路堑土质高边坡失稳原因分析及治理措施

王 瑾

(山西省地质工程勘察院,山西 太原 030024)

近年来,对于一些高速公路建设来说,逐渐开始向山区延伸长度,满足一些偏远地区的物流运输与道路运输,促进偏远地区的经济发展。但是,由于一些高速公路路况相对严峻,经常出现高边坡滑坍的情况,阻碍了工程的正常开展,影响人们的正常出行。所以,对于一些高速公路工程的地质、地形条件,应该加强分析,并且合理设置抗滑桩、上部刷方减载在等相关措施,加强对路堑高边坡滑坍的有效治理,了解到高边坡的病害等相关不良影响,审慎选择保障高边坡稳定的治理方案与维护措施,及时分析一些出现高边坡滑坍的情况,确保路堑土质高边坡的稳定性,保证路况正常。

公路路堑土质边坡的稳定性,受到内在因素与外在因素的多方影响,比如内在因素包括路堑坡型、地质构造、岩土构造、地层岩性等相关因素的影响;
对于外界环境来说,包括气候条件、风化作用、水的作用、工程活动以及植被生长情况等。一些山区高速公路,开挖条件相对较差,水和坡形等都会直接影响到路堑边坡的稳定性。

1.1 地质条件影响路堑边坡稳定性

按照路况边坡的破坏情况,可以划分为边坡局部失去稳定性和整体失去稳定性两种。对于一些边坡整体失稳的情况,主要包括崩塌、弧形滑坡和倾倒型滑坡。而对于一些局部性失去稳定性的边坡破坏类型,包括坠落、倾倒、土体流动和崩塌等情况,考虑到一些山地或者偏远地区,高速公路本身地质条件复杂,并且存在一定的土质情况,因此可能出现多种类型的边坡破坏类型。所以,对于边坡的稳定性,应该结合当地的土质情况与地质、地形的相关特征,按照不同的问题进行全面系统化的分析。比如,对于我国沈丹高速公路路堑边坡的实际调查可以发现,路堑边坡受地质条件的影响,产生不同形式的破坏。一是风化碎石土、残破积土及崩坡堆积物所组成的边坡,容易受到局部坍滑或者整体滑动力量破坏,导致边坡变形的情况出现。二是灰岩残积土坡容易受到流动外力和滑动外力发生变形导致破坏,特别是一些土石界面,由于附近的外力压强相对较低,导致这一界面中容易形成滑坡问题。三是一些道路古滑坡的位置容易出现破坏情况。四是顺向坡切角大多数由页岩、泥岩、砂岩成分构成,容易发生滑动变形的情况。这类边坡易随着岩层的改变而产生滑动情况。五是反向坡由薄层泥岩、页岩、砂岩等组合而成,通常边坡的岩层倾角在50°~80°之间不等,一旦开始挖掘动工时,经常发生倾倒变形的问题,由此产生反坎,在顶部位置出现拉裂缝。六是边坡主要由切割岩体和风化岩体组成,容易出现局部坠落、崩塌、块体滑动的情况。七是一些膨胀土边坡会受周边地质条件的影响,出现溜塌、滑坡、塌滑等不同程度的破坏。

1.2 坡形影响路堑边坡的稳定性

通常情况下,如果选择在山体和山坡位置进行路堑开挖,会直接打破原来的固有平衡状态,岩土体会释放一定的应力。若采取合理的坡型设计,则会保证开挖边坡的应力平衡,维持住边坡稳定性。但是如果坡型设计缺乏科学性,受应力调整的作用下,边坡会因为变形程度过大失去稳定性,受到严重破坏(如图1 所示)。比如,在某路堑边坡位置,曾经发生的边坡大面积坍滑事故,原因便在于坡型设计不合理,坡面开挖过陡而形成。所以,若想保证路堑边坡的稳定性,应该结合地质条件的类型来选择合适的坡形,边坡的具体形态受制于三个因素的影响,开挖坡度、开挖高度和地形等。如果边坡开挖过陡和过高,都会削弱边坡稳定性,甚至发生破坏事故。地形影响边坡稳定性的原因在于,受降雨入渗和地表径流的控制作用,一些平面地形因为汇水面积过大,产生过量的渗水情况,所以,在路堑边坡的过程中应该设计合适的坡行,确保边坡稳定。

