公路路塹邊坡凍融破壞機(jī)理分析及防治措施

（四川路橋盛通建筑工程有限公司 四川 成都 610000）

公路路塹邊坡凍融破壞機(jī)理分析及防治措施

趙 靜

（四川路橋盛通建筑工程有限公司 四川 成都 610000）

為了系統(tǒng)認(rèn)識(shí)冰凍地區(qū)公路路塹邊坡穩(wěn)定性問題，結(jié)合G7京新高速集寧至呼和浩特段K131+110～K131+400處路塹邊坡凍融滑塌的實(shí)際案例，對(duì)冰凍地區(qū)公路路塹邊坡凍融破壞機(jī)理及防治措施進(jìn)行了深入研究。研究表明：凍脹和融解作用是路塹邊坡破壞的主要機(jī)理；地形條件和地質(zhì)構(gòu)造是路塹邊坡凍融滑塌的先決條件；路塹邊坡軟弱結(jié)構(gòu)層是凍融滑塌的重要因素；開挖爆破是路塹邊坡凍融滑塌的人為因素；降雨是路塹邊坡凍融滑塌的觸發(fā)因素。采用刷坡卸載、支擋錨固防護(hù)、坡面防護(hù)、截排水工程等防治措施，能有效的防治凍融滑塌。

路塹邊坡；凍融作用；防治措施

1 引言

G7高速公路集呼段地處內(nèi)蒙古高原南部，總的地形特點(diǎn)為南低北高。地貌以中、低山丘陵為主，地貌類型為剝蝕丘陵山地、山間盆地、山前沖洪積區(qū)三大地貌類型。該路段水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，主要分布有第四系松散層類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。

K131+110～K131+400路段左側(cè)自然邊坡坡度10°～15°，表層為碎石土、紅粘土，中間為灰綠色泥巖，其下為全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖。該段路線以深挖路塹方式通過，左側(cè)邊坡原設(shè)計(jì)高約16米，分三級(jí)開挖。邊坡坡率為1:1，平臺(tái)寬度為2米。在開挖過程中，受附近爆破的影響，左側(cè)邊坡發(fā)生了較為明顯得滑動(dòng)變形，在經(jīng)歷一個(gè)嚴(yán)冬之后受凍融作用的影響下， K131+110～K131+400段左側(cè)邊坡出現(xiàn)了明顯的坡體位移，坡頂張拉裂縫叢生（圖1）且路塹邊坡張拉裂縫已貫通（圖2），最寬處約50cm。

圖1 滑坡坡頂張拉裂縫

圖2 已貫通的路塹邊坡張拉裂縫

滑坡剪出口位于坡腳紅粘土底層灰綠色泥巖薄夾層中，整體下錯(cuò)約10cm（圖3），滑帶物質(zhì)呈軟塑狀（圖4）

圖3 滑坡前緣剪切出口

圖4 滑帶物質(zhì)呈軟塑狀

滑坡西側(cè)界有明顯的擠壓擦痕，滑坡前緣剪切出口有明顯的鼓脹裂縫，因此可以判定此滑坡是典型的由凍融作用破壞引發(fā)的路塹邊坡滑塌。

2.凍融作用下公路路塹邊坡宏觀破壞機(jī)理

凍融作用下路塹邊坡的破壞主要以滑塌為主，其主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，如下：

（1）地心引力

在凍融作用下，邊坡極易產(chǎn)生裂縫，邊坡在地心引力作用下沿滑動(dòng)面發(fā)生變形，致使滑坡發(fā)生。

（2）地理形態(tài)因素

邊坡所處地理形態(tài)（地形狀態(tài)、山體結(jié)構(gòu)等）是決定邊坡滑塌的一個(gè)重要基礎(chǔ)因素，邊坡的穩(wěn)固性與山體坡度息息相關(guān)，坡度越大越容易滑塌。加之凍融和物理化學(xué)風(fēng)化等影響，滑塌現(xiàn)象極易發(fā)生。

