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公路路基边坡滑塌防护设计研究

2020-02-20

四川水泥 2020年1期
关键词:坡脚坡体锚索

张 红

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司, 陕西 西安 710075)

公路的施工影响因素众多,比如当地的地质地形、水文水系、经济条件等,这也导致公路的施工也更加复杂,其中地理条件的制约是最大的影响因素。尤其是针对山路这种地质条件复杂的公路,这类公路路基边坡高度相对较大,任何疏忽都会影响公路的质量以及边坡的稳固和可靠性,也会影响人们的交通出行。因此,我们需要着重加强路基边边坡的质量监控,时刻预防路基边坡滑塌现象的发生,保障交通畅通和安全出行。针对路基边坡的滑塌现象,既会影响车辆的出行,甚至出现交通事故,又会浪费维护成本,加重财政负担,为此,要求施工单位必须规划好公路的建设,前期做好设计的准备工作,实地考察公路建设的难点,结合以往公路路基边坡塌滑经验和原因,提前进行制定预防和控制措施,让公路更好地为人们服务。

1 公路路基边坡滑塌的类型

常见的公路路基边坡滑塌类型有流动型、落石型、滑动型等根据形成机理类分。流动型是指那些飞沙走石、松散积土等移动性的物体,经过流水或雨水的冲刷,形成泥石流状混合体,由于重力的影响导致边坡整体下滑或坍塌。落石型多发生在较陡峭的边坡上,由于风化或流水侵蚀等自然环境或矿石开采引起的山体震动或者货车经常性的承载超重的影响,导致边坡上的岩石产生裂缝或碎块,最终边坡岩石演变成独立的岩石块,随着雨水的冲刷顺流而下引起路基边坡滑塌。另一种是滑动型,这种边坡滑塌一般情况下是路基边坡整体产生滑塌,边坡岩层经过外力的作用沿着坡体滑动导致边坡整体滑塌。

2 公路路基边坡滑塌的原因

针对土质边坡,砂土由于自身结构特性,造成沙土流失多,相比较而言,黏性土基于自身黏聚力大而不容易被冲散破坏;在岩质边坡中,岩石强度低,且形成断断续续,导致破裂和软弱层的出现,大部分破坏会发生在岩石最薄弱的部分,例如发生在顺坡向层状岩的剪切破坏和发生在碎裂散状岩中的滑动破坏等。岩土的风化和岩土露出的位置是导致地震和震动发生极其重要的因素,地震和震动的发生对人们的安全造成了极大的隐患,地震发生时的惯性力可以瞬间使得边坡失稳,破坏。岩石中的基本物理特性和力学性能随着地下水的变化而变化,地下水位的变化引起岩土中法向力和剪切力变化,从而引起岩土中最薄弱部位转移,在边岩中出现的裂缝可以导致地下水削弱结构抗力,形成静水压,加快岩土的开裂速度。在公路路基边坡堆砌或承载过重会引起公路路基边坡失去平衡,当边坡超过其承载力时,便会诱发坡体滑动造成公路路基边坡的滑塌现象。公路长时间遭受雨水的浸泡或侵蚀也会受到不同程度的损伤,出现裂缝导致雨水的下渗,引起公路地下路基不不稳,极易造成公路整体塌陷,也给边坡的安全和稳固带来威胁。

3 公路路基边坡治理设计原则

公路路基边坡的防护结构设计时,要充分考虑滑坡的可能性,制定相对应的防护措施,做到特殊问题特殊处理,结合当地的地质地理条件,使防护结构与地质结构相结合,采用最新的技术,合理的成本,力求做到地质、地形与生态相结合。

通过增加路堑边坡防护加固工程来减轻边坡周边变形的几率,并且能有效的保护边坡,防止出现、发展、恶化等导致边坡滑塌的现象,借此保障公路路基边坡的安全性和可靠性,保障山区道路的安全通行和长期发展。

公路坡面变形的防护措施主要是通过种植植物来减少风化影响和水土流失,通过植被来起到封土固地的作用,以实现人文与自然和谐相处,符合“可持续发展观”的理念。

不同的防护方式利用不同的防护方式,浅表层变形防护主要是利用锚杆框架梁防护为载体进行边坡的防护,块体变形防护主要是利用锚杆框架梁来保护坡脚及墩垫防护为辅助保护工具为一体,而深部变形防护主要是以预应力锚索框架梁来进行边坡的防护工作。

