浅谈山区高速公路滑坡及防治措施

张 辰

山区高速公路不仅工程宏伟,技术密集,科技含量高,而且地形地质条件复杂,山势陡峭,峡谷崎岖。有限的路基则要劈山削岭,形成高边坡,若遇地质不稳定,则会诱发滑坡等地质灾害,常常给公路建设、运营带来巨大的经济损失,因而正确防治滑坡变形破坏成为关系到山区高速公路工程造价、建设工期及运营安全等的重要问题。

1 滑坡的定义和分类

滑坡是指斜坡上的岩土体在重力作用下,沿着一定的软弱面或软弱带整体的或分散的顺坡向下滑动的地质现象。滑坡多发生在坡度小于50°的斜坡上。按照构成滑坡的地层岩性特征,滑坡分为土质滑坡和岩质滑坡两大类。按照滑坡的构造特征、滑动面与岩(土)层面的相对位置,土质滑坡可分为均质滑坡、顺层滑坡和切层滑坡。按照滑坡的构造特征、滑动面的出露位置,岩质滑坡可分为坡上滑坡、坡脚滑坡和坡底滑坡。

2 公路滑坡的特征及机理

2.1 公路滑坡的特征

公路中滑坡的滑出方向绝大多数是垂直或近似于垂直路线的走向,极少部分是斜交于公路路线。在公路建设过程中,公路滑坡的规模有大有小,但是滑坡的发生概率较大。从公路沿线滑坡产生的诱发因素来看,地质构造、地层岩性及地下水是主控因素,地形、气候等是次要因素,公路工程建设活动是主要的诱发因素。在各种滑坡中,约有50%是由于工程建设引发的新滑坡,约30%的滑坡是在工程建设中复活的古滑坡,约20%的滑坡是在勘察设计中已经发现而路线无法绕避的[1]。

2.2 公路滑坡形成机理

对公路滑坡而言,特定的地形地貌、地质构造、地层岩性以及充足的水补给是滑坡产生的内在因素。

公路所经过的岩土体,在形成过程中,本身就残留着一个相当复杂的残余应力,该应力在不受外力的影响和破坏时,维持着岩土体的自然平衡稳定。修筑公路在开挖或填筑路基的过程中,不管采取什么样的施工步骤和方式,都不同程度改变了斜坡岩土体的原有形状和自然平衡,所以人工边坡为达到地应力的平衡,在新修公路时就可能发生滑坡。

3 公路滑坡治理的原则

1)对于性质复杂的大型滑坡,可以绕避时应尽量绕避。当绕避有困难或在经济上显著不合理时,应视滑坡规模、公路与滑坡的相互影响程度、防治费用等条件设计几种具体方案比选。2)对于可能突然发生急剧变形的滑坡,应采取迅速有效的工程措施;对于滑动缓慢的大型滑坡,宜全面规划,分期整治,仔细观察每期工程的效果,以采取相应的治理措施;对于施工及运营中产生的大型滑坡,应慎重做出绕避方案或局部改移路线和防治措施相结合的方案等,在进行全面综合比较后决定取舍[2]。3)对于性质简单的中小型滑坡,一般情况下可进行整治,路线不需绕避。但应注意调整路线平、纵面位置,以求整治简单、工程量小、施工方便、经济合理。4)路线通过滑坡位置,一般滑坡上缘或下缘比滑坡中部好。滑坡下缘的路基宜设成路堤形式以增加抗滑力;滑坡上缘的路基宜设成路堑形式,以减轻滑体重量;对于窄长而陡峭的滑坡,可采用旱桥通过。5)滑坡整治之前,一般应先做好临时排水系统,以减缓滑坡的发展,然后针对引起滑坡滑动的主要因素,采取相应的措施。

4 滑坡的防治措施

4.1 排水[3]

1)地表排水工程:地表排水的目的是截排滑坡区以上山坡来水不使其流入滑坡区,把滑坡内区的降水及地下水露头(泉水、湿地及其他水体)通过人工沟道尽快排出滑坡区,减少其对滑坡稳定的影响。地表排水系统包括滑坡区以外的山坡截水沟、滑坡区内的树枝状排水沟及自然沟的疏通和铺砌等(见图1),是一个统一的排水网络。

2)地下排水工程:地下排水工程是治理滑坡的主体工程之一,特别是地下水发育的大型滑坡,它发挥的作用是较大的,主要是截断了补给滑带的水源,降低了地下水位,提高抗剪强度,从而增大了滑坡的稳定性。地下排水工程常用的措施有:截水盲沟、截水盲(隧)洞、仰斜(水平)孔群排水、垂直钻孔群排水、井点抽水、虹吸排水、支撑盲沟等(见图2)。

4.2 减重

减重就是在滑坡后面挖除一定数量的滑体而使滑坡稳定下来。它适用于推动式滑坡或由错落转化的滑坡,并且滑床上陡下缓,滑坡后部及两侧的地层稳定,不至因挖除而引起向后方及两侧土层发展。在一般情况下削坡减重只能减小滑体的下滑力,因此减重通常和其他的治理措施配合使用。

4.3 支挡工程

1)抗滑桩:该措施主要适用于滑坡体中有一个明显的滑动剪切面且滑动剪切面以下是较完整的基岩,或者是密实的稳定基础,能提供足够的锚固力,主要为悬臂式和全埋式两种。其主要优点是可处治深层滑坡,尤其是地形较缓时较锚索更经济适用,主要缺点为费用高,时间长,当地形较陡时没有锚索经济适用[5]。2)锚索:该措施适用于地形较陡,横向基岩不深的中浅层滑坡。其优点是施工较快,造价低,可处治中层滑坡,缺点是锚杆长度一般在20 m之内,不适用于深层滑坡。3)挡土墙:挡土墙是一种古老而常用的支撑建筑物。在滑坡治理工程中,挡土墙由于受到自身结构稳定的限制,不大可能有效提高滑坡体的抗滑稳定安全系数,对于大型滑坡尤其如此。其优点为施工较快、造价低,缺点为挡土墙基础埋深有限,不适用于深层滑坡。

5 结语

滑坡治理对于高速公路来说必须是一次根治,不留后患。应根据滑坡的防治原则,能避开者尽量避开,能预防尽量预防,由于公路滑坡成因复杂、影响因素多,因此需要对滑坡体现场进行详细的勘查,确定滑坡形成的主因,采取最合理的防治方案,综合治理,方能确保滑坡防治达到目的。

[1] 方向池.山区公路滑坡灾害及防治研究[J].云南交通科技,2003(2):56-58.

[2] 张倬元.滑坡防治工程的现状与发展展望[J].地质灾害与环境保护,2000(2):89-97.

[3] 郑颖人,陈祖煜.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.

[4] 赵瑞峰,张五洲,曾 晋.贵遵高速公路某滑坡的成因机制与防治[J].山西建筑,2009,35(6):81-82.

[5] 余桂红,赵尊亭.滑坡灾害防治措施[J].西部探矿工程,2004(10):197-198.