山岭重丘区高速公路路堑高边坡滑坡灾害及防治.pdf

2012第3期(总120-I-山岭重丘区高速公路路堑高边坡滑坡灾害及防治张南海(赣州市公路管理局，江西赣州341000)摘要：滑坡是山岭重丘区高速公路路基的主要病害之一。通过对滑坡的成因分析和分类，提出了滑坡的常用处治方法。并通过介绍大广高速公路赣州段K3134+800～K3135+100段路基边坡整治工程和K3136+600～K3136+900左侧滑坡的病害成因、防治措施、施工要点及处治成效，总结了山岭重丘区高速公路滑坡处治的原则和注意事项。关键词：高速公路路基滑坡灾害防治随着江西省高速公路的快速发展，建成投入运营的高速公高速公路赣崇段经过的地区，位于我国粤赣和湘赣边界处。该路里程迅速增加，到2011年底，已超过3600公里。到2020地区属于武夷山脉和罗霄山脉的交汇点，地貌形态多样，以崇年，江西省高速公路路网建设规模将达到近5000公里。“十一山峻岭为主，地质条件复杂，降雨丰沛，是滑坡、崩塌高发易发五”后期，特别是“十二五”期间规划实施的路段，大部分都分区。大广高速公路赣定段在施工期间就发生了大量的滑坡灾布在东西两侧的武夷山脉和罗霄山脉的山岭重丘区，在山区修害，造成了巨大的经济损失，前后发生的山体滑坡灾害造成的建高速公路，必然会比平原地区多出很多地质灾害问题，公路直接经济损失超过2亿元。对行车交通安全构成严重的威胁。滑坡灾害是众多工程地质灾害里最为突出、最为严重的问题。因此，公路滑坡灾害已经是我国在山区高速公路建设和运例如：江西省赣州境内目前在建的大广高速公路龙南段和厦蓉营过程中必须面对的重大工程地质问题。要想使山区高速公要求、和易性不好、抗压长抗折强度低、路面出现裂缝、露石露20em时，应选用18—30吨三轮压路机；压实厚度超过上述时，砂、蜂窝、胀缝不贯通传力杆失效等问题对此，可以采取以下控应分层碾压时应先轻后重。制措施：(3)混合料在拌和碾压过程中，应严格控制含水量，经常(1)在混合料配合比设计中，单位水泥用量不应小于检查，含水量不足时，应及时时洒水，使之达到最佳含水量时才300kg，以保证水泥混凝土有足够的强度耐久性及抗腐蚀性。碾压。混合料在铺摊后应在2h内充分碾压完毕，并保证一定(2)在施工中，对混凝土的坍落度及水灰比根据施工条件的碾压次数(不少于8遍)直至碾压到要求的密度为止，同时的不同进行适当调节，因各地施工法不一，气温影响不同，采表面无明显轮迹。用坍落度大小也有差异，一般为1—2．5em，城市道路最大水灰(4)两个工作段的搭接部分，应采用对接形式。前一段摊比不应大于0．5：混凝土的单位用水量，应按骨料种类、最大粒铺完成后留5—8m不碾压；后一段施工时，将前段预留未压部径、级配和掺用外加剂等通过试验确定。分一起再进行碾压总之，城市道路施工质量的好坏直接影响到(3)在浇筑}昆凝土路面时，应将基层浇水湿透。混凝士采工程的成本、工期及使用寿命。因此，我们必须认真学习有关用平板式振捣器振捣时，振捣要均匀、到位。砂浆层厚度控制施工规范及规程，对各工序施工按规范严格控制。实行系统管在5mm范围内，沿模板边接口边的混凝土要灌实，先用插入式理，进行全过程控制，做到持续改进，使城市道路施工质量不断振捣器仔细振捣。再用平板式振捣器振实。提高。(4)严格掌握混凝土路面的切割时间，一般在抗压强度达7结束语及早进行。由于道路工程是重要的民生工程，就更加需要把好隐蔽工(5)混凝土路面浇筑完成后要及时用潮湿材料覆盖，浇水程和关键工序的质量关。比如闭水试验、土方回填等，要加强养护，覆盖养护不少于14d，防止强风和曝晒。