公路边坡病害分析及其防治技术
2015-07-27
0.引言
随着国民经济的快速增长，公路交通事业发展迅速，我国修建了大量的高等级公路。受地质构造、岩体风化、路基挖方及桥梁施工对山体开挖的影响，公路边坡的稳定性下降，常常出现滑坡、崩塌、剥落等工程病害，严重时甚至会制约公路建设的进度和质量。公路边坡防治设计是公路设计的最重要内容之一，应综合考虑公路等级、水文地形条件、地质及材料来源等情况，合理布局、因地制宜地选择实用、合理、经济的防治措施，以确保公路边坡工程的稳定性和运营后的行车安全，同时达到与周边环境协调、保持生态平衡和美化公路的效果。
1.公路边坡的破坏形式及病害类型
1.1公路边坡的破坏形式
公路边坡破坏形式取决于边坡的岩土体成分及其特性，包括岩土体物质组成、结构构造、物理力学性质和水理性质等。公路边坡包括土质边坡和岩质边坡，对于土质边坡，土层结构决定它的稳定性，该类型边坡的破坏形式主要有圆弧形滑动和直线形滑动。
而对于岩质边坡，受岩石类别、岩体结构、岩层走向、倾向与坡面走向等的影响，岩质边坡破坏类形式分为楔形破坏、圆弧破坏、平面破坏和倾倒破坏等。
1.2公路边坡的病害类型
根据公路边坡岩土性质、工程地质及地下水的差异，并考虑其变形破坏运动特征和规模，总结归纳公路边坡常见病害类型有以下9种：滑坡、崩塌、剥落、泥石流、落石、溜坍、坍塌、倾倒、错落。其中滑坡、崩塌、剥落是公路边坡中最为常见的病害类型。
（1）滑坡。滑坡是指斜坡上的岩土体长期受地下水、地表水及人为活动的影响，在重力作用下沿其软弱面（或软弱带），缓慢向下滑动并以水平运动为主的坡体地质病害现象，具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，有时也具有高速急剧移动现象。滑坡按其引起滑动的力学性质，分为牵引式和推移式滑坡。
（2）崩塌。崩塌是指陡坡上的巨大岩体或土体，在重力和其他外力作用下，突然从母体上脱离而向下崩落的现象，崩塌过程中岩体或土体会顺着斜坡迅速的翻滚、跳跃、相互撞击，最后堆积在坡脚。崩塌并不是一种连续的变形，它具有运动学的特征，常分为滑移型崩塌、错断式崩塌和倾倒型崩塌三种类型。
（3）剥落。剥落是指公路边坡坡面裸露的岩体受岩石物理风化和水理的作用逐渐演变成碎屑物质剥离底层岩面而不断沿着边坡坠落的病害现象。风化剥落是较为常见的公路边坡病害类型，硬质岩一般剥落较为缓慢，而软质岩剥落相对严重。公路边坡坡面剥落通常对道路安全影响不大，但长期风化剥落会造成边坡岩体破坏，最终会使上部硬质岩体形成危岩。
2.公路边坡防治技术
公路边坡在雨水、风、冰冻等自然因素和人为因素的作用下，经常发生变形和破坏，产生各种工程病害，常见的主要处理措施有：
2.1清除滑坡体
对无向上或向两侧发展趋势的小型滑坡，可考虑将整个滑坡体挖除；用某些导滑工程，将滑坡的滑动方向改变，使其不危害工程建设。
2.2治理地表水
在滑坡体周围作截水沟，防止地表水进入滑坡范围内；在滑坡范围内修筑合理的排水设施，将地表水排出滑坡体范围，同时应注意排水设施的防渗，防止排水设施渗漏。
2.3治理地下水
加强滑坡范围外的截水沟，切断其补给来源；针对出露的泉水和湿地等，做排水沟或渗沟，将水引出滑坡体外；滑坡体前缘，常因坡体内的地下水活动而松软、潮湿，引起坡体坍塌滑动，为此可作渗沟疏干，或作小盲沟，起到支撑和疏干作用。
2.4上部减重和下部反压
（1）上部减重：对推移式滑坡，在上部主滑地段减重，能够起到根治滑坡的效果。而对其它性质的滑坡，在主滑地段减重也能起到减小下滑力的作用，减重一般适用于滑坡床为上陡下缓、滑坡后壁及两侧有稳定的岩体，不致因减重而引起滑坡向上和两侧发展而产生后患的情况。
