辜 瑤
(四川省樂山市通達(dá)交通勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司, 四川 樂山 614000)
關(guān)健詞:公路;邊坡;治理;技術(shù)
邊坡工程是一種地質(zhì)工程。邊坡失穩(wěn)有其內(nèi)在的必然原因和各種外部因素的影響,在山區(qū),公路邊坡工程巖體地質(zhì)條件復(fù)雜,各種自然活動強(qiáng)烈。為了減少影響滑坡的工程建設(shè),在現(xiàn)有技術(shù)條件下,早期應(yīng)在總體設(shè)計(jì),路線偵察階段集中區(qū)域,復(fù)雜的現(xiàn)場具體設(shè)計(jì),建筑也應(yīng)該是動態(tài)的設(shè)計(jì),只有從每個(gè)階段和每個(gè)鏈接做好綜合設(shè)計(jì),才能以減少工程滑坡發(fā)生,確保邊坡的安全與穩(wěn)定,從而提高工程建設(shè)質(zhì)量和投資效益。
“邊坡”是指地球表面上所有具有空間表面的地質(zhì)體。邊坡類型可根據(jù)材料組成分為巖石邊坡和土壤邊坡。根據(jù)人工改性的程度,可分為天然邊坡和人工邊坡。根據(jù)與工程的關(guān)系,將其分為工程邊坡和非工程邊坡。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分為穩(wěn)定邊坡、可能失穩(wěn)邊坡和失穩(wěn)邊坡等。
由于山地地形的限制,山區(qū)公路建設(shè)過程中不可避免的會挖填大量的路基,形成大量的人工邊坡。在這些人工斜坡的形成過程中,巖土體內(nèi)部的原始應(yīng)力狀態(tài)隨著改造過程的變化而發(fā)生變化,從而產(chǎn)生應(yīng)力重分布和應(yīng)力集中的效應(yīng)。部分邊坡自調(diào)整后穩(wěn)定,形成穩(wěn)定邊坡。其中部分邊坡經(jīng)應(yīng)力調(diào)整后不能達(dá)到平衡,發(fā)生崩塌滑坡,形成不穩(wěn)定邊坡。對于不穩(wěn)定的公路邊坡,必須通過一定的工程措施使其成為穩(wěn)定的邊坡。
滑坡是由部分邊坡巖土體自然滑坡形成的。根據(jù)滑移力學(xué)性質(zhì),滑坡可分為牽引型和滑移型。牽引式滑坡是先下滑后下滑,導(dǎo)致上部因變形而失去支護(hù)和滑移。牽引式滑坡是在上部巖體和土體受壓作用下,上部巖體和土體的變形。
路基邊坡崩塌是山區(qū)公路常見的病害,所謂崩塌是整體巖土塊脫離母體突然從較陡的斜坡上崩落下來,并順斜坡猛烈翻轉(zhuǎn)、跳躍,最后堆落在山腳。它有突發(fā)性,危害較大,經(jīng)常對路基造成嚴(yán)重破壞,堵塞交通,危及行人和行車安全。
在層狀反向結(jié)構(gòu)的邊坡中,主要發(fā)生彎曲和傾倒破壞。由于巖層密度大、強(qiáng)度低,巖層在風(fēng)化作用、斷裂水冰和重力作用下產(chǎn)生彎矩扭曲現(xiàn)象,導(dǎo)致巖層破壞,巖體沿坡面塌陷或崩塌。撓曲塌陷沿層狀坡面發(fā)生破壞,其分層結(jié)構(gòu)與坡角基本相似。邊坡體上部在重力或外力作用下沿軟弱表面滑動。其主要機(jī)理是邊坡沿坡面剪切應(yīng)力大于平面間粘結(jié)力,導(dǎo)致邊坡體滑動。這種故障通常伴隨著斷層和局部滑移的形成。
邊坡表層受風(fēng)化,在沖刷和重力作用下,不斷沿斜坡滾落。
邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)首先要有一個(gè)清晰的理解對土體組成、工程性狀,定義其應(yīng)力分布和變形破壞機(jī)理,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)疾病的關(guān)鍵問題,選擇合理的保護(hù)和加固措施,并調(diào)整邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)思路主要是防護(hù)、減阻、嵌固、錨固、排水切割、土壤改良等。具體的工程措施包括植保技術(shù)、柔性網(wǎng)保技術(shù)、網(wǎng)噴錨技術(shù)、錨固(繩)架、擋土墻、抗滑樁、護(hù)墻以及各種形式的骨架防護(hù)等。某邊坡的具體防護(hù)措施可采取上述一種或幾種綜合防護(hù)措施,關(guān)鍵是要結(jié)合邊坡巖土工程特點(diǎn)。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性、變異性以及巖土工程的環(huán)境影響,對于復(fù)雜邊坡設(shè)計(jì)必須認(rèn)真分析。
