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高速公路滑坡优化设计探究

近年来,随着高速公路建设的兴起,开挖山体边坡和路堤填方施工的不断增多,高速公路的滑坡成因复杂原因较多,在进行高速公路滑坡治理时存在一定的优化难度。本文分析了公路滑坡的成因及治理优化设计[1],对同类工程有借鉴意义。

一、滑坡的主要原因

自然因素和人为因素都可以影响高速公路边坡的稳定性[2]。边坡体的岩土工程条件、水文地质条件、构造条件、地形地貌条件是决定高速公路稳定性的自然因素。而填土高度、工程施工质量、支护工程措施及边坡坡率等是决定高速公路稳定性的人为因素。1.1滑坡体的直接原因。从地质勘测资料可以看出,地形地貌和岩土层是滑坡体形成的直接原因。如坡体中粉质黏土层厚度较大,下伏底层基岩面的坡度也较大,雨水浸入后很容易造成沿基岩面发生顺层滑动。拟建高速公路从滑坡前缘通过,将改变原坡体结构形成新的临空面,从而减小了坡体的抗滑力,引发滑坡事件的产生。1.2滑坡体的主要成因。路堤斜坡的坡度过于陡峭,自然路堤斜坡和填方间的抗滑力不能保持平衡,从而使自然斜坡出现滑坡;路堤下方的软弱地层处理不当,坡体在上面土堤的重力作用下,出现严重挤压变形的情况而出现滑坡;设计层面出现失误,无法满足路堤稳定性要求。或者在选址层面出现错误,工程建在不良地质体上,从而导致滑坡;施工质量差以及填筑坡率较大也会导致滑坡,无法满足路堤的稳定性要求。1.3多层面滑坡原因。如对边坡的岩土体特征了解不够,设置的抗滑桩嵌岩段深度偏小,无法大力支挡路堤中存在的压力和下滑力;路堤内侧地下水和地表汇水截排不够,导致降低了路堤的稳定性,由于压实度有限,从而导致无法保障路堤稳定性;没有处理抗滑问题的软弱地基,使得承载力不够,失去了抗滑桩的效果。

二、分析滑坡稳定性

滑坡区域地般处在丘间谷地,具有地表水与地下水汇集区,渗透性较强,地质环境相对脆弱的环境特点[3]。尤其是发生大规模、持续时间长的暴雨情况下,使得土体由自然状态变为饱和状态,土体的物理力学性质发生变化,更易发生滑移型破坏。2.1根据现场地质测绘分析某工程现状。在此分析某工程的边坡现状稳定性。该边坡的西段属于土质边坡,土质体厚度较大,上部土体中已出现明显的滑坡、崩塌,导致处于稳定性差的状态;此坡东段属于土质岩石混合型的边坡,上层属于土质较薄的层面,下次却是强风化成的石英砂岩,后期施工过程中已沿着砂岩顶面开出数米宽的平台,处于极限稳定状态;滑坡之外的其他边坡现状较为稳定,但北侧及南西测因地质条件与滑坡体相似,若其支挡主体进一步下滑失去支撑,将影响其稳定性能。2.2影响稳定性因素。岩土体工程地质性质、地质构造以及水文地质条件和人类工程活动都影响该边坡的稳定性。由于该边坡的北东段四土质岩岩石混合型,由土和软质岩形成;南西段由土体组成,边坡倾角较陡,在人工切陡坡的时候,使得顺向切土岩交界面的时候,倾角小于坡角且大于摩擦角,雨季期间,地表水下渗,加大了坡体下滑力,降低了土体坡度面抗剪能力,致使边坡失去稳定性。2.3稳定性差造成滑坡原因分析。当所处地质环境本身比较脆弱的时候,工程对地质难以避免的会产生影响,其中影响导致的反应将会十分敏感。再者由于路基的施工,切方剥离了坡面植被,致使雨水易于下渗到坡内,导致土质流失软化岩土抗剪强度这些都为滑坡的稳定性造成了不稳定因素。

