浅谈路基边坡工程病害防护与治理措施
2016-01-25
前言
路基防护是保证路基强度和稳定性的重要措施之一，防护的重点是路基边坡，由于地形的变化，适路设计标高与天然地面标高的相互关系不同，会出现高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路堑和介于前两者之间的半填半挖路基。由岩土体填挖而成的路基，改变了原地层的天然平衡状态，且暴露于自然环境中，长期受各种自然因素的影响，岩土体的物理力学性质会发生较大的变化，引起岩土体变形、移动，破坏边坡的稳定，甚至导致一系列环境地质问题和生态环境问题，如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蚀和植被破坏等。因此为保证路基的稳定和防治各种路基病害，除做好路基排水工作外，还需结合当地水文、地质及材料等情况，采取有效措施，对各类土、石边坡进行必要的防护。
1路基边坡防护原则与病害原因分析
1.1路基边坡防护设计原则
路基边坡沿公路分布的范围广，对自然环境的破坏范围大，如果在防护的同时，能够注意保护环境和创造环境，采用适当的绿化防护方法来进行，则会使公路具有安全、舒适、美观、与环境相协调等特点，也将会产生可观的经济效益、社会效益和生态效益。因此，边坡设计应遵循“安全绿色、水土保持、恢复自然、环保之路”的设计原则。
1.2路基边坡病害原因分析
路基边坡的滑塌是最常见的路基病害之一，根据边坡土质类别、破坏原因和规模不同，主要破坏形式为溜方、滑坡、剥落和碎落崩塌四种。溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是指一部分土体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不合适等；路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。剥落和碎落是指边坡风化岩层表面，在各种外界环境的影响下使表层岩石从坡而上剥落下来的破坏形式。崩塌通常是指较大的石块脱离边坡表面沿坡而滚落下来。
2路基病害边坡防护与治理措施
2.1工程概述
某公路由于在勘察、设计、施工中对边坡病害认识不足，造成左侧路堑边坡坡口线外出现裂缝。出现问题的路基左侧路堑边坡坡口线外沿倾向线路方向发现一条弧形拉裂缝，自下向上裂缝宽度约30cm。在边坡治理中，我司针对高边坡病害的特点，根据专家意见，采用预应力锚索、抗滑桩及仰斜式排水孔等技术对病害边坡进行综合治理。通过位移监测单位的监测，目前边坡已趋于稳定。
2.2病害成因分析
(1) 坡面表层第四系残坡积层较厚，结构松散，孔隙率大，在雨水浸润下覆盖层坡体自重加大，同时强风化粉砂岩风化强烈，岩体节理裂隙极发育，遇水易软化，易产生顺层方向的蠕动变形。
(2) 岩层倾向与边坡坡面小倾角斜交，有利于顺向滑移，后期的构造运动、卸荷风化等地质作用的改造，破坏了岩体原有结构，在边坡开挖过程中，形成临空面，破坏了山体原有的应力平衡。
(3) 施工扰动（爆破振动、机械施工的扰动）也是诱发边坡变形的原因之一。
2.2设计参数的选取
在病害防治工程中，设计参数的选取时相当重要的，它直接关系到治理工程的安全和经济指标。一般来说，滑坡的滑带一般依附于坡体内的软弱夹层、构造面或软、硬岩的接触面生成。
2.2.1影响滑带参数的因素有：
①坡病害的变形阶段。
②边坡目前的稳定性。
③勘测季节。
④试验方法。
⑤治理工程对病害的影响。
⑥考虑在治理工程使用年限内可能出现的最不利条件下设计参数变化。
由于滑坡较薄，取样困难，重塑土与原状土的剪切值差别较大，或因滑带内含有粗粒物质，在进行剪切试验时因剔除而影响试验结果等，在工程实践中确定抗剪度指标时，多采用反算法，剪切试验的结果可作为参考值。当以下几种情况下进行滑带指标反算时，应结合滑坡的各种影响因素对反算结果进行适当的调整。
2.2.1 在边坡未开挖或未开挖完成之前，滑带未完全形成，此时虽可以通过地质勘察查清潜在滑动带的位置，但无法确定坡体开挖完成后滑坡的稳定度；
