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关于高速公路边坡塌方原因分析及修复方案分析

2021-05-25邓福香

中华建设 2021年5期
关键词:坡率植草株距

邓福香

近些年来,随着我国边坡修复技术的迅速发展,如何结合边坡情况优选护坡技术,提升工程的整体效益具有重要的意义。本文结合汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段边坡的特点,对边坡变形病害原因进行了分析,并优选了不同修复技术,以最大程度地发挥边坡修复的优势,有效地解决边坡工程塌方问题,加强与生态环境的协调,推动我国城镇生态环境的可持续发展。

一、工程概况

汕湛高速揭博段路线全长164.278km。设计时速120km/h,采用双向六车道高速公路技术标准,路基宽34.5m。本项目设置了揭西连接线、敬梓连接线、紫金连接线以及蓝塘连接线等。除了紫金连接线和揭西连接线和为改建公路,其他路段为新建连接线,其设计速度均为60km/h。

二、地质条件

汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段K194+964~K195+123右侧边坡(照片1)属于丘陵地貌,山体高大,形态复杂。且山坡较为陡硝,线路穿过山坡上部,坡顶较为平缓,两侧山体为自然坡,坡度约15°~35°。根据项目地质勘察分析,边坡岩土层主要由二层组成:下侏罗世蓝塘群(J1lnc)泥质粉砂岩地层和第四系全新统残积层(Q4el)。其中,砂岩风化强烈,裂隙发育。地表径流主要在雨季;地下水主要来源于深部基岩裂隙水和上部土层孔隙潜水,且地下水主要靠大气降水的入渗补给。

三、边坡变形现状

按照调整后的方案在一级边坡开挖施工过程中边坡K195+015~+100区段出现滑塌变形,现场调查时其主要病害为:

滑塌体后缘位于边坡K195+023~+050段四级边坡下部一线,下错0.5~1.0m,裂缝宽10~50cm,后缘壁陡峭,经现场勘察,裂缝保持原状。K195+015~+036区段为滑塌体头端,沿边坡中部贯穿至下部,其中一级至二级边坡之间的裂缝向208°方向延伸,二级边至四级边坡之间的裂缝向321°延伸,裂缝长55m。K195+052~+100区段为端侧缘裂缝,一级至四级边坡的排水沟长度为67.5m,沿212°方向延伸。在K195+036~+100之间存在滑塌体剪出口,其从一级边坡剪出。一级、二级、三级平台均采用浆砌片铺砌,其受损严重,贯通裂缝明显,缝宽15~35cm不等。

图1 边坡二级平台破损严重,边坡外鼓

四、边坡变形病害原因及发展趋势分析

公路边坡主体为强风化粉砂岩,为一级边坡,岩层产状为135~140°∠44~52°。其岩体已破碎,存在有泥质物,且裂隙发育。边坡包括175~184°∠50~55°、210°∠74°、270°∠30°、197°∠90°等节理产状。由上图分析可知,边坡存在顺倾结构面,边坡岩土节理面L1与体层面L2之间,或者L1与L4之间均为楔形体组合面,这将难以确保边坡稳定性,这是边坡失稳变形的主要原因之一。

在边坡开挖时,就会降低坡面开挖旁应力水平,需要合理调整边坡应力,释放临空面应力,边坡产生新的节理,从而形成开挖时的松弛区,这直接影响到坡体的稳定性,加上裂隙发育以及连续降雨的影响,从而导致边坡开挖时出现严重的地表水下渗现象。这是边坡失稳变形的外因之一。

五、动态设计调整与优化建议

1.修复方案

本工程边坡设计为四级,一级坡高10m,坡率为1:1,采用喷混植生防护方;二级:坡高10m,坡率为1:1~1:1.25,采用锚杆格梁+喷混植生防护;三级:坡高10m,坡率为1:1~1:1.25,采用人字形骨架植草防护;四级:坡高6m,坡率为1:1~1:1.25,采用人字形骨架植草防护。

图2 边坡防护代表性剖面图

边坡在施工过程中出现滑坡变形破坏,经调整后的加固措施为:扩大征地范围,适当加宽平台宽度后按1:1~1:1.25坡率清除边坡松散体并在二级边坡增设锚索格梁,三级边坡增设锚杆格梁,一级边坡采用喷混植生防护,四级边坡采用喷播植草防护。当原边坡开挖至坡脚时,边坡平台应采用浆砌片石进行封闭,但未能充分发挥二、三级锚索的张拉作用。

边坡原设计为四级边坡,边坡在施工过程中出现滑坡变形破坏,经调整后的加固措施为:扩大征地范围,适当加宽平台宽度后按1:1~1:1.25坡率清除边坡松散体并在二级边坡增设锚索格梁,三级边坡增设锚杆格梁,一级边坡采用喷混植生防护,四级边坡采用喷播植草防护。

因边坡岩层顺倾且存在倾向于线路的不利结构面,边坡再次出现滑塌破坏,建议边坡坡脚线位置维持原设计,边坡按1:2.5(一级,平台宽8m)、1:1.5(二级,平台宽6m)、1:2三、四级边坡平台宽度为2m,在二级边坡加固时,应设置锚索格梁,其横向间距为3m。

2.植物配置措施

(1)植物品种选择。由于本工程边坡施工条件差,石质边坡坡度较大;边坡为泥质砂岩,有机质含量不高,故在植物品种选择时,应选择根系发达、耐干旱、繁殖能力强等植物,如银合欢、穿破石、香根草、百喜草等。

(2)植物密度设置。对于灌木,应采取3排平行种植方式,靠石种植2排藤本,并按1m的距离种植5株,同时沿着外侧每米种植1排灌木;在乔木种植时,穴状应呈品字形进行种植,株距为2m×2m;在园林植种时,植物绿篱选择植花叶女贞,株距0.2m×0.2m;在坡面垂直绿化种植时,应选择凌首冠藤,株距为0.2m×0.2m。同时种植九里香,株距0.2m×0.2m,以及小叶紫薇,株距0.3m×0.3m。在香根草种植时,应株距0.2m×0.5m,采用条带种植方式。

3.生态恢复现状

考虑到植物具有良好的适应性,可大大提升整个坡面的郁闭度。由于香根草、百喜草长势良好,且根系强壮,有利于边坡的稳定性的提升;同时,种植藤本植物,如爬山虎,长度1.7m;整个坡面使用小叶紫薇、花叶女贞等植物,以增加坡面植物的多样性,满足景观变化的需求。由于工程景观空间结构圆滑,故具有良好生态效益,可形成灌木层植物群落;本工程通过乔、灌、草的综合应用,促进了景观协调,体现了自然生态的和谐,不仅确保了岩体的稳定性,而且大大提升公路边坡景观的特色。

六、结语

综上所述,在高速公路边坡设计过程中,通过构建生态护坡技术的研究,为今后边坡修复工程建设提供参考。在实际边坡植被修复过程中,应充分考虑到边坡特点,并优选相应的护坡技术和种植物,以形成一个完善的植被群落,通过边坡植被修复设计探讨,有利于提升边坡修复设计水平,促进我国社会、经济、环境的共同发展。

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