廖仁军
摘要:本文介绍和探讨了路基土质边坡坍塌病害的类型、原因以及防治措施等,为今后同类地区高速公路的设计、施工以及监理提供相应的预防和整治对策,以便减少或防止此类病害的发生和发展。
关键词:路基土质边坡坍塌防治
0引言
路基土质边坡的坍塌是公路常见的一种地质和路基病害。处于山间沟谷、盆地、山前丘陵地区以及河谷丘陵地带,由粘性土、膨胀土、碎石类土等冲、洪积层、波积层以及软质岩风化残积土组成的路堑边坡,或由上述土作填料填筑的路堤边坡,常常发生溜坍、坍塌等路基病害。特别是雨季,在暴雨过后或连续几天降雨后都极易发生此类病害,其坍塌规模从几十立方米至几千、上万立方米。不论坍塌规模的大与小,因该类病害突发性较强,往往危及行车安全,给国家和人民生命财产造成重大损失。因此,分析路基土质边坡坍塌原因,采取相应的防治措施,对新建或现有高速公路的设计施工及养护均有重要意义。本文对土质边坡坍塌病害的类型、原因以及防治播施等方面谈些体会和认识。
1公路边坡坍塌原因
公路边坡坍塌的原因是多方面的,综合起来分析可分为主观原因和客观原因。
1.1主观原因即工程因素:1边坡石方爆破药量较大,使得边坡岩体松散,从而失稳。2边坡开挖后没有及时进行防护,使边坡大面积裸露在空气中,长期受自然因素的强烈作用发生物理力学的变化,造成岩体风蚀严重而失稳。3边坡的排水措施未完善,下大暴雨时水流直接冲刷边坡,从而造成坍塌。4边坡的防护形式和边坡坡度与实际地质情况不符,公路边坡设计较陡。
1.2客观原因:1边坡的土质为堆积体,结构松散,边坡开挖后土体失去了平衡引起坍塌。2边坡岩体破碎,边坡较高。3边坡岩性为膨胀土、页岩、碳质泥岩等夹层,遇水后土体膨胀,扰动边坡土体引起坍塌。4边坡的岩层走向与路基方向顺层,开挖后岩体顺着岩层面下滑。5地下水较丰富,排水不畅,长期浸泡边坡基脚,从而引起塌方。
2坍塌病害类型
2.1按坍塌土层的性质,一般可分为均质土坍塌、覆盖层坍塌、结构面坍塌等三种类型。1均质土坍塌。主要是指边坡土体性质单一的部位坍塌。如微膨胀或膨胀粉质粘土、变质岩风化残积土或碳质泥岩类边坡等。其坍塌位置多为坡肩及整个坡体,塌床多呈圆弧状,厚变一般为1~3m。2覆盖层坍塌。主要是指各种成因的第四纪松散覆盖层的边坡坍塌。如黄土、粉质粘土等。坍塌位置在整个坡体、坡肩、坡内、坡脚等均有,坍塌的规模与覆盖层的厚度和边坡的高度等有关。3结构面坍塌。边坡土体沿坡体内某一软弱结构面或下伏基岩面产生的坍塌,其塌床形态随结构面而异,一般多为直线型或折线型,坍塌位置以坡肩及整个坡体为主。
2.2根据坍塌体的类型,可分为冲刷型、溜塌型及滑塌型等。
2.2.1冲刷型坍塌。是依据降水时形成的;中刷并不断发展而成的坍塌体。多发生在砂性较大或坡面植被不良且大面积裸露的边坡上,如坡面未做任何防护或仅为菱形网格和拱型门架防护的路段,坍塌部位多以坡内及坡脚坍塌为主,厚度一般在1~2m内,严重时可达2.0m以上。
2.2.2溜塌型坍塌。溜塌型坍塌是指边坡表上受水浸润后其含水量大于或接近于液限时,土体抗剪强度降低,在动水压力(水的渗透作用)和重力作用下,顺斜坡下溜坍塌。这类坍塌体多发生在挖填结合部位或原地面较陡(一般地面坡≥20。)的部位。坍塌位置以坡肩及整个坡体为主,坍塌厚度0.5~105m,甚至更大。
2.2.3滑塌型坍塌。当边坡土体含水量接近液限时,其表层土体受水的湿化作用,土体结构遭受破坏或土体受水浸润呈软塑状态。而下部土体含水量较小,土体强度相对较高,则上部土体在重力作用下顺软、硬交界面滑塌,具明显的圆弧滑塌面及后壁有显著陡坎,这类滑塌病害多发生在粘性土质边坡等处,其滑动面多为折线形。
3防治措施
对土质边坡坍塌的防治应遵循标本兼治的原则。以治本为主,即通过采取地表排水、地下排水、坡体防护、坡顶清方、坡脚加载、固化等工程措施。目的是增强边坡的自身稳定性,控制土本物理力学性质的恶化,即严格控制影响坍塌的各类因素的不利组合,达到稳定边坡的目的。对有可能发生严重坍塌的路段,应采用挡土墙或打抗消桩以及锚杆、锚索地梁等人工构筑物来抑制边坡的变形。如某高速公路的K453+200—53+800段路堑边坡发生的大面积滑塌,就是采取上述几种方法并用的措施进行了整治,收到了良好的效果。综上所述,边坡土体的性质及结构特性是引起坡体坍塌的内因,而水尤其是大气强降水和连续降水是坡体坍塌的诱发囟素即外因。所以采取工程防治措施时,应以截、排地表和地下水以及坡体防护为主,必要时采取适当的支挡防护工程。
3.1截排水工程
3.1.1地面排水工程。主要是拦截坡体以外的地面水及排除坡体范围内的地表水。地面排水沟均应采用浆砌圬工体,以防止渗漏和冲刷。
3.1.2地下排水工程。多采用盲沟,对防治边坡坍塌以及其他类型的路基病害有良好的效果。边坡渗淘能有效地排引坡体内的层间水及地表渗水。如对呼集高速公路路基病害调查发现,凡设有盲沟的路段,普遍比没有设盲沟的路段稳定性要好。
3.2边坡防护工程1、坡面植草,以改善坡面土体固着力并防止表面冲刷。草皮应尽早铺种,虽然内蒙古地区草皮生长季节仅有半年时间,但在该段时间内降雨较多,草皮极易成活。2、采用满铺浆砌片石或骨架式浆砌片石构筑物时,一定要在骨架内种植草皮等保护坡体的方式,也可以采用其他类型的骨架护坡,但骨架内填土应夯击密实,以防止坡体被冲刷,产生渗漏。
3.3支挡工程对土质边坡的坡脚及体内发生的坍塌,当坍塌体较厚,人为清方困难且可能引起坍塌范围扩大的地段,可视滑体的推力大小等因素分别采用浆砌片石挡土墙、抗滑桩、锚杆、锚索地梁或锚管注浆等支挡工程类型,以恢复坡体平衡,杜绝坍塌发生。
4结束语
产生边坡坍塌的原因较多,我们要尽量减少由于主观原因造成的边坡坍塌,要充分的做好各种防范措施,特别是做好防水措施,防止水流渗入土体。对于边坡地质原因而产生的边坡坍塌,要根据坍塌的规模大小、边坡的地质岩性、层理结构、走向、滑动面的位置及深度及危害程度等多方面因素综合考虑,采用经济、有效的边坡坍塌处理方案,同时力求与周边环境相适应。