三、高速公路滑坡问题治理方案

通过对某高速公路的现场地质及工程现状进行分析与完整的动态监测,分析了滑坡的变形状况判断其影响的稳定性因素。由此可知此工程的稳定性极差[4]。3.1修建排水设施治理排水不畅。影响高速公路稳定性的造成滑坡的主要原因之一就是排水不畅。所以要通过修建排水设施来治理高速公路滑坡问题,在上边对工程现状的分析可以通过本工程施工单位在路堤内修建边沟来进行排水系统。为了避免水流渗入土堤,可在沟底铺设防渗土工布,也可通过在渗水顶上设置若干渗管将水引入洞内。以及通过利用平孔技术排除滑坡下层的地下水,此方案在具有极大可行性的同时还具有施工方便、节省材料和劳动力的特点。以此来排除抗滑桩后的地表水,提高路堤的稳定性。3.2滑坡减载。通过在滑坡后部切除一定数量的滑体使滑坡稳定下来就是减载。此方案较为适用于滑床上陡下滑类型的推动式滑坡,滑坡后部及两侧的地形稳定,不至于因为切除部分滑体而导致滑坡向后或者两侧扩展。一般情况下减重方案应与其他方案措施互相配合使用,因为滑坡减重智能减小滑坡的下滑力不能改变下滑的趋势。在实行减重方案时应注意一些问题,比如弄清滑坡的成因和性质,查明滑动面的形状及可能发展的范围,对小型滑坡,可全部清除;滑坡减重的弃土不应丢弃堆置在滑坡的主要路段,尽量对填于滑坡前埋部位,以起到稳定滑坡的作用;对要求进行设计计算,来决定减重范围;另外滑坡减重之后的坡面必须保持平整、排水以及防渗。3.3利用支挡工程防止滑体滑动。在工程中,可根据滑坡土质,采用支撑渗沟、加筋土挡墙等支挡工具来防止滑体滑动。为了整治土堤滑坡,经常采用的有效措施之一就是在滑坡下部修建抗滑挡土墙。对于中小型滑坡常与支撑渗沟联合使用,对于大型滑坡常作为排水减重措施的其中一部分。山体破坏少、稳定滑坡收效快是抗滑挡土墙措施的优点,在应用时应弄清楚滑面的层位层数及基础的地质情况等,否则容易造成墙体变形而失效。也可利用抗滑片石碓来应用于滑体不大、坡度较为平缓、坡体滑动面位于较浅处的滑坡,依靠添加重量来增加抗滑力的简易抗滑措施。3.4抗滑桩。抗滑桩是滑坡体治理的重要措施之一。它是通过承受侧向荷载用于整治滑坡的支撑性建筑物,起到抵抗滑坡推力的作用。抗滑桩的实施优点体现在抗滑能力大,效果明显、快速;桩位的设置较为灵活,可设置在最有利于抗滑的部位,发挥重要作用。

四、施工注意事项

滑坡体的形成因素之一就是由水引起,因此必须做好地表水及地下水的处理。采取截水沟等处理措施来解决地表水的问题,不让地表水流入土体内造,影响其稳定性。为了防止滑坡体加速滑移,禁止在滑坡体未处理前在滑坡体上增加荷载。采用打桩方案时,桩深比如深入到滑动面以下要求的深度;根据滑坡情况修建挡土墙等措施。基础必须置于滑动面以下的硬岩层上。

五、结语

对于高速公路滑坡治理,必须是一次根治,永绝后患,对于保障道路的安全畅通具有重要意义。高速公路滑坡的成因较为复杂,影响因素也比较多,在治理过程中需要对滑坡进行全面分析研判,针对不同类型、不同机理的滑坡,因地制宜地提出治理方案。

作者:伍先军 彭健 单位:湖南省地质矿产勘查开发局413队

参考文献:

[1]洪刚,吴徐华,刘鹏.某高速公路滑坡稳定性评价及治理方案设计[C]/中国公路科技创新高层论坛.2013.

[2]路亚妮,吴兴宏,李新平.山区高速公路滑坡稳定性分析及防治对策研究[J].施工技术,2014(5):92-96.

[3]刘兵.高速公路滑坡治理施工技术[J].国防交通工程与技术,2015(S1):119-120.

[4]张宗战.霍永高速公路滑坡治理设计[J].交通标准化,2014,(16):44-46+50.

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