不同的坡脚应力防护措施也不相同,土质的边坡坡脚应当使用支挡结构物,如路堑挡墙或抗滑桩等;强风化岩石坡脚应当使用锚杆框架来进行边坡的加固以保护坡脚免造损坏。

4 工程概况

某立交匝道右侧原设计边坡最大高度约20米,匝道部分段落为半路半桥的路基型式,桥台基坑开挖的同时对边坡进行初步刷坡,边坡最大高度约30m。由于施工期间该地区暴雨严重,导致匝道右侧边坡发生滑坡。针对该路段坡体地质条件和实际状况,在满足边坡的稳定性和工程安全性基础上,设计提出了相应的治理方案,并结合施工期间及施工后必要的监测预警,进行综合治理。

5 公路路基边坡滑塌防护设计方案的确定

根据现场踏勘成果及地勘成果,需要对边坡滑塌的破题进行更进一步的研究,例如滑坡的性质、物理组成、变形特点、施工的方案等影响边坡稳定和可靠性的所有因素来综合考量。本着技术可行、经济合理的原则,在满足边坡的稳定性和工程安全性基础上,提出治理方案。设计思路如下:

整个边坡应将匝道路基(修筑挡墙)回填至路基设计标高后方可进行开挖施工,同时为边坡起到一定的反压作用,有利于边坡的稳定,为边坡开挖支护施工争取时间。

边坡按设计给定的边坡坡率进行刷坡。而边坡坡率与当地的土质和道路表面浮土有关,需要在道路设计之初充分考虑这方面的因素,进行边坡加固设计。

锚杆框架如果计算其稳定性和推力之后会发现,用于表层防护的锚杆锚固力较小,锚固深度不大(锚杆长度一般不超过15m,再增长已经难以提高锚固力,且注浆段易产生拉裂破坏),锚固段长度不足,因此本次需采用预应力锚索加固解决深部变形稳定问题,以确保坡体的局部稳定和整体稳定。

具体措施如下:

在第二、三级边坡上设置预应力锚索框架,以解决稳定性问题及边坡后缘上部、深部发展的可能整体稳定性。竖肋、横梁采用C25钢筋混凝土,分片现场浇筑,肋与梁节点处设置预应力锚索。锚固长度10m,且锚固段应位于强风化泥岩、泥质砂岩、硅质粉砂岩互层中,可依据实际地质情况对锚索长度进行调整,以满足上述要求。

由于山区道路受地质地形的影响,需要在边坡设置框架锚杆以保护坡脚来达到保护整个坡体的目的,并根据实际情况进行适时调整。

一般坡面防护:对各级边坡框架内均采用挂CF网植草绿化防护;挂网喷混防护:自上而下每开挖一级边坡时,应立即施工短锚杆挂网喷射素混凝土对坡面进行封闭处理,以避免雨水侵入软化边坡岩土体,影响坡体表层稳定性;排水部分:按照原设计的施工做平台沟、坡面流水槽以及截水沟,具体数量以实际为准;其他:边坡前道路应严格(修筑挡墙后)填土反压至道路设计标高后,方可进行边坡开挖施工工序,且应对滑坡体后缘裂缝处采用非透水性的材料,如水泥砂浆封闭处理,避免雨水侵入滑动面,进一步影响边坡稳定性。

6 动态设计

边坡的防治要秉持动态化的设计,坚持信息化施工,充分考量边坡的特性,在边坡施工过程中理清施工流程和采取合理方案,避免出现滑塌。

在山区道路施工过程中,需要在合适的位置例如边桩、边坡平台、坡脚、桩板墙、堑顶等设置地下位移监测点、墙顶位移监测点、地下水位监测点、挖方边坡延流水监测点、地表变形监测点等。

锚索拉拔的试验时,如果锚索锚固力没有达到预期的效果,则需要对设计进行及时地调整,可以使用再次高压注浆的方案来增加锚索锚固力。

在山区公路施工期间,要及时观察和监控路基边坡的状况,提前预防和做好滑塌预警及解决措施,制定合理的维护和整治方案,及时调整设计方案,保证山区道路的安全施工和将来车辆的安全顺畅通行。

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