馬 琳

(齊齊哈爾市龍沙區(qū)農(nóng)村公路管理站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

黑龍江省公路路基邊坡凍融滑塌防治施工工藝

馬 琳

(齊齊哈爾市龍沙區(qū)農(nóng)村公路管理站，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

黑龍江省公路路基邊坡經(jīng)常出現(xiàn)坡面沖蝕、淺層凍融滑塌、防護(hù)工程損壞、滑落等病害，通過有關(guān)研究分析，總結(jié)提出了一種新的路基邊坡凍融滑塌防治施工工藝，可供有關(guān)防護(hù)設(shè)計與施工參考應(yīng)用。

路基；邊坡；滑塌；凍融

1 路基邊坡淺層凍融滑塌防治施工流程

1.1 確定防止邊坡凍融滑塌的坡面排水適宜深度

根據(jù)路基邊坡土質(zhì)調(diào)查情況，以及坡面“滲水層”的出現(xiàn)位置，利用土質(zhì)路基邊坡凍融滑塌穩(wěn)定性驗算公式，分析可能出現(xiàn)的滑塌深度，即應(yīng)進(jìn)行坡面排水的有效范圍；并考慮“滲水層”位置、聚冰層深度、相鄰邊坡滑塌情況，綜合對比分析，確定坡面淺層排水處理的適宜深度。另外，考慮到坡面植被形成遮蔽覆蓋后，春季路基邊坡融化面的下降及水分蒸發(fā)將受到一定程度的影響，坡面飽和土層的形成位置或飽水程度會有所改變，應(yīng)適當(dāng)提高排水處理的深度范圍，提高多少視具體情況而定，一般為5～10 cm。

1.2 布設(shè)路基坡面淺層排水滲溝

在需要進(jìn)行淺層凍融滑塌失穩(wěn)處理的路基邊坡坡面上，開挖用于季節(jié)性淺層排水的樹枝型滲水溝槽，溝槽開挖深度為最終確定的排水處理的適宜深度。溝槽的疏密程度(間距)根據(jù)滲水量的大小而定，一般順坡面布設(shè)的豎向滲水溝槽的水平間距為6～10 m；由豎向滲水溝槽向坡面兩側(cè)延伸、與水平方向呈30°～45°夾角的斜向滲水溝槽豎向間距為2～3 m，水平投影長度為3～5 m。溝槽的斷面寬度可根據(jù)土工濾排水材料的埋設(shè)需要，以30～40 cm為宜。然后在挖好的滲水溝槽中放入自帶反濾層的土工濾排水材料，該濾排水材料的斷面形式選用寬度≥4 cm、長寬比4～7的矩形為好，呈豎向垂直狀布設(shè)，以便將可能積聚的水分引入邊溝或排除到邊坡之外，濾排水材料的排水能力需要滿足該處邊坡滲出水的排水需要，必要時可估算需要的排水量。某些邊坡滲水層的滲出水具有季節(jié)性，因此可以在凍融前后及雨季探查坡面一定深度內(nèi)的含水量作為參考。該土工濾排水材料是一種高分子柔性材料，本路段試驗采用的排水材料斷面尺寸為5 cm×25 cm，布設(shè)深度范圍為20～45 cm。土工濾排水材料周圍可適當(dāng)?shù)夭糠只靥钌盎蛏暗[等粗顆粒材料。

1.3 鋪設(shè)土工格室

滲水溝槽回填完畢后表面應(yīng)壓實、整平。然后修整路基邊坡坡面，并由邊坡頂部向下方依次展開并固定、連接土工格室，土工格室的布設(shè)范圍需延伸至坡頂水平部位，坡頂水平布設(shè)的格室寬度應(yīng)≥50 cm。土工格室固定樁的間距和打入深度應(yīng)根據(jù)邊坡土質(zhì)狀態(tài)和坡度等確定，土質(zhì)松軟、坡度較大則加密間距、加大深度；一般固定間距為100 cm，入土深度40～60 cm。固定樁可采用木樁，也可以采用鋼筋等，打入角度以緊貼格室上方內(nèi)側(cè)面且稍微往邊坡上坡方向傾斜為好。

1.4 在鋪設(shè)好的土工格室內(nèi)填土

土工格室填滿土并拍實后，填土的高度需要稍微高出土工格室表面，高出多少視回填土的密實程度而定，一般高出1～2 cm即可。邊坡防護(hù)常用的土工格室高度多在5～20 cm之間，可根據(jù)植物生長需要和邊坡坡度選用，一般植物根系深、邊坡坡度大對應(yīng)的格室高度也較大。另外，在經(jīng)受雨水滲透后，格室內(nèi)的填土將有一定的沉降，可以再補充一部分填土并拍實。當(dāng)路基邊坡成型后，應(yīng)盡早開始土工格室的展鋪、回填和固定，有利于減少坡面的雨水沖蝕及減少水土流失。