监督和检查，按要求进行抽检试验另外，由于市政道路工程建(6)按设计要求留置胀缝位置。设通常是由政府投资，或是国债项目，出于政治和经济上的需6水泥石粉稳定层质量控制要，往往是开工急工期短、工程拆迁工作滞后，这就需要施工单水泥白粉稳定层工程施工中常见的质量通病：混合料不均位合理安排工期和施工进度，既要抓紧时间施工，同时也要抓匀、强度达不到设计要求、压实度不足、压实时发生龟裂、不板好质量关，同时加强与各个部门之间的联系和沟通，共同把好结、表面起皮松散平整度不符合要求。主要控制措施：民生工程的工程质量施工企业作为道路施工的主体和施工质(1)选用合适的搅拌机进行施工，保证搅拌时间不少于量最主要的责任人，必须加强自身队伍素质的提高，才能做到90s，石粉的颗粒径控制在5mm以内。对所施工质量的控制，从而为建设工程使用安全和实现建设工(2)选用12吨以上的压路机或振动压路机碾压压实厚度程投资效益最大化提供保障。在15era以下时，可选用12—15吨压路机；压实厚度在15一·250． 路得到长治久安，首先就要正确防治公路滑坡灾害。的稳定性影响巨大。滑坡区一般属季风型气候，夏季雨水多，本文以大广高速公路赣定段为例，通过分析公路沿线的地瞬时雨量大，山地汇水大，湍急的洪水对山体造成剧烈的冲刷，形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件等，论述山区高速其作用主要表现为对岩土的软化、泥化作用，地表水的渗入使公路建设期、特别是运营期滑坡的防治措施。土体快速增重，软化了滑移构造破碎带，而地下水在滑动带上1公路滑坡的分类的渗流作用，使滑动面的抗滑力明显下降，山体在地表水和地由于产生滑坡的地形、地质、地貌环境干差万别，滑坡的性下水、静水和动水压力的共同作用下，从而诱发滑坡的产生。状多种多样，因此，分类的方法很多。在通常情况下，滑坡的分所以每到雨季，容易产生大的公路滑坡灾害。类大致有以下几种：由于雨水渗入或路基排水不畅会引起地下水位上升、孔隙(1)按滑坡体组成物质分类：有堆积层滑坡；破碎岩石滑水压力提高以及土体抗滑力降低，从而造成边坡失稳。当周围坡；堆填土滑坡；残积层滑坡；岩石滑坡；黏性土滑坡；黄土滑坡地表水或地下水位快速下降时，水从边坡中排出，形成动水压等；力，增加了沿地下渗流方向的滑动力，也会导致边坡失稳。即(2)按滑坡体的厚度分类：有浅层滑坡、中层滑坡、深层滑使趋于稳定的滑动山体，在持续的降雨或暴雨作用下，也可能坡：在地表水和地下水的共同作用下，形成新的滑坡。(3)按滑坡体体积分类：有小型滑坡、中型滑坡、大型滑除地震可以引发大规模的地质滑坡外，人类的活动也不同坡、特大型滑坡和巨型滑坡；程度地影响路基边坡的稳定，如采空区掏挖路基坡脚、在已经趋于稳定的滑体上增加建筑物等均会给边坡稳定带来隐患。．(4)按主滑面成因类型分类：有同生面滑坡、接触面滑坡、层面滑坡、构造面滑坡；人为切断坡脚，路堑边坡开挖后，造成坡体岩层层面临空，使坡体上的岩土体失去平衡，破坏了原有的力学平衡，同时坡体的(5)按滑坡的动力学特征分类：有牵引式滑坡、推落式滑坡、平移式滑坡和混合式滑坡。其中混合式滑坡最为常见。卸荷，造成坡体节理裂隙张开，为坡体上水的渗入提供了通道，而路堑边坡上截水沟的存在又为坡体滑动提供了水源，也可能2各类滑坡发生的成因造成大规模的边坡滑塌。影响边坡稳定性的因素十分复杂。这些因素综合起来分3公路滑坡的防治措施为两大类，即内因与外因。其中：内因包括坡体岩土的类型和性质、岩层或土体地质结构等．