坡病害劃分成坡面病害、邊坡病害、坡體病害等。

（2）針對(duì)邊坡病害類(lèi)型分析其變遷形式，并總結(jié)具體表現(xiàn)形式，概括總結(jié)為風(fēng)化剝落、掉塊落石、流石流泥、滑塌、坍塌、崩塌、錯(cuò)落、滑坡等多種形式。

（3）綜合考慮路塹邊坡病害種類(lèi)、各自成因、變形變遷形式等多個(gè)方面，提出針對(duì)性預(yù)防與治理措施。

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