（3）巖土體特性

路塹邊坡的凍融滑塌災(zāi)害通常發(fā)生在有軟弱結(jié)構(gòu)層的地方。這是因?yàn)樵诜磸?fù)凍融作用下，巖土體會(huì)產(chǎn)生裂隙，隨著裂隙的不斷加大，路塹邊坡發(fā)生凍融滑塌的可能性也更大。

（4）水壓力

降雨形成的裂隙水壓力以及第四系松散層類孔隙水和裂隙水產(chǎn)生的靜水壓力是路塹邊坡凍融滑塌災(zāi)害產(chǎn)生的觸發(fā)因素。沿裂隙下滲的地表水及地下水，產(chǎn)生靜水壓力使裂隙增大，使第四系松散堆積物顆粒之間的摩擦力減小，在含水量飽和或過飽和的情況下，促使路塹邊坡的松散巖土體發(fā)生凍融滑塌。

（5）人為因素

公路施工過程中的爆破開挖往往造成路塹邊坡巖土體的穩(wěn)定性降低，過量的挖方和使用潛孔鉆深孔大方量爆破施工，不但形成了相當(dāng)多的高陡不穩(wěn)定路塹邊坡，還使原處于地表以下的巖土體軟弱面在開挖后暴露于地表，由于地下水的滲出產(chǎn)生水動(dòng)力或因滲水產(chǎn)生的凍脹力，均會(huì)破壞邊坡巖土體導(dǎo)致滑塌。

3 路塹邊坡凍融破壞的防治措施

針對(duì)G7京新高速公路集呼段K131+110～K131+400處路塹邊坡在凍融破壞作用下形成滑塌的原因及實(shí)際情況。對(duì)該段治理主要治理工程措施是：上部刷方卸載+下部支擋錨固防護(hù)+坡面防護(hù)+截排水工程相結(jié)合的綜合治理方案。

（1）上部刷方卸載

將一級(jí)坡坡高由原來的6m變更為8m，坡率為1:1，一級(jí)平臺(tái)拓寬至3m，二、三級(jí)坡坡率由原來的1:1變更為1:2，坡高變更為8m，平臺(tái)拓寬為2.5m，共卸載土石方約5.5萬(wàn)m3。

（2）下部支擋錨固工程

①、錨索索抗滑樁：在K131+125～K131+323段左側(cè)一級(jí)平臺(tái)（6m寬）上布置一排非開挖式抗滑樁，每個(gè)非開挖抗滑樁由22根微型樁集約組成，平面上呈矩形，樁長(zhǎng)9m,樁頭高出平臺(tái)1.0m，共設(shè)置70根非開挖式抗滑樁。樁頂采用鋼筋混凝土澆筑連接成一個(gè)系梁，系梁厚0.6m,每10m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm。

②、錨索地梁：在二、三級(jí)坡面上設(shè)置錨索地梁，地梁采用C25鋼筋混凝土澆筑，截面尺寸0.6mX0.6m，長(zhǎng)14.6m，共83道；每道錨索地梁上設(shè)2孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔徑130mm，傾角28°，每孔錨索由7根φS15.2高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線組成，長(zhǎng)32m，錨固段長(zhǎng)12m，錨固段錨固于穩(wěn)定地層中。二級(jí)坡錨索地梁加固樁號(hào)為K131+110～K131+388，長(zhǎng)278m，其中K131+110～K131+320段地梁間距為6m，K131+320～K131+388段地梁間距為4m。三級(jí)坡錨索地梁加固樁號(hào)為K131+125～K131+300，長(zhǎng)175m，地梁間距為6m，地梁間種草綠化。

③、樁間設(shè)置M10漿砌片石擋墻，擋墻基礎(chǔ)置于一級(jí)平臺(tái)上，墻高1.5m，墻頂寬0.6m，墻底寬0.8m，墻背垂直，墻底每2m設(shè)置一排水孔，孔徑90mm，樁號(hào)為K131+110～K131+322段。

（3）坡面的防護(hù)

