浅谈高速公路边坡破坏原因分析及方法

摘 要：主要分析了对高速公路边坡病害的地质成因,提出了对此类边坡的治理措施。并阐述了边坡破坏的类型，对公路的危害严重，因此，提出加强边坡的防护和治理的工作，并结合相关实例进行论述。

关键词：高速公路；边坡；治理方法

1 边坡破坏的主要类型有：

（1）剥落:边坡表层岩土,长期遭受风化作用,在雨水冲刷和重力作用下,岩土块不断沿坡而滚落,在坡脚堆积;

（2）崩塌和落石:整块岩土脱离母体,突然从较陡的斜坡上崩落下来,并顺坡面猛烈翻转跳跃,最后堆落在坡脚,规模大的叫山崩,规模小的叫塌方;悬崖陡坡上的个别岩块突然下落,称为落石;

（3）滑坡:斜坡上的岩土沿坡内一定的软弱带(或面) 作整体地向前向下的移动;它有三个要素,即滑动面(带) 、滑床、滑体;

（4）泥石流:它是一种突发的含有大量泥砂、石块的特殊洪流,它主要发生在地质不良、地形陡峻的山区。它对公路的危害比一般滑坡要大得多。

2 影响边坡稳定的因素

影响边坡稳定的因素很多,总的归纳起来可综合为两大类,即:自然因素和人为因素。

2.1 自然因素 公路是特殊的带状构造物,每条公路都要穿越很多地区,由于受地质构造和地形条件等因素的影响,每一个小区域都有不同的地质和气候条件,云南更显得突出。所以,影响边坡稳定的自然因素包括地质、地形、气候和水文条件等四个方面。

2.2 人为因素 一条公路的建成和使用期管理,都是人去实现的,根据建设程序和内容,并结合已建公路的情况看,影响边坡稳定的人为因素可归集为设计因素、施工因素和养护管理因素。

3 边坡的防护

3.1 植草,适用于边坡稳定、坡面冲刷轻微、且宜于草类植物生长的土质路堤与路堑边坡,它包括种草籽、植草皮和三维植草。

①种草籽。选用草籽应注意当地的土壤和气候条件,通常应以容易生长,根部发达,叶茎低矮、枝叶茂密的草种为宜,最好采用几种草籽混合播种,使之变成一个良好的覆盖层,种植草籽时宜掺砂或土粒拌和,使之播撒均匀,播种时间以气候温暖、湿度较大的季节为宜;

②植草皮。坡面上铺草皮和种草籽防护相同,它适用于当地有足够的提供挖取的草皮地段的路基防护,在边坡较陡和坡面冲刷较严重的地方,铺草皮较种草防护收效更快;

③三维植草。在三维网上植草,是最近几年发展起来的一种坡面防护方法,适宜于冲刷较大、坡面较陡的山坡,但成本较高。

3.2 植树。在路基边坡上合理地植树,对于加固路基有良好的效果,可以和种草、铺草皮配合使用,使坡面形成良好的防护层,植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡。

3.3 拱形骨架植草。在坡上先修建拱圈,再在圈内的坡面上植草,它适用于单靠植草还不能维持边坡长期稳定的土质边坡。

3.4 干砌片石防护。其防护措施适用于: ①较缓的(不陡于1∶1. 25) 土质路基边坡;因雨、雪水冲刷会发生流泥、拉沟与小型溜坍或有严重剥落的软质岩层边坡;周期性浸水的河滩、水库或占地边缘边坡。

3.5 浆砌片石防护。适用于路基边坡缓于1∶1 的土质边坡或采用干砌片石防护不适宜或效果不好的岩石边坡。对于严重潮湿或严重冻害的土质边坡,在未进行排水措施以前则不宜采用浆砌片石防护。浆砌片石厚度一般为0. 2～0. 5 m。每隔10～15 m应留一道伸缩缝,缝宽约2 cm ,每隔2～3 m 设一泄水孔,泄水孔为φ10 cm 圆形孔,孔后0. 5 m 范围内设反滤层,对于路堤边坡,当路基沉降未稳定前,不宜砌浆砌片石护坡。

3.6 混凝土预制块防护。适用于缺乏块石、片石材料的地方,同时为了美观和控制质量,可以用浆砌预制混凝土代替浆砌片石。

3.7 护面墙防护。适用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质页岩、干枚岩及其它风化严重的软质岩和较破碎的岩石地段的挖方边坡防护;护面墙除自重外,不承担其它荷载,也不承受墙后的土压力,因此护面墙所防护的挖方边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求,护面墙的顶宽一般为0. 4～0. 6 m ,底宽为0. 4～0. 6 m + H/10～ H/20 , H 为墙高。为了增加护面墙的稳定性,护面墙较高时要分段修筑,分级处设≥1 m 的平台,墙背每4～6 m 高处设一耳墙。

3.8 喷铺及锚杆钢筋网喷锚防护。喷锚是采用喷浆(或喷射混凝土)的方法来防治岩质路堑边坡的风化剥落,目前已经成为一种行之有效的方法,因为浆体能在坡面上形成一层固结力很强的良好封闭层,并具有施工简便、造价低、养护维修工作量小等特点,喷浆厚度不宜小于1.5～2 cm ,喷射混凝土厚度一般为3～5 cm ,因浆体固结层厚度较薄,不能承受压力,所防护的边坡本身必须是稳定的或经加固后达到稳定状态的。②锚杆钢筋喷锚防护。凡适用于喷浆(或喷射混凝土) 防护的岩质边坡,当岩层风化破碎严重,节理发育,在破碎岩层较厚的情况下,如果继续风化,将导致坠石或小型崩塌,从而影响到整个边坡的稳定性,对于这种病害的整治,必须兼顾防护及加固的双重作用,而锚杆钢筋网喷锚防护乃是达到上述目的一种有效措施。锚杆长度一般为0.5～1.0 m ,钢筋网网孔尺寸20×20cm或25×25cm ,钢筋为φ2 的镀锌铁丝,喷浆厚度不小于3 cm ,喷射混凝土厚度不小于5cm ,每隔10～12.5 m设一道2cm的伸缩缝。

