張宗戰(zhàn)

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原030006）

0 引言

隨著我國(guó)高速公路事業(yè)的迅猛發(fā)展，尤其是山區(qū)高速公路的大力發(fā)展，高填深挖邊坡路段不斷出現(xiàn)，大量的路基、邊坡地質(zhì)災(zāi)害也不斷涌現(xiàn)，其中“滑坡”是山區(qū)高速公路建設(shè)中最常見，也是危害最大的地質(zhì)災(zāi)害。但“滑坡”因產(chǎn)生條件、影響因素、破壞機(jī)理的復(fù)雜性和多變性，一直是世界各國(guó)研究的主要地質(zhì)和工程問(wèn)題之一。邊坡如果失穩(wěn)，就形成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，輕則增加投資、延長(zhǎng)工期，重則導(dǎo)致建筑物倒塌，甚至造成人員傷亡，因此山區(qū)高速公路“滑坡”災(zāi)害的防治技術(shù)尤其值得公路工作者在實(shí)際工作中不斷探討研究。下面就以霍永高速公路“滑坡”路段的實(shí)際設(shè)計(jì)案例進(jìn)行初步的探討，供大家分享。

1 項(xiàng)目概述

霍永高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“三縱十二橫十二環(huán)”第九橫的重要組成部分，是山西省中部地區(qū)西接陜西省通往延安市，達(dá)陜、甘、寧等地，東經(jīng)霍州接黎城高速公路（規(guī)劃）至河北省邯鄲市，進(jìn)而抵達(dá)冀、魯、豫等地的重要通道?；糁葜劣篮完P(guān)高速公路由東、西兩段組成。本項(xiàng)目采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用80km/h，路基寬24.5m，設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路—Ⅰ級(jí)。

2 公路邊坡滑坡出現(xiàn)的主要原因

滑坡是在重力作用下，物質(zhì)由高處向低處下滑的一種運(yùn)動(dòng)形式。因此，“滑動(dòng)”的速度受地形坡度的制約，即地形坡度較緩時(shí)，滑坡速度較慢；地形坡度較陡時(shí)，滑坡速度較快?；碌乃俣瓤鞎r(shí)，人們往往猝不及防，造成巨大的生命、財(cái)產(chǎn)損失。在山區(qū)公路建設(shè)中，路基邊坡滑坡現(xiàn)象雖然不可避免，但設(shè)計(jì)中通過(guò)采取積極防御措施可以把危害降到最低。通過(guò)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)際案例分析研究可知，公路工程滑坡的形成，是由其地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水及人類工程活動(dòng)共同作用的結(jié)果。公路路基施工時(shí)前緣開挖，使土體形成臨空面，后緣地表水滲入，降低了土體的抗剪強(qiáng)度，增加了土體的重度，造成整個(gè)土體向臨空面滑移，屬工程誘發(fā)的牽引式滑坡。

（1）公路邊坡在改建過(guò)程中，土壤內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)隨著改造過(guò)程的進(jìn)行漸漸發(fā)生了變化，有的邊坡經(jīng)過(guò)自身調(diào)整變得越來(lái)越穩(wěn)定，最終形成穩(wěn)定邊坡；有的經(jīng)過(guò)應(yīng)力調(diào)整，失去平衡，最終發(fā)生崩塌、滑坡、剝落現(xiàn)象。

（2）滑坡土體的透水性總體較差，地下水多沿泥巖頂面和強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化的界面地表徑流，連日暴雨使本已豐富的地下水更加充盈，軟弱面的滲水量驟增，加速了滑坡體的運(yùn)動(dòng)速度。

（3）斜坡中部的裂縫為地表水的滲入提供了方便?；w中含水率大增，最終達(dá)到飽和狀態(tài)，巖體被軟化，邊坡變形失穩(wěn)，滑體順坡向路塹滑移。

3 滑坡治理設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1 綜合排水防護(hù)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為濕陷、土溜、滑坡、崩塌，要使路基邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定，首先需要做好邊坡的綜合排水防護(hù)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目區(qū)滑坡危害主要為土質(zhì)滑坡，前期野外踏勘調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，土質(zhì)滑坡主要分布在黃土梁峁地帶，其原理是黃土沿著基巖面下滑。因此，施工期間在邊坡下方增設(shè)排水邊溝（見圖1），增加地表排水量；臨時(shí)在坡體增設(shè)排水孔，排出的地表水盡量減少滲到地下的可能；增設(shè)坡體排水溝，同時(shí)和地下排水措施緊密配合；在滑坡后部修建截水溝，攔截、排導(dǎo)坡面徑流。

圖1 邊坡排水邊溝設(shè)計(jì)圖

截、排水溝的斷面尺寸可參考以下公式計(jì)算：

式中：Q洪為洪峰流量（m3/s）；k為徑流系數(shù)；i為按20年一遇平均1h暴雨強(qiáng)度（mm/h）；F為山坡集水面積（km2）。

式中：Q設(shè)為截、排水溝設(shè)計(jì)流量（過(guò)水能力）（m3/s）；A為截、排水溝過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；C為謝才系數(shù)，按取值；R為水力半徑，按R=A/χ取值（m）；χ為截排水溝過(guò)水?dāng)嗝鏉裰埽╩）；i為排水溝比降。

3.2 生態(tài)防護(hù)措施設(shè)計(jì)

在滑坡路段設(shè)計(jì)中積極采取植樹種草等生態(tài)防護(hù)措施，控制邊坡水土流失，防治滑坡災(zāi)害發(fā)生。植被主要通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡土體的防護(hù)功能（見圖2）。