夕因包括水文地质条件、大气降在选择滑坡防治措施前，要详细调查滑坡的地形、地貌和水及地表水作用、地震及其他因素等。水文地质条件，认真研究和确定滑坡的类型及其发展阶段，调2．1地形条件查了解滑坡形成的主要、次要原因，分析各个影响因素之间联地形地貌只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡系和相互作用规律。结合公路构造物的重要程度、施工技术条才可能发生滑坡。滑坡主要发生在上缓下陡的凸形坡、阶梯状件、经济性和其他各种情况进行综合考虑。常见的滑坡处治方坡、坡度大于45度的陡坡等极易发生滑坡。山区高速公路路法有排水法、坡面防治法、卸载法、工程支挡法等措施。因为滑堑开挖深度大，边坡陡峻。是发生山体滑坡的重灾区。坡的成因及影响因素复杂，滑坡防治常采用综合措施进行处2．2岩土类型及性质，坡体岩层、土体的类别及性质是决定边治。坡抗滑力的根本因素3．1排水法在岩体原生节理发育时，风化带内的岩石强度降低，导致滑坡的产生与水的关系密切，设置排水系统，消除水的危局部边坡崩解。由软弱岩石或均质土体组成，特别是由裂隙粘害，是整治滑坡经济、可靠的措施。整治设计中，应明确以治水土和膨胀土组成的边坡，在持续降雨或暴雨等外因强烈作用下为本，支挡为辅，从“水”字上下功夫，采用疏、截、排等综合措容易失稳，形成滑坡。由沉积岩组成的路堑边坡，其层理面常施以引开地表水，降低地下水，提高土体强度。排水措施分为夹有软弱岩层，极易形成滑动面。在江西省南部广泛存在的红地表排水与地下排水两大类。砂岩，由于岩层错动而形成层间剪切带，界面常出现泥化夹层3．1．1地表排水(软弱夹层)而导致失稳，为易滑地层。其工程地质特征为：地表排水的目的是拦截滑坡地段以外的地表水，不使水流(1)不均匀性，红砂岩体在分布上有明显的不均匀性；(2)具有入滑坡区内，并尽快排除滑坡范围内的雨水，引导地表水在滑软硬相间、交互成层的多元层状结构；(3)倾角较缓，褶皱舒坡体外的稳定山坡处排走。滑坡体以外的地表水，以拦截和旁缓，密度小而贯通长度大，边坡岩体破碎，透水性强。在地表水引为原则；滑坡体以内的地表水以防渗，尽快汇集和引出为原的侵蚀下，特别是暴雨之后，由于水在滑动面上的浸泡，使其抗则。滑坡体外，设置一条或多条环形截水沟，拦截旁引地表径剪强度大幅度下降，在土体的自重作用下，发生剪切破坏而滑流，不使流入滑坡范围之内。滑坡体内，充分利用自然沟谷，布动。置成树枝状排水系统；滑坡体内的湿地在泉水出露之处，修建2．3地质构造因素渗沟及明沟等引水工程，以减少对滑坡体内的含水量。除断裂带、采空区等不良地质构造外，在高速公路路堑边3．1．2地下排水坡中软弱结构面与边坡临界面的关系，路堤边坡下伏软弱结构地下水是斜坡不稳定的主要原因之一，由于斜坡土层(岩面与原地面坡面的关系，对边坡的稳定性也有重要影响。体)中埋藏有地下水，流入边坡变形区，产生了动水压力和静2．4滑坡的外部因素水压力，为减弱这种压力的作用，确保边坡稳定，可采用地下排外因影响主要是大气降水、地表水及地下水。水害是导致水的方法，根据滑坡体内地下含水带厚薄、分布、补给条件和当滑坡的主要外部原因，大气降水、地表水及地下水对路基边坡地的地质条件的差异，采用截、排、疏和降低地下水位等办法。．25】· 一般在获得较准确而足够的地形、地貌和水文地质资料之后，能有松散的岩体进入线路，因此还有必要采取防护措施加以保进行详尽分析，然后提出切合实际的设计和施工。当查明补给护。