公路土質(zhì)邊坡穩(wěn)定可靠性分析及綜合防護(hù)技術(shù)

摘 要 在公路工程施工中，邊坡的穩(wěn)定是影響公路能否安全、高效運(yùn)行的主要因素之一，如果公路邊坡出現(xiàn)塌陷與滑坡，不僅影響該地區(qū)道路來往車輛的安全行駛，還會(huì)造成嚴(yán)重社會(huì)影響。所以，相關(guān)施工單位一定要高度重視公路邊坡防護(hù)施工，施工人員要把握好每一個(gè)施工要點(diǎn)，做好邊坡的細(xì)節(jié)處理，以保證施工的質(zhì)量。公路邊坡防護(hù)技術(shù)在公路工程建設(shè)中的應(yīng)用可以提升整個(gè)工程建設(shè)的安全性，同時(shí)可以避免公路邊坡災(zāi)害，減少人員與財(cái)產(chǎn)的損失。因此，做好邊坡加固與防護(hù)成為公路工程建設(shè)工作的重中之重。

關(guān)鍵詞 公路工程;土質(zhì)邊坡;穩(wěn)定性;防護(hù)技術(shù)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)化進(jìn)程的加快推進(jìn)，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也就愈加重要，例如公路工程建設(shè)，直接影響著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的出行。基于此，我國(guó)也加大了公路工程的建設(shè)，但建設(shè)中有一些重點(diǎn)環(huán)節(jié)直接影響著施工質(zhì)量，如邊護(hù)坡工程，若不能合理的構(gòu)建對(duì)后期的使用和行駛安全都有著很大的威脅，在施工中就需要重視起來。因此，本文重點(diǎn)對(duì)公路工程中土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性及防護(hù)技術(shù)進(jìn)行論述，望對(duì)實(shí)際的施工起到參考作用。

1邊坡穩(wěn)定性判據(jù)

《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）以邊坡安全系數(shù)大小作為邊坡的穩(wěn)定性依據(jù)，安全系數(shù)最常用的求解方法是強(qiáng)度折減法，強(qiáng)度折減法主要采用力和位移的不收斂和塑性區(qū)貫通兩種判斷形勢(shì)作為邊坡失穩(wěn)的標(biāo)志。通過研究發(fā)現(xiàn)，斜坡失穩(wěn)的軟弱滑動(dòng)帶總是沿著最大剪應(yīng)變速率增量的方向，從坡腳到坡頂?shù)乃苄詰?yīng)變貫通作為邊坡失穩(wěn)的標(biāo)志更為全面。國(guó)內(nèi)外目前對(duì)臨界位移的取值仍無統(tǒng)一的理論，有研究基于NewMark方法對(duì)某區(qū)域地震滑坡進(jìn)行了位移預(yù)測(cè)，總結(jié)了區(qū)域地震邊坡的穩(wěn)定性。邊坡的失穩(wěn)僅通過整體位移的大小來判斷是片面的，取兩個(gè)坡長(zhǎng)不同的邊坡模型，整體位移大的邊坡模型安全系數(shù)也較大，所以位移往往需要與其他判據(jù)綜合判斷邊坡失穩(wěn)[1]。

2公路土質(zhì)邊坡綜合防護(hù)技術(shù)

（1）柔性防護(hù)。柔性防護(hù)措施適用于任意坡面地區(qū)，該技術(shù)柔性、防護(hù)強(qiáng)度以及施工難易程度上較其他防護(hù)措施都有一定優(yōu)勢(shì)。并且柔性防護(hù)措施對(duì)周邊環(huán)境的影響較小，對(duì)加強(qiáng)巖土穩(wěn)定性，進(jìn)行植被保護(hù)都能起到積極作用。針對(duì)柔性防護(hù)網(wǎng)系統(tǒng)的不同，也將其分為被動(dòng)防護(hù)和主動(dòng)防護(hù)兩種形式。主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)主要是將易破碎巖土用柔性網(wǎng)進(jìn)行包裹或覆蓋，限制邊坡風(fēng)化和易脫落、崩塌巖石片石，可將崩落巖石控制在相應(yīng)范圍。被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)是用鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)等金屬柔韌性較強(qiáng)防護(hù)網(wǎng)建成防護(hù)墻或防護(hù)面，設(shè)置位置多在邊坡適當(dāng)區(qū)域，用于阻擋突然降落的滾石或巖土，避免滾石砸毀公路和來往車輛。

（2）擋土墻施工技術(shù)。擋土墻施工技術(shù)的適用性較強(qiáng)，應(yīng)用也較為廣泛，同時(shí)也隨著越來越多的應(yīng)用使得這一工藝愈加成熟，但也存在一定的缺點(diǎn)。因此，在施工中就需要特別注意。具體操作如下[2]。