圖2 植被護(hù)坡設(shè)計(jì)圖

（1）植物以自己的繁密枝葉來(lái)消弱雨滴動(dòng)能，達(dá)到對(duì)邊坡土體的保護(hù)，枝葉吸附了降落到其上的雨水，通過(guò)物理蒸發(fā)形式返回到大氣中，這樣消弱了邊坡表面的徑流量。

（2）植物腐爛，在邊坡表面形成大量的腐殖質(zhì)，一方面提高了邊坡土體的滲透性能，改善了土壤的結(jié)構(gòu)；另一方面使邊坡表面變得粗糙，減緩徑流動(dòng)能。

（3）植物根系起到了對(duì)邊坡土體“加筋”的作用，有效提高了土體抗剪切的能力，防止邊坡水土流失和滑坡災(zāi)害出現(xiàn)的可能性，同時(shí)也對(duì)邊坡起到美化的景觀效果。

3.3 護(hù)面墻工程措施設(shè)計(jì)

在邊坡土質(zhì)條件不佳、地質(zhì)條件惡劣的易發(fā)滑坡等災(zāi)害路段，不太適合采用生態(tài)防護(hù)措施對(duì)邊坡表面進(jìn)行防護(hù)，本設(shè)計(jì)采用坡面護(hù)面墻工程措施。護(hù)面墻措施是指采用漿砌石砌筑或者水泥漿封堵地表裂縫等工程措施，尤其對(duì)于邊坡上裂縫處的處理。當(dāng)裂縫內(nèi)有基巖出露時(shí)，首先把塊石、碎石填入做成反濾層，或采用地下巖石爆破回填，然后上覆黏土夯實(shí)，再進(jìn)行漿砌石砌筑或者水泥漿封堵邊坡坡面，完成邊坡表面硬性防護(hù)。本設(shè)計(jì)采用護(hù)面墻防護(hù)的典型工程設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 護(hù)面墻技術(shù)設(shè)計(jì)圖

3.4 抗滑樁及錨桿擋墻綜合設(shè)計(jì)

以上三種防護(hù)措施基本都是基于防護(hù)滑坡路段邊坡表面的措施，當(dāng)邊坡穩(wěn)定性出現(xiàn)比較明顯的問(wèn)題時(shí)，就需要考慮采取積極的措施改變邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度。通過(guò)一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小滑動(dòng)力，例如修筑擋土墻、錨桿護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程等，有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡適用預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索加固等。

本設(shè)計(jì)采取后緣卸荷、前緣反壓的邊坡分級(jí)開挖形式，可根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算后，確定需減小的下滑力大小，同時(shí)在其上部進(jìn)行部分減重和在下部反壓。減重和反壓后，應(yīng)檢算滑面從殘存的滑體薄弱部位及反壓體底面剪出的可能性。在開挖面完成的基礎(chǔ)上，采用抗滑樁和錨桿擋墻相結(jié)合的工程措施（見圖4）。

邊坡抗滑樁具有適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)滑坡穩(wěn)定性和地質(zhì)環(huán)境干擾小，可多樁同時(shí)施工，工期短，見效快的優(yōu)點(diǎn)。目前抗滑樁在要求邊坡不發(fā)生大滑動(dòng)的情況下，仍然是較好的加固措施，同時(shí)配合邊坡錨桿擋墻措施，改變邊坡的巖土力學(xué)強(qiáng)度，通過(guò)外力保持邊坡穩(wěn)定。錨桿擋墻由錨桿、肋柱和擋板3部分組成，滑坡推力作用在擋板上，由擋板將滑坡推力傳于肋柱，再由肋柱傳至錨桿上，最后通過(guò)錨桿傳到滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層中，靠錨桿的錨固力來(lái)維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

圖4 抗滑樁及錨桿擋墻綜合措施設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

這些措施的放樣定位在設(shè)計(jì)圖中提供坐標(biāo)要求，初步定位。設(shè)計(jì)要求施工單位實(shí)際施工前應(yīng)先清除樁位附近表層易滑塌部分，同時(shí)做好樁位附近地表水?dāng)r截工作；然后開挖抗滑樁基坑，用鋼筋混凝土澆筑抗滑樁，待澆筑好的抗滑樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才可進(jìn)行相鄰隔樁基坑的開挖。在開挖樁孔過(guò)程中，地質(zhì)人員需詳細(xì)記錄地層巖性、含水率、接觸面等情況，若發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)情況不符，要及時(shí)與有關(guān)部門溝通，以便根據(jù)實(shí)際邊坡條件及時(shí)做出設(shè)計(jì)變更。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，邊坡地表和地下水是引起高速公路邊坡滑坡失穩(wěn)下滑的主要原因，因此在滑坡治理工程設(shè)計(jì)計(jì)算和工程布設(shè)中首先要充分考慮這一因素，并以疏排地表及地下水的綜合排水措施作為治理工程設(shè)計(jì)的前提與重點(diǎn)。另外，滑坡治理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，為得到邊坡穩(wěn)定，不再出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，常常不是某一種措施能夠解決得了的，滑坡必須經(jīng)過(guò)放緩邊坡、分臺(tái)階卸載、生態(tài)防護(hù)措施、抗滑擋土墻錨桿支擋等治理技術(shù)，因此，滑坡治理中經(jīng)常使用多種措施相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡的整治，這樣才能取得較好的治理效果。

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