一級(jí)坡面的坡面防護(hù)墻一般使用M10窗孔漿砌石，窗孔內(nèi)采用干砌技術(shù)，滑坡產(chǎn)生的裂縫利用水泥填充，再對(duì)側(cè)壁進(jìn)行整體規(guī)劃。

（4）截排水工程

①、滑坡后緣裂縫5m外穩(wěn)定坡面設(shè)置截水溝，在一級(jí)坡、二級(jí)坡、三級(jí)坡坡腳均設(shè)置排水溝。

②、在一級(jí)坡、二級(jí)坡、三級(jí)坡坡腳均設(shè)置一排仰斜排水孔，與水平面呈6 °仰角?？孜痪嗥履_0.8m，間距3m，長(zhǎng)20m,孔徑130mm。

由于大量的挖方工程可能存在一些工程隱患，因此在對(duì)該處防治采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工。施工過程中在滑坡體上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，全過程監(jiān)控測(cè)量，及時(shí)掌握滑坡變形發(fā)展動(dòng)態(tài)，便于進(jìn)一步完善防治措施。

（5）合理確定凍融滑塌防治措施

①、根據(jù)不同的坡度我們應(yīng)該采用不同的防治方法，比如說低高度坡度我們可以運(yùn)用刷坡卸載的技術(shù)手段，該技術(shù)的使用，不僅能減小坡度，更能極大的降低自重效果，減小凍融坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。并且該方法技術(shù)成熟、費(fèi)用低、可靠性高，因此在低坡度情況下被廣泛采用，但對(duì)于高坡度路段，單純采用刷坡卸載技術(shù)是不科學(xué)的。

②、支擋錨固工程也是凍融滑塌防治的一種有效措施，該措施能大大提高高邊坡的整體安全性，減小整體塌方的可能性。但該措施工程量較大，施工成本高，同時(shí)對(duì)技術(shù)也有一定的要求，所以該技術(shù)一般只在凍融滑塌災(zāi)害有整體性危險(xiǎn)并且其他施工措施無法展開的路段。

③、坡面防護(hù)工程主要起保護(hù)坡面和加強(qiáng)穩(wěn)定性的作用，防止風(fēng)化和滲水等因素造成坡體松弛坍塌。坡面防護(hù)的主要措施是漿砌片石。具有工程費(fèi)用低、施工簡(jiǎn)單、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。常見于多級(jí)路塹邊坡的治理。

④、截排水工程其目的在于攔截、旁引滑塌體范圍外的地表水，避免地表水流入滑塌體范圍內(nèi)，或?qū)⒒w范圍內(nèi)的裂隙水及地表滲水盡快排除。是有效防治凍融滑塌災(zāi)害發(fā)生不可缺少的措施。

由于凍融滑塌災(zāi)害成因復(fù)雜、影響因素多，因此常常需要上述幾種方法同時(shí)使用、綜合治理，才能達(dá)到“一次根治、不留后患”的目的。

4.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合G7京新高速公路集呼段K131+110～K131+400處路塹邊坡凍融滑塌的實(shí)際案例，本文詳細(xì)的闡述了冰凍地區(qū)路塹邊坡凍融破壞的機(jī)理，扼要的提出了幾點(diǎn)合理而較為有效的工程防治措施。主要結(jié)論如下：

（1）長(zhǎng)時(shí)間的凍融作用使路塹邊坡外立面被周圍環(huán)境條件加速剝蝕，擴(kuò)大了巖土裂縫，極大減少了結(jié)構(gòu)剪力，極易造成滑塌。

（2）地理形態(tài)（地形狀態(tài)、山體結(jié)構(gòu)）等是邊坡滑塌的重要影響因素。

（3）邊坡凍融滑塌發(fā)生路段的土質(zhì)一般較軟，巖土體出現(xiàn)裂縫、完整性若的地方。

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1007-6344（2017）06-0064-01

趙靜（1978-01）,男,本科學(xué)歷，主要從事高速公路建設(shè)，國(guó)道省道的改擴(kuò)建等相關(guān)工作。