1）現(xiàn)場(chǎng)清理工作：擋土墻施工前期的基地開挖過程中，同樣也得需要進(jìn)行清理工作，這時(shí)就需要由相關(guān)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，這樣一來后期才便于后期的開挖工作。除此之外，在基坑挖掘時(shí)，還要需要設(shè)置排水溝，減小雨水對(duì)基坑造成的傷害，又能保證工作人員的安全。

2）基低處理：在基地處理工程中，可以先使用電動(dòng)夯實(shí)機(jī)，增加夯實(shí)的效果，便于后期工程的施工。

3）模板安裝：模板工程的安裝工作，還需要先對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)，保證材料符合標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，此外，還需要對(duì)模板的表面進(jìn)行拋光。在安裝過程中，還需要施工人員的配合，這樣才能提高工作效率。

4）合理設(shè)置伸縮縫：伸縮縫的設(shè)置一般來說每道約20cm，使用瀝青棉絮進(jìn)行墻體填充。

5）片石混凝土擋墻施工：正式澆筑施工前，需要對(duì)構(gòu)建進(jìn)行檢驗(yàn)，例如支架、鋼筋等材料，保證其滿足混凝土澆筑時(shí)再進(jìn)行。另外，在澆筑過程中，還需要保持材料的連續(xù)性，這樣才能保證澆筑質(zhì)量。完成澆筑后，需要組好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

6）拆除模板：拆除模板前，還需要先對(duì)混凝土進(jìn)行檢查，保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后再進(jìn)行拆除工作。

3工程概述

受持續(xù)性強(qiáng)降雨影響，2016年7月19日，某市鄉(xiāng)村S311公路邊坡發(fā)生土石滑塌，堆積體掩埋了省道近100米，造成了較長(zhǎng)時(shí)間交通阻斷。本文以S311公路邊坡為典型案例，根據(jù)邊坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)、破壞特征進(jìn)行了失穩(wěn)機(jī)理分析，并根據(jù)類土質(zhì)邊坡特有的工程特性提出了相應(yīng)的治理方案[3]。

4邊坡失穩(wěn)形成機(jī)理和破壞模式分析

針對(duì)類土質(zhì)邊坡的特點(diǎn)，從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、人類活動(dòng)等方面進(jìn)行分析，研究邊坡失穩(wěn)成因。

（1）邊坡失穩(wěn)機(jī)理影響。該處邊坡穩(wěn)定性的主要因素是降雨，其次為人類工程活動(dòng)、巖土體性質(zhì)、地形地貌等因素。該區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，邊坡坡度一般>35°，上覆第四系殘積土和全風(fēng)化花崗巖表層土體結(jié)構(gòu)松散，孔隙率高，滲透系數(shù)高，下伏強(qiáng)-中風(fēng)化花崗巖由于地質(zhì)構(gòu)造的影響使得局部巖體破碎，且節(jié)理裂隙發(fā)育，工程力學(xué)性質(zhì)差。在連續(xù)性強(qiáng)降雨下，大量雨水沿孔隙和裂隙面滲入坡體，導(dǎo)致坡體的容重迅速增大，降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，同時(shí)浸潤(rùn)軟化滑帶附近的巖土體，再加上修建S311時(shí)人工切坡使得坡腳產(chǎn)生了高陡臨空面且未進(jìn)行合理有效的支護(hù)，在重力、地下水及降雨因素的共同作用下，造成了邊坡失穩(wěn)。

（2）破壞模式。該處坡體破壞表現(xiàn)為前緣先發(fā)現(xiàn)拉張裂縫，使整個(gè)坡體向下滑動(dòng)，下部下滑力增大。由于前緣存在較高的臨空面，在長(zhǎng)時(shí)間降雨或暴雨誘發(fā)下，前緣局部產(chǎn)生小型崩塌，后部坡體失去支撐面，破壞坡體原有平衡狀態(tài)，導(dǎo)致整個(gè)坡體失穩(wěn)。其破壞模式為牽引式破壞[4]。

5治理方案

該處邊坡滑動(dòng)面不深、但坡度較陡，采用抗滑樁治理效果不明顯。綜合考慮采用“清坡、放坡+格構(gòu)錨桿+擋土墻+鋼管樁+截排水溝+復(fù)綠工程+監(jiān)測(cè)”結(jié)合的防治方案。此方案針對(duì)性強(qiáng)，治理效果好，且格構(gòu)框格中可以進(jìn)行復(fù)綠，符合生態(tài)治理的宗旨。

（1）清坡+四級(jí)放坡工程。由于花崗巖類土質(zhì)邊坡具有較強(qiáng)的臨時(shí)自穩(wěn)性，給邊坡陡開挖留下足夠的施工時(shí)間。設(shè)計(jì)先清除邊坡松散堆積體和表層松散土體，再對(duì)坡體進(jìn)行四級(jí)放坡處理，第一、二級(jí)邊坡坡比1∶1.5，第三、四級(jí)邊坡坡比1∶1.0，各級(jí)之間設(shè)2.0m寬?cǎi)R道。