1.5 栽種護(hù)坡植物

應(yīng)及早在土工格室內(nèi)種植護(hù)坡植物。日照充足的路基坡面一般比較干旱，根據(jù)我省的氣候條件和試種經(jīng)驗，推薦使用草本植物“馬蓮”(馬藺，學(xué)名：Irisensata Thunb)或木本植物“紫穗槐”；日照相對較少的護(hù)坡植物選擇范圍較大，紫穗槐、高羊茅、黑麥草、早熟禾、無芒雀麥、紫花苜蓿、五葉地錦等均可。由于草本植物“馬蓮”耐干旱、耐鹽堿、喜強烈日照，但不耐蔭涼潮濕，因此適合種植在其它草本植物不容易成活的貧瘠陽坡，并與一年生“黑麥草”或“高羊茅”一同播種，可以在較短的時間內(nèi)形成坡面植被，有效減少坡面徑流的沖刷損壞；一年后“馬蓮”能夠逐漸取代速生植物和先鋒植物形成良好的植被覆蓋。由于“馬蓮”分蘗(在植物根部附近萌發(fā)新芽)較快，因此可以在展開的土工格室中每隔一格栽種一顆。在種植的當(dāng)日或次日應(yīng)澆一遍透水，前期養(yǎng)護(hù)可在種植后的15 d左右再澆一遍水，之后若無連續(xù)干旱天氣，則不必專門灑水養(yǎng)護(hù)，后期養(yǎng)護(hù)以割除過高的雜草為主，避免阻擋陽光；“馬蓮”植株高度約30～45 cm。“馬蓮”草作為一種新增的護(hù)坡植物建議靈活利用，“五葉地錦”等其它植物的應(yīng)用可參考相關(guān)使用經(jīng)驗。

2 邊坡淺層凍融滑塌穩(wěn)定性驗算

2.1 驗算公式

(1)

式中：Fs為路基邊坡安全系數(shù)；γ0為土的復(fù)合重度, kN/m3。γ0=(1-n)γ+nγsat；γ為非飽和土重度，kN/m3；γsat為飽和土重度，kN/m3；γw為水的重度，kN/m3；n為滑動土體飽和度(0≤n≤1)；θ為坡角；c′、φ′為邊坡土的粘聚力與內(nèi)摩擦角；q為順坡方向的附加荷載的線應(yīng)力，q=P/l，kN/m；P為邊坡附加荷載，kN；l為坡面長度，m；h為邊坡土融化的垂直深度，m。

上式中，當(dāng)滑動土體100%為水飽和且上部附加荷載為零(相當(dāng)于無圬工防護(hù))時，n=1.0，q=0，于是

(2)

現(xiàn)以黑龍江省某高速公路路基邊坡為例，分析淺層凍融滑塌穩(wěn)定性：邊坡土為MLS(含砂低液限粉土)，實際坡度為1∶1、1∶1.5；凍結(jié)線以上約50%的土處于飽水狀態(tài)(對應(yīng)的飽和度參數(shù)n=0.5；對于植被覆蓋良好的背蔭坡，可以取n=1.0)；無砌石等圬工防護(hù)(q=0)；水重度γw為9.8 kN/m3，非飽和土重度γ=18.4 kN/m3，邊坡飽和土重度γsat=20.0 kN/m3。參考室內(nèi)試驗，凍融土(飽和土)c′=6.0 kN/m2、φ′=10°，驗算邊坡淺層凍融滑塌穩(wěn)定安全系數(shù)如圖1所示。

按規(guī)范規(guī)定，邊坡安全系數(shù)Fs≥1.25。由圖1可知該段邊坡可能在54～63 cm的深度范圍內(nèi)出現(xiàn)凍融滑塌(此深度可作為排水材料埋設(shè)深度參考)。

圖1 融化深度與安全系數(shù)關(guān)系圖

3 結(jié) 論

(1)黑龍江省公路路基邊坡的淺層凍融滑塌具有特殊性，路基坡度不是唯一控制要素，最重要的是及時排除坡面融化土中的飽和蓄積水。

(2)坡面圬工重量對邊坡凍融滑塌有較大影響，重量比較輕的防護(hù)結(jié)構(gòu)對維護(hù)邊坡穩(wěn)定有利。推薦優(yōu)先考慮“土工合成材料+植物”的護(hù)坡工法，并首選根系發(fā)達(dá)、耐受性強的草本或本土植物。

[1] 黑龍江省交通科學(xué)研究所.黑龍江省高等級公路路基邊坡穩(wěn)定與防護(hù)技術(shù)指南研究[R].2013.12.

[2] 許珊珊，高偉.寒區(qū)公路路塹邊坡抗凍融穩(wěn)定性分析[J]，低溫建筑技術(shù),2006，(2).

[3] 武鶴，高偉，王國峰，等.寒區(qū)公路土質(zhì)路塹邊坡滑塌原因及其防治[J]，自然災(zāi)害學(xué)報，2006，(3).

U418.9

C

1008-3383(2017)10-0074-01

2017-05-05

馬琳(1985-)，女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師，從事公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理工作。