在坡面植草防治坡面表层被水冲刷侵蚀、土层流失和风化滑动体的地下水确是以滑坡的上方或一侧补给为主时，才修建作用，是最简便、最经济的护坡措施，适用于土质和风化基岩或截断地下水的工程，它要求垂直地下水流向布置，随地下水的失水易于干裂的半岩土边坡。另外也可以采用构筑物护坡，常含水层数、埋藏深度和土质密实程度的不同，而采用不同的构用的构筑物护坡工程及其适用条件简述如下：干砌石及混凝土筑物，如盲沟、盲洞等。砌块护坡。适用于坡度缓于1：1，高度3m以下，有涌水情况的3．2卸载法边坡，涌水大的地方应设置反滤层或暗沟，格状框条护坡。这减重是在滑坡后部挖除一定数量的滑体而使滑坡稳定下种护坡措施是将边坡分割成格状，起防止表层滑动的作用。框来。它适用于推动式滑坡或由错落转化的滑坡，并且滑床上陡格内可用植被防护。下缓，滑坡后部及两侧的地层稳定，不致因为刷方引起滑坡向3．5其他措施后及向两侧发展。在一般情况下，滑坡减重只能减小滑体的下为了防止岩土风化及地表水对坡脚的冲刷，常采用喷浆、滑力，不能改变其下滑的趋势，因此减重常与其他整治措施配草皮护坡、拱型或方格骨架护坡、客土喷播、浆砌片石护脚、护合使用。面等等措施，以防止雨水等的侵蚀。或者采用注浆固结、砂桩、3．3工程支挡法粉喷桩、化学加固等措施改善边坡岩层性质，达到加固边坡的采用支挡措施是目前处治滑坡最常用，最有效的措施之目的。一，常见的主要形式有：抗滑挡墙、抗滑桩、锚拉抗滑桩、锚索4滑坡防治介绍(杆)等。以大广高速公路赣定段发生的滑坡为例，简要介绍滑坡的3．3．1抗滑挡土墙处治措施。抗滑挡土墙以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的4．1K3134+800一K3135+100段左幅路基边坡整治稳定，它是我国在公路滑坡防治中最常用的一种支挡形式。重K3134+800～K3135+100段位于信丰、龙南两县交界段。力式抗滑挡土墙的墙背坡度一般采用1：0．25，墙后常设卸荷山顶高程约410m左右，高差100余m。地形起伏较大。地面平台，墙基一般做成倒坡或台阶形，墙高和基础的埋深必须按自然坡度约450左右，坡向基本呈东西向，坡面较干直。公路地基的性质、承载力的要求、地形和水文地质等条件，通过验算沿南北向穿越整个山坡，路基坐落于斜坡中部高程约230～来确定。此外，为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应240m左右位置，斜坡向下伸入山溪水流中。高速公路以下的根据地质条件的变化和墙高、墙身断面的变化而设置沉降缝和伸缩缝。斜坡地段有一条平行的105国道，并有少量田地。工程区内覆盖层为第四系松散堆积层，基岩埋藏较深，平3．3．2抗滑桩均深度为3～4m。岩层主要为白垩系上统中组(K22)紫红色抗滑桩是穿过滑坡体深入滑坡体以下稳定部分以固定滑坡的一种桩柱。多根抗滑桩组成的桩群共同支撑滑坡体的下泥质粉砂岩、砂岩、粉砂质泥岩。区内主要构造痕迹均归属于滑力，阻止其滑动，同抗滑挡墙相比，抗滑桩的抗滑能力大，施新华夏系构造，地壳运动以整体抬升作用为主。工较复杂，但效果显著，因而被广泛应用。抗滑桩在滑坡治理工程区为单斜构造，岩层产状一般为N500～800E．NW<中是造价最大的工程项目，因此优化设计显得尤为重要，从理500，大部分倾角在400～450之间，局部大于500，总体产状倾论上应该采用优化论数学模型。由于桩结构计算和约束条件向溪流。岩层走向与坡向基本平行。工程区内发育有6条断数学表达模型过于复杂，目前国内外尚无这方面的科研成果和层，断层破碎带宽度一般在0．2～2．0m之间，均与边坡斜交。程序。