（2）錨桿格構(gòu)工程?；◢弾r殘積土邊坡不同于一般殘積土邊坡，其顯著特征為邊坡坡體中存在結(jié)構(gòu)面，這使得花崗巖類土質(zhì)邊坡開挖卸荷效應(yīng)較一般均質(zhì)土邊坡更強(qiáng)。因此在邊坡下級(jí)開挖前，需要對(duì)上一級(jí)邊坡進(jìn)行有力支護(hù)。設(shè)計(jì)對(duì)開挖坡面進(jìn)行格構(gòu)錨桿支護(hù)，并布設(shè)坡面排水系統(tǒng)。錨桿根據(jù)坡面形態(tài)布設(shè)，法向間距3.0m，排距3.0m，長(zhǎng)度6.0～9.0m。

（3）擋土墻工程。類土質(zhì)邊坡抗沖刷能力差，邊坡坡腳易首先出現(xiàn)局部剪切變形，并逐段向上發(fā)展引發(fā)邊坡整體失穩(wěn)，因此需加強(qiáng)支擋護(hù)腳設(shè)計(jì)。在邊坡坡腳處布設(shè)重力式擋土墻，高4.2m，頂寬1m，底寬2m，埋深1m。

（4）鋼管樁工程。邊坡后緣西側(cè)覆蓋層厚，為確保穩(wěn)定，在后緣西側(cè)變形區(qū)域設(shè)全埋式注漿微型鋼管樁支護(hù)，鋼管樁樁長(zhǎng)12m，采用Φ108×5的無縫鋼管，按三排梅花形布置，橫向間距1.0m，排距0.4m。采用截面為1.0m×0.5m的冠梁將三排樁頂連接。

（5）截排水溝工程。類土質(zhì)邊坡開挖卸荷效應(yīng)明顯，易在坡上方形成張性裂縫，遇降雨充水后產(chǎn)生靜水壓力，進(jìn)一步造成坡體抗剪強(qiáng)度降低，因此，特別要做好邊坡外圍截水和坡面排水工程。在周界外圍設(shè)置截水溝，在每級(jí)馬道內(nèi)側(cè)設(shè)A型排水溝，在擋土墻底部設(shè)B型排水溝。截排水溝均采用C20砼澆筑，截水溝底寬0.4m，頂寬0.6m，深0.4m;A型排水溝截面尺寸0.4m×0.4m;B型排水溝截面尺寸0.5m×0.5m。

（6）坡面防護(hù)工程。類土質(zhì)邊坡抗沖刷能力差，在強(qiáng)降雨沖刷作用下坡面易形成溝槽，造成邊坡穩(wěn)定性下降。應(yīng)加強(qiáng)坡面抗沖刷防護(hù)，在對(duì)坡體進(jìn)行格構(gòu)錨桿支護(hù)后，在格構(gòu)梁框格中采用噴播綠化護(hù)面，并對(duì)各級(jí)放坡馬道進(jìn)行碎石硬化。

（7）監(jiān)測(cè)工程。為了保證邊坡在工程施工過程以及運(yùn)行過程中的安全，在治理工程施工期間及竣工后1年內(nèi)監(jiān)測(cè)地表沉降位移、裂縫發(fā)展以及支檔結(jié)構(gòu)的水平垂直位移，以判斷邊坡穩(wěn)定性及設(shè)計(jì)合理性和結(jié)構(gòu)的安全性[5]。

6結(jié)束語(yǔ)

在公路建設(shè)中，由于人工、自然影響，如施工處理不當(dāng)，極易造成水土流失，邊坡失穩(wěn)，危及行車安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，應(yīng)結(jié)合公路沿線的地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)及地形地貌，對(duì)公路邊坡潛在的不穩(wěn)定因素定期進(jìn)行定性和定量分析，在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的基礎(chǔ)上，提出若干可行性治理方案，及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策，避免邊坡病害的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 衛(wèi)高明.坡形對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性影響數(shù)值分析[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（3）：20-23.

[2] 劉緒洋.坡體形態(tài)對(duì)黃土邊坡穩(wěn)定性的影響研究[J].工程建設(shè)，2018（8）：53-57.

[3] 毛雪松，肖亞軍，王鐵權(quán)，等.坡體外形對(duì)松散堆積體路基上邊坡穩(wěn)定性影響分析[J].公路，2017（11）：36-41.

[4] 胡厚田，王安福，劉涌江，等.花崗巖類土質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2009（6）：824-828.

[5] 趙煉恒，曹景源，唐高朋，等.基于雙強(qiáng)度折減策略的邊坡穩(wěn)定性分析方法探討[J].巖土力學(xué)，2014（10）：2977-2984.

作者簡(jiǎn)介

程加興（1991-），男，湖南平江人;學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：平江縣農(nóng)村公路服務(wù)所，研究方向：工程建設(shè)股技術(shù)人員。