邊坡治理方案的具體實(shí)施,一般是根據(jù)場地邊坡的工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件,并充分考慮滑坡的近期發(fā)展情況,符合山區(qū)公路“一去不返”的原則。邊坡的加固處理必須滿足以下條件:(1)影響足夠深而不破壞巖土的完整性。巖體中斷層、軟弱夾層等軟弱結(jié)構(gòu)面位置有時(shí)離邊坡面較遠(yuǎn),需要采取加固措施對巖體內(nèi)部產(chǎn)生深刻影響。但同時(shí)也不能破壞巖體的完整性,給巖體穩(wěn)定性帶來新的不利因素。(2)不會對周圍環(huán)境造成太大的破壞。我們應(yīng)該考慮保護(hù)邊坡的生態(tài)環(huán)境。這一問題應(yīng)在邊坡開挖及整個(gè)邊坡管理過程中加以考慮。(3)施工方便。
由于環(huán)境問題的日益突出,全世界各國逐漸重視起環(huán)境保護(hù)工作。應(yīng)用到公路工程方面,就是既要保證工程的實(shí)用性,也要確保其能與自然和諧相處。采用植被混凝土護(hù)坡綠化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目標(biāo)的一個(gè)重要措施。利用這種技術(shù),可以既能為工程護(hù)坡,也能為植物生長、生物棲息提供生存空間。與傳統(tǒng)的護(hù)坡方法相比,采用植被混凝土護(hù)坡技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:護(hù)坡能力好,抗沖刷能力強(qiáng),保濕性能強(qiáng),并且固結(jié)性能好,孔隙率相對較低。
根據(jù)邊坡所處區(qū)域環(huán)境、地理位置、邊坡角度、巖石性質(zhì)、綠化要求等因素,確定包含有水泥、沙壤土、有機(jī)質(zhì)、綠化添加劑及混合植綠種子等材料的植被混凝土基材的配比,采用噴錨設(shè)備將基材噴射至坡面以達(dá)到對邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的目的。
植被混凝土的護(hù)坡綠化技術(shù)主要針對的是巖石邊坡的綠化和防護(hù),該項(xiàng)技術(shù)與其他噴射護(hù)坡技術(shù)相比有眾多突出特點(diǎn):采用干式噴播,噴射距離遠(yuǎn);節(jié)省了種子用量,在施工過程中噴射分為兩層,種子在面層當(dāng)中。具有護(hù)坡的功能,抗沖刷能力強(qiáng),不易產(chǎn)生龜裂,噴射層具有一定的強(qiáng)度,水泥的使用量大于5%;使用綠化添加劑,技術(shù)含量高,PH值能夠很好的控制在植物的生長范圍內(nèi),噴射層具有良好的營養(yǎng)和結(jié)構(gòu)條件。施工工藝簡單,所使用的設(shè)備全部為國產(chǎn)機(jī)械。
在許多的工程護(hù)坡,工程師往往更多的關(guān)注是找到方法來確保邊坡的穩(wěn)定,因此,他們就會失去土壤或巖體邊坡的穩(wěn)定趨勢,分析邊坡的安全狀態(tài)后,如果發(fā)現(xiàn)安全系數(shù)太低,將石頭或混凝土砌筑擋土墻和保護(hù),或采用噴錨的方法對護(hù)坡全封閉。這種傳統(tǒng)護(hù)坡可以防止不穩(wěn)定邊坡的水土流失和滑坡災(zāi)害,但也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題,如視覺污染、生態(tài)失衡等,隨著人們環(huán)保意識的提高,人們越來越意識到在護(hù)坡同時(shí),恢復(fù)邊坡植被的必要性和重要性。因此,植被混凝土防護(hù)綠化技術(shù)已成為該領(lǐng)域的希望。單獨(dú)使用這項(xiàng)技術(shù)或與其他結(jié)構(gòu)合作進(jìn)行邊坡保護(hù)和綠化已成為工程界的目標(biāo)。
由于復(fù)雜的地形地質(zhì)條件,滑坡與邊坡工程始終是山區(qū)公路建設(shè)中一個(gè)重大的工程地質(zhì)問題,因此加強(qiáng)滑坡和高邊坡病害的防治研究,不僅將對高原山區(qū)公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展有重要意義,也將對我過地質(zhì)災(zāi)害防治理論以及防治技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生積極作用。與此同時(shí),發(fā)現(xiàn)順應(yīng)時(shí)代形勢發(fā)展需求的邊坡防護(hù)新技術(shù)以及具有更加貼合實(shí)際情況的、更為經(jīng)濟(jì)合理的公路建設(shè)的新型操作模式,也是我們每一位工程技術(shù)人員長期探索的技術(shù)問題。