基于断层破碎带对公路边坡工程的影响探析

唐大伟

（中铁二十一局集团第五工程有限公司 402160）

0 引言

近些年我国经济快速发展的同时推动了公路工程建设规模的提升，公路建设过程中常常遇到各种不良地质体，其中断层破碎带存在受力较为复杂、均匀性差等问题容易造成公路边坡垮塌等较为严重的地质灾害，严重情况下会造成非常大的伤亡事故，对于经济发展以及社会生活都造成了较大影响。

1 断层破碎带影响及处理措施

1.1 断层破碎带影响

断层破碎带位于公路基础范围内时，由于强度低、变形模量小，造成公路不均匀沉陷，引起不利的应力分布，严重时甚至引起路基开裂。尤其是断层地质岩性强度较低，具有较强的压缩性，这就容易造成公路断层破碎带支护工作容易发生变形。断层区域中大部分岩体都容易发生破碎，不同层的岩体在性质方面存在较大的差异性。正是由于这种差异性的存在容易引发不均匀沉降等问题，对于公路安全来说是一种很大的威胁。对于公路工程来说，在断层破碎带施工过程中的岩体很难确保完整性，该区域岩体的强度也要远低于其他位置的岩体强度，具有较高的含水量，所以在具体施工过程中非常容易出现塌方等灾害事故。这些事故对于公路工程建设具有非常大的影响，不但会增加整个工程的工期，增加整个工程的费用，严重情况下会造成人员方面的伤亡。

1.2 处理措施

（1）加固处理。加固处理的目的在于提高其承载能力和阻滑能力，防止基岩因局部应力过大产生不均匀沉陷，或因阻滑能力不足而产生滑移。对规模不大、构造岩和充填物质胶结良好，位置、走向、倾角等对路基影响较小的断层破碎带，可将其在建基面出露的较松软破碎的部分予以挖除，然后回填混凝土，形成混凝土塞。

（2）防渗处理。大多数断层破碎带的抗渗性较差，特别是顺公路走向的断层破碎带，在外部载荷及自然条件作用下，易形成前后连通的集中渗透通道，产生严重的渗漏和管涌，扬压力也将增大。处理措施通常是在断层带与基岩防渗帷幕轴线的相交处，沿断层的倾向开挖竖井、斜井或平洞，清除较软弱破碎物质，回填混凝土，并对混凝土与断层上下盘基岩的接触面进行灌浆，形成混凝土防渗墙。这种措施防渗效果较好，但施工较困难。

2 断层破碎带对边坡的影响

2.1 案例基本概况

某高速公路处于我国西北地区，是连接两省会城市的重要交通枢纽。高速公路所在场区的整体地势为西高东低，属于侵蚀型中低山斜坡沟谷地貌，在流架垭口设置长度为4.5km的互通式立交。该高速公路的沿线涉及到多出狭窄的冲沟，并且存在很多高填深挖区域，形成了多个高边坡。

2.2 断层破碎带的相关特征分析

该高速公路所在区域存在十几公里的断层，形成了几公里的冲沟。断层为北西倾向（倾角：60°～80°），属于逆断层。破碎带宽度类型较多，范围从几米到上百米不等。从相应的地表调查可知，节理面呈现出开口状，具有较严重的泥化问题，结合性相对较差。部分区段的断层走向和路线走向平行，断层破裂带局部和路线局部区域重合。

2.3 公路边坡治理情况分析

2.3.1 边坡情况概述

在进行K54+040-K57+200区段施工过程中，受到较强降雨影响（没有进行及时防护）公路沿线边坡出现了严重的变形开裂，已经完成的路堑墙、锚杆以及框架梁等发生了不同程度的变形开裂，特别是K56+600-K56+880区段左边坡属于比较严重的区域，该处边坡坡脚处在断层破碎带范围内，需要进行相应的治理。

该边坡施工具有较好连续性，在进行第3级开挖时已经完成了第4、5级边坡锚索以及锚杆的注浆，同时也完成了第6级框架锚杆的施工。受到强烈降雨的影响，位于K54+653-K54+710区段的坡面以及坡口线之外20m区域出现了贯通型裂缝，最宽处为23.5cm。为了确保施工连续性，采取临时性措施进行处理后继续边坡开挖。在进行第2级边坡开挖后，局部位置发生了小范围的溜坍，并且在K54+570-K54+600区段发生了坡面的贯通型裂缝，最宽处为3cm。为了防止边坡变形的扩大和发展，在第2级边坡出设施了反压回填处理。

2.3.2 边坡的监测以及评价

（1）以边坡变形情况为参考依据，在边坡上合适位置钻3个深测孔用于变形监测，钻孔及监测情况。

（2）从钻孔位移监测结果可知，边坡上部具有非常显著的滑动情况，滑动面的深度15～20m，监测最大位移量44～52mm。而下部3号孔没有发生显著的滑动。另外，在边坡的上部位置具有多层的滑动面，滑动面处在强风化以及中风化层界面左右，滑坡垂直路线方向滑动，属于蠕滑情况。

2.3.3 边坡的失稳处理

该边坡属于软质岩边坡，为板型岩体，坡脚处在断层破碎带区域。岩体节理裂隙发育，具有非常厚的强风化层。

受到强降雨以及外部载荷等影响，原有的坡体平衡受到了影响，从而造成滑坡问题（牵引式滑坡）。

2.3.4 边坡治理方案设计

（1）边坡稳定性分析计算。对于该边坡相应资料以及监测数据进行分析，同时对于滑面抗剪强度参数实施计算。

利用传递系数法进行相应断面滑坡剩余下滑力的计算。

（2）边坡治理方案设计。以所得不同断面滑坡剩余下滑力的计算结果为依据，制定出该边坡综合治理方案为“抗滑桩+锚索+综合排水”的模式。方案的具体设置内容为：设置A、B、C三种不同类型的抗滑桩共43根，并且在桩上设置3根预应力锚索，不同抗滑桩的具体参数如表1所示。

2.3.5 边坡治理效果分析

通过抗滑桩对该边坡坡脚实施必要的处理后对于边坡实施了对应的开挖，通过对该边坡上3个深侧孔进行观测可知，治理后的边坡没有发生持续变形的情况，总的来说边坡相对稳定，边坡治理取得了较好的效果。

表1 不同抗滑桩的具体参数设置

3 结束语

本文主要阐述了断层破碎带对于公路工程的影响，同时以案例分析了公路边坡工程的治理措施。通过本文的介绍能够对断层破碎带下公路边坡工程施工提供一定参考和帮助，对于公路建设具有非常现实的意义。