可行的做法是根据经验初步拟定桩结构尺寸，不断试根据1／4000000《中国地震动峰值加速度区划图》算、验算，最终达到规范标准。(GB18306-2001A)及《中国地震动反应谱特征周期区划图》3．3．3预应力锚固(GB18306-2001B)，本区地震动峰值加速度为0．05g，地震动预应力锚固是近近十来年发展起来的边坡加固的一种新反应谱特征周期为0．35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度。型防护工程措施，在公路滑坡防治中也有许多成功的工程实区内地下水类型主要有基岩裂隙水和第四系松散层中的例。它对岩质陡坡和危岩的加固，滑移面埋深浅的岩质滑坡加孔隙水两种。固效果很好，也可以用于强风化岩质陡边坡加固喷锚护壁。预工程区内主要不良地质现象为滑坡(塌)、风化及边坡裂应力锚固岩体边坡的优越性在于能为节理岩体边坡、断层、软缝。滑坡(塌)原因：由于公路所处地段地形坡度与层面倾角弱带等提供一种强有力的“主动”支护手段。预应力锚固经常接近或大于层面倾角，岩石倾向坡外，构成边坡的岩石软硬相与抗滑桩结合使用，形成预应力锚索抗滑桩。由于在桩上增加间，层面间咬合力较低，普遍分布有泥质薄膜及泥化夹层，在雨了预应力锚索，使桩的埋深变浅，断面变小，可以节省材料和投季或暴雨等外部环境改变下，层面间的抗剪强度降低，加之边资，经济效益显著。坡断层、节理裂隙切割，导致边坡部分岩体失去平衡，沿层面产3．3．4锚喷护坡生滑坡(塌)。在坡面上按一定间距、行距和一定的角度、深度，设置一定在经过详细的勘测及抗滑验算后，采取了如下措施。数量的锚杆，而后布上钢筋网，喷射混凝土，形成锚杆与薄壁钢(1)支挡工程筋混凝土联合作用的护坡体系。在公路内侧坡脚、路堤堤脚以及滑坡体前缘分别设置1排3．4坡面防护工程抗滑桩，共3排，水平间距为6m。在抗滑桩上设置2000kN级在对山区公路滑坡采取适当的工程措施整治之后，仍有可预应力锚索各1根。根据覆盖层厚度、潜在滑动面的埋深以及·252· 边坡下滑力的计算结果，桩长为18m、22m、25m不等，截面尺寸压力。该静水压力作用于滑体后壁，推动滑体变形，这是造成为2m；预应力锚索长为25m、30m不等。坡体失稳的又一因素。(2)地下排水和地表排水4．2．4综合处治方案在坡体上增加6m长的泄水管，疏导和排除裂隙水。在滑采用放坡+抗滑桩+坡面防护。清除部分滑体，第1级边坡周界地表设置环形截水沟，排除坡体地表水。坡坡度为1：1，坡高8m，一级平台为2．5m宽；第2级边坡坡度(3)挖除边坡已经滑塌的松散土石方作为抗滑桩施工时为1：1．25，坡高8m，二级平台为2．5m宽；第3级边坡坡度为1的反压土，确保抗滑桩施工时边坡不发生滑塌。：1．5。在一级边坡坡脚和平台上设置抗滑桩，桩截面尺寸为4．2K3136+600一K3136+900左侧滑坡2m，桩长为20m，桩间距为5m。抗滑桩施工完成后，在第1高速公路由北往南方向穿过滑坡区，路基中心地面高程为级坡面采用锚杆方格梁防护。锚杆长度为9m，钢筋为~p28。240．Om一247．0m。在此地段形成约200m长的挖方路基。4．3处治效果4．2．1工程地质水文条件滑坡按上述处治措施完成施工后，从观测的结果看，整体(1)地形、地貌较稳定，施工措施取得了较好的处治效果。该路段原地面横坡约为550，西高东低。植被为灌木杂草5结束语丛，左侧坡体上部有输电线路，右侧山坡向下延伸至沟底(沟(1)由于路基滑坡处治工程的复杂性及边坡工程本身的谷底高程约为205．0m)。