4 稳定边坡的措施

边坡和路面是反映公路修建质量的两面镜子,随着人们观念的改变和环保要求的加强,公路边坡不但要求稳定,而且还要求美观。某高速公路在稳定边坡和美化方面都做了许多工作,收到了较好的效果。

该路是典型的山区高速公路。高度20m 以上的高边坡占80 %～90 % ,其中,50m 以上的特高边坡占40 %～50 % ,最高填方边坡达50 余米,最高挖方边坡达100 多米。根据不同的地质、坡比和台高等情况,采用了护面墙、浆砌片石护坡、菱形网格砖护坡、六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡和喷射砼、生物防护等防护形式。采用了抗滑桩、抗滑挡墙、压浆锚柱、格栅梁和排水固结等原坡面加固形式。由于部分设计边坡碎落台较高,坡面较大,为保证护坡自身的稳定,对其也进行了加固,具体采用腰带钢筋砼、菱形或矩形锚杆砼、π型钢筋砼等加固形式。结合该公路边坡的治理情况和根据施作过程中反映出来的不足以及已建边坡的利弊,提出下列稳定边坡的措施或方案。

由于多方面的原因,过去公路边坡基本未进行稳定性验算,都是按路基横断面图上根据一般原则确定的坡比进行施工,这样,或多或少存在一些人为不稳定的因素。山区高速公路边坡高、坡面大,原则上都应进行稳定性验算。要搞好边坡稳定设计,首先得有详细的地质资料,所以,除搞好全线地质勘察外,在路基横断面图出来后,应对高边坡路段进行详细地质勘察。这里定性地从坡比与台高和防护与加固两个方面进行探讨。

4.1 坡比与台高 首先值得一提的是,公路边坡坡比不能太陡,但也不是越缓越好,对于填方边坡采用1∶1.5～1∶2 已基本成熟或成功,而挖方边坡特别是高边坡却值得认真研究。下面根据不同地质情况就挖方边坡提出建议性设计方案,总的原则是不宜设置太缓坡比(当然也不能太陡) ,而用增加台数的方案来解决稳定问题,这样可减少斜坡面汇水面积,对边坡稳定有利。

(1) 土质或强风化石质边坡,第一台台高6m(从路面标高算起) ,坡比1∶0.75～1∶1 ;以后各台台高不大于8m ,坡比1∶1～1∶1.25 。

(2) 石质边坡,第一台台高8m ,坡比1∶0.5～1∶0.75 ,以后各台台高不大于12m ,坡比1∶0.75～1∶1 ,较完整岩石可略陡于此坡比。各种地质第一台碎落台宽度均考虑设置3m ,其它各台2m。

4.2 防护与加固

加固防护是在边坡自身稳定的基础上进行的,首先得考虑加固问题,加固的方法很多,最行之有效的方法有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等。这里值得一提的是“边坡防排水”也应作为间接加固边坡的一种方法给予重视。边坡坍塌几乎都是在雨季出现,所以,其作用是显而易见的。本文对防排水系统设置认为,坡顶截水沟按以往规定设置,而坡面碎落台截水沟不必每台都设置,在第一台上设置一道砼截水沟即可。以上各台浇筑倾斜2%坡度、厚10cm 的砼封闭,在边缘设置拦水带,每20m 左右设一道竖向排水沟,将水排入第一台截水沟就能达到理想的排水效果。所以竖向排水沟可以起到对边坡加肋的作用,取消高边坡碎落台上截水沟还可以避免由于施工质量不佳而造成的渗漏水现象。另一个值得重视的问题是,在土质或强风化岩石上边坡的坡脚也就是路基侧沟边缘,应设置抗滑墙或抗滑桩,以避免牵引式滑坍(坡) 的产生。

防护以往边坡防护主要考虑冲刷、防风化即可,现在的边坡防护还要考虑美观问题。为了减少水对边坡的危害,还应加上防渗水问题。根据以上四个方面的要求,对边坡防护提出下列建议性设计方案。

(1) 下边坡 下边坡采用菱形网格加植草防护并加密排水沟(填石路堤除外) 。

(2) 上边坡 上边坡第一台,根据不同地质情况采用护面墙、浆砌片(块) 石护坡、窗孔肋式护坡、六角空心砖护坡等防护形式。以上各台,仍根据不同地质情况,采用菱形网格、窗孔肋式护坡、喷射砼等防护形式。上述防护形式除护面墙、浆砌片(块) 石护坡和喷射砼外,其它都可在其上加植草防护,以恢复自然景观和美化公路。另外,较好岩石不必再进行圬工防护,只需在一些低凹处设置一点耕植土,种植耐旱性较好的爬藤植物即可起到绿化美化的作用。

5 结束语

总之搞好公路建设，确保公路边坡稳定、安全、搞好环境保护，要深入了解公路边坡破坏的形式与机理，针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点，灵活采用不同的防护形式，加强设计，加强施工建设管理，建安全之路、建生态之路、优美之路。

参考文献

［1］徐卫亚.边坡及滑坡环境岩石力学与工程研究［M］.北京:中国环境科学出版社,2000.

［2］闰莫明，徐祯样.岩土锚固技术手册［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］建筑边坡工程技术规范（GB50330―2002）［S］.北京:中国建筑工业出版社,2002.

［4］阎莫名，徐祯祥，苏自约.岩土锚固技术的新发展［M］.北京：人民交通出版社2000.