2.2.2 旱季进行滑坡勘察时，其稳定性较高，反算时要充分考虑雨季稳定系数的降低；
2.2.3 考虑人类工程活动对滑坡的稳定有影响。
2.3治理措施
随着病害边坡的治理形成了一套成熟的、以新型支挡结构为主的成套治理工程技术，主要从三个方面考虑:
①用外力抵消平衡下滑力即增加滑体的抗滑力；
②增加滑带的抗剪强度；
③减小下滑力。一般采用减、锚、挡、固、疏等手段，即刷方减载与锚固支挡的结合，辅以截排地表水、疏排地下水措施。在选用时应根据具体情况综合考虑，以求达到最佳的经济技术成果。
在地质补勘及边坡变形成因分析的基础上，设计单位根据稳定计算结果，结合地形、地质条件及现场实际施工情况，对边坡采取下部增设锚索抗滑桩、中部增设预应力锚索及仰斜式排水孔等技术进行综合治理。
2.3.1 地表处理
裂缝处采用粘土进行夯填，并在表面采用水泥砂浆进行封闭处理，避免地表水沿裂缝下渗，加速坡体的变形。
因边坡开挖深、岩层倾角大、岩层分层多，原设计的锚杆无论在锚固深度方面，还是在锚固力方面均不能满足边坡稳定的要求。为保证已开挖的坡体稳定，在已开挖的第2～4级边坡增设具有主动受力机制、锚固深、锚固力大的预应力锚索（设计荷载800KN）将坡面松散风化层与深层稳定基岩牢固的连成整体。
每级设2～3排预应力锚索，锚索横向间距3m，单孔长度30～40米，造孔全过程做好地质编录，确保锚索锚固段置于弱风化岩层。
2.3.3 锚索抗滑桩
在选用抗滑或预应力锚索抗滑桩时，主要考虑两种因素：一是抗滑桩的位置，一般情况下，抗滑桩应成排地布置在滑坡体前缘抗滑段位置，以充分利用桩前岩土的抗力，在特殊情况下或因施工条件限制才考虑其他部位。在治理规模大的坡体病害时，很少使用单一的工程措施，往往是各种治理工程措施组合使用。目前，桩―锚组合结构在边坡加固中大量使用，实践证明是经济合理的，种种组合充分发挥了两种治理措施的优点，同时又弥补了各自的不足。为阻止坡体下滑，在第一级边坡增加一排抗滑桩，抗滑桩截面面积1.8m×2.6m，布设间距6m，桩滑桩高度20m。同时为改善抗滑桩受力条件，在每根抗滑桩上增加两束预应力锚索，锚索长度25m。
2.4 防排水措施
该段边坡的防排水措施也是治理方案的一个重点，主要采取了：截、排、疏的处理措施。边坡裂缝以外5～10米范围增设一条截水沟，同时每级边坡平台采用浆砌片石进行封闭并设置平台截水沟，及时将地表水引排至边坡以外。在第二、三级边坡增设仰斜排水孔，疏排坡体内的潜水，减小坡体自重，增大滑面阻力，彻底改善边坡稳定环境。
2.5变形监测
为了及早发现坡体的异常情况，为施工提供安全预报，同时检验工程加固后的效果，业主单位安排专业监测单位在施工全过程及加固完成后对边坡进行持续性观测。施工过程中通过对埋设在边坡上多点位移计及锚索测力计方式数据的监测及分析及时处理了调整设计，有效的抑制了边坡变形的发展。
在1月完成第2～4级边坡锚索加固后，边坡变形趋势明显变缓；5月份在完成第一级锚索抗滑桩后，边坡变形趋势已基本趋于平缓；但6月的连续强降雨过程中，边坡主滑面位置处的变形明显加大，业主及设计单位根据监测资料结果在主滑面位置处重新增设仰斜排水孔，及时将坡体内积蓄的潜水排出，仰斜排水孔完成后，边坡重新趋于稳定，在以后的几次强降雨过程中均无大的变化。通过变形监测可以发现边坡变形随着综合治理方案的落实得到逐步改善。
3 结束语
由此可见，路基边坡工程是关系到道路和周边建筑物安全的重点工程，在工程实施中应严格按规定进行地质勘察、动态设计、规范施工，从而达到确保工程质量经济合理、安全适用、造福社会的目的。此外，对于边坡破坏较严重的情况，如出现塌方、滑坡以及可能出现失稳等，必须采取相应的措施来确保边坡的稳定性(强度方面)和安全性(变形方面)。根据边坡的不良工程地质特征和滑坡加固治理与防护工程特点，主要选取适用性强、易于操作、工程负效应小的措施，如抗滑桩、锚杆(索)、挡土墙、削坡和灌浆等，使其分别适用于不同塌方、滑坡的物理力学条件和地质条件。