路基左侧为三级边坡：第1级边坡坡隐蔽性，滑坡成因机理复杂、影响的因素较多，具体的防治方法度为1：0．5，第2级坡度为1：0．75，第三级边坡坡度为1：1。需要根据其工程地质条件、水文地质资料及工程实际情况，进(2)地层岩性行多方案比选。设计单位人员在整个勘察设计过程中应充分地层由新到老如下：①腐植土，松散，稍湿，分布在坡面上，认识到潜在的地质危害，既要充分考虑工程的安全性、可靠性厚0．3～1．00m；②亚粘土，灰黄色夹紫红色，软塑～可塑状，厚及经济性，又要重视施工方法、施工工艺的可行性，尽量节约工约1．6m一3．8m，局部含强风化泥岩、砂岩块石，属坡积成因；程投资、缩短施工工期。施工单位应该严格按照设计文件进行③粉砂质泥岩，浅紫色，钙泥质胶结，中厚层状，夹有薄层泥岩施工，与设计不符合的地方应及时反馈设计单位。夹层，强风化层裂隙发育，岩质较硬，局部风化不均匀，发育两(2)对于滑坡尤其是大型滑坡，试图通过桩、锚索、支挡结组陡倾角裂隙，裂隙较发育，破碎，含薄层泥岩，该夹层在整个构等纯力学的方法去阻止其变形、运动和破坏往往是困难的，甚山坡岩体内均有分布；④粉砂岩，浅紫红色，部分地段波状层理至是不可能的，通过对水等的防治措施，改变滑坡内在的物理力发育，薄～中厚层状，细粒结构，钙泥质胶结，多呈弱风化，与粉学性质，顺其自然，以柔克刚，实践证明，常常能收到事半功倍的砂质岩互层发育，岩质明显比粉砂质泥岩硬。效果。因此，滑坡处治必须完善地表、地下排水设施，在滑坡发(3)地质构造生后也应该先做好临时排水系统，以免地表水进一步下渗造成根据区域地质资料结合现场勘察，该段地质构造简单，为滑坡病害继续发展。而后，再针对其成因采取相应措施治理。单斜构造，顺向坡，产状较稳定。岩层走向与路线走向基本一(3)在有弃方及加载反压的地形条件下，应尽量采取加载致。在构造运动中，因层间错动，岩体受挤压、摩擦，在层间形反压，可明显提高滑坡稳定性，且较为经济。成了一些薄的软弱夹层，而这些软弱夹层对坡体的稳定性起着(4)在滑坡的防治中，应该贯彻动态设计的原则。一些地重要作用。岩体内发育两组陡倾角节理，节理产状分别为960质构造只有在实际开挖过程中才能得以暴露，地表的勘探及钻<900、1800<800。节理的存在对边坡岩体的稳定性产生不利孔只具有代表性，不一定能真实地反映地质情况。影响。(5)滑坡治理应与绿化工程相结合，既能够美化环境，又(4)水文地质可稳定边坡、防止水土流失。该段地下水在坡体上为基岩裂隙水，主要接受大气降水补(6)在评价边坡体的稳定性时，现在多采用安全系数作为给。大气降水渗入坡体内，沿岩体中的节理裂隙往路堑边坡坡评判标准。然而工程实际中很多影响边坡安全性的因素都是面排泄。坡体内地下径流速度较快，浅部地下水容易被疏干。随机变量，可用平均值来代替这些随机分布量，忽略其离散程4．2．2滑动体特征度的影响，因而会得出安全系数大于1失稳而安全系数小于1K3136+600K3136+900左侧边坡出现了变形。坡体表却保持稳定的情况。因此今后可以考虑将概率分析引人边坡面已经产生宽约10～20cm不等的裂缝，已经发生明显的滑体的稳定性评价，用可靠度来评价其稳定性，以使其稳定性评移，潜在滑动区域前端沿路线方向长度约为120m，沿主轴线长价结果更符等实际。约67m，滑动体积约3万m。4．2．3边坡变形及滑坡成因分析该路段边坡产生变形拉裂并形成滑坡的主要原因如下。参考文献(1)顺坡向层理[1]交通运输部．公路养护技术规范(JTGHIO一2009)人民交坡体岩层产状与坡面产状基本一致，且局部夹薄层状泥通出版社．岩，遇水易软化，滑体