1.3 工程情况影响路堑边坡的稳定性

通过对一些路堑边坡进行实际调查,发现其中存在种种安全隐患,主要表现为:一是由于挡土墙顶高度不符合需求,使得一些土石方沿挡土墙顶面坍塌滑落,坠入到路基排水沟中,阻碍正常排水。二是挡水墙缺乏排水设施,增加了挡土墙的侧压力。三是在开展挡土墙施工时,一些施工段不够规范,比如缺乏砂浆、强度、砌体尺寸不达标,破坏了挡土墙边坡坡顶,缺乏抗滑设施,导致边坡自上而下产生顺层滑移现象。

2.1 对土质路堑边坡刷方及减载

对一些土质边坡滑坍现场观察发现,由于路堑边坡滑动薄弱面处于泥砂岩表层,所以滑动薄弱面以上的土体整体出现下错的情况,已经威胁到高边坡的稳定性。在治理过程中,应该将多余的土层进行集中清理,降低下滑力的指数。考虑到受一些雨水等外部因素的影响,土岩结合面抗剪强度相对较小,因此应该按照下滑力的大小来运用支挡结构(如图2所示)。首先,对边坡进行刷方及减载处理,按照潜在滑动面的特征,测定扰动土的深度,清理稳定岩体土。通过分析边坡的滑坍体成因与性质,应该确定减载的具体范围。对滑坍体面上方的土体进行刷方减载,降低滑坍体的下滑力,减载出来的弃土应该清理掉,不能留在主滑地带,要对刷方减载的坡面平整处理,并加强防渗措施,比如可以栽培一些植物等。

2.2 安装抗滑桩

要全面了解到边坡滑动线的位置,滑动面的探点,仔细查明滑动面的具体形态与位置,并按照滑体前后中的不同特征部位的滑动带的土体,以及上下主要土层,进行科学采集样本,并在室内加强实验,明确日后滑面设计的具体参数。利用传递系数法计算滑坍体的剩余下滑推力,通过相关知识了解到抗滑桩外力存在影响的包括:锚固段底层抗力、桩前滑体抗力、坍滑体下滑推力等。对于抗滑桩上的坍滑体推力,主要运用梯形分布和矩形分布。桩前抗力可以按照桩前坍滑体处于平衡地段时,确定好坍滑体的推力和桩前被动土的压力。滑动面以上的桩身内力,主要运用悬臂梁进行计算,然后确定出桩身的具体间距、桩长、截面等,加强桩建设挡土板,保证滑坡的稳定性。

2.3 加强坡面的有效防护

对于坡面治理之后,应该进行必要防护,运用工程防护设备以及植物防护结合的方式,比如采取穿孔式护面墙加强坡面稳定性的保护,同时运用拱形骨架植物加以防护。结合实际施工情况与坡面的设计情况,运用钢筋混凝土井字框架等相关措施进行加固处理。而对于边坡的一些积水,比如降雨后的地表水、地下水、渗水等,应该进行地下水引排,通过将一些透水软管排水,采取坡体地下水引排工程引排地下水。同时,在路堑边坡的堑顶,应该设有接排水天沟以及水流槽等,保证地面排水系统通畅。

对于一些丘陵山区修建的高速公路来说,经常过往一些运输大量货物的车辆,后期养护是十分关键的,道路管养的质量直接决定着公路的形象以及车辆运输的安全性。所以,要对高速公路路堑边坡稳定性加强维护,特别是针对一些暴雨天气,要加强对路堑边坡的检查,一旦发现一些潜在破坏性的边坡,应该找寻到失稳的具体原因,科学选择合理的措施进行检查,加强预防,保证路堑边坡稳定性,确保高速公路畅通安全运行。

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