（2）下部反压：在滑坡的抗滑段和滑坡体外前缘堆填土石加重，通过增大抗滑力来稳定滑坡。但需注意只能在抗滑段加重反压，不能填于主滑地段，而且填方时，必须做好地下排水工程，不能因填土堵塞原有地下水出口，造成后患。
（3）减重与反压相结合：对于某些滑坡可根据计算分析成果，确定需减小的下滑力的大小，在其上部减重的同时并在下部反压。
2.5抗滑工程
（1）抗滑挡土墙：工程建设中有重力挡土墙、加筋挡土墙、锚杆挡土墙、薄壁式挡土墙、锚定板挡土墙、土钉墙、桩板墙等，一般常采用重力式挡土墙。挡土墙一般设置于滑体的前缘，如滑坡为多级滑动，当总推力太大，在坡脚一级支挡工作量太大时，可分级支挡。
（2）抗滑桩：抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑结构物，它穿过滑体在滑床的一定深度处锚固，从而起到抵抗滑坡推力的作用，它作为治理滑坡的有效工程措施，在世界各国滑坡治理中占有重要的地位。工程实践表明，抗滑桩能安全、迅速、经济地解决一些较困难的工程问题，适用于深层滑坡和各类非塑性流滑坡，对缺乏石料的地区和处理正在活动的滑坡更为适宜。根据桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况：抗滑桩可分为悬臂式和全埋式两种。
（3）土钉支护技术：目前，一般认为土钉支护机理是以新奥法理论为基础，在土钉体作用下，把潜在滑裂面之前主动区的复合土体视为具有支撑能力的稳定土体，以阻止土体侧向位移，支撑未加筋土体的侧压力，保证土体的整体稳定性，即认为经过加筋的土体形成了类似重力式挡土墙的结构。
（4）预应力锚固结构：岩体和土层的锚固是一种把受力拉杆埋入地层的技术。岩土锚固能充分发挥岩土能量，调用和提高岩土自身强度和自稳能力，大大减轻结构自重，节约工程材料，并确保施工安全和工程稳定，具有明显的经济效益和社会效益。
2.6坡面圬工防护
边坡坡面圬工防护指采用水泥砂浆、石料和混凝土材料等在坡面修筑护面墙、喷射混凝土、浆砌片石护坡等工程防护措施，其具体措施如下所示：
（1）护面墙：护面墙是为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩层的坡面，免受大气降水及风化作用等因素的影响而修建的圬工设施。护面墙除自重外，不承受墙后土压力和其他荷载。
（2）浆砌片石护坡：浆砌片石护坡适用于坡度缓于1：1的岩石或土质坡面，可与挡土墙或护面墙结合使用，以防护不同岩层和不同位置的坡面。
（3）喷射混凝土防护：对于稳定的表层弱风化的岩质坡面通常采取喷射混凝土的方法进行坡面防护，以达到避免坡面冲刷破坏，稳固坡面的作用。
（4）挂网锚喷防护：对危险边坡进行锚杆挂网喷射混凝土加固。挂网前先对坡面凹凸不平的岩面砌石找平，然后喷射一层10cm厚的C20混凝土。控制喷射厚度，用锚杆做标记，将锚杆外露长度与即将喷射的厚度相协调，预先测量钢筋网与喷射面的距离，再考虑保护层厚度。
（5）混凝土预制板：在缺乏块、片石材料的地区，可用混凝土预制板防护边坡。混凝土预制板通常采用C15混凝土预制成边长不小于1m，厚度不小于6cm的不同大小的方块，板内配置一定的构造钢筋，板上预留整齐排列的孔眼。
3.小结
公路边坡工程的稳定性事关公路建设的成败与安全，对整个公路工程的可行性、安全性及经济性起着重要制约作用，并在很大程度上影响着公路工程建设的投资及效益。本文从公路建设中边坡工程出现的问题出发，对公路边坡工程的破坏形式及病害类型进行分类，并对公路边坡工程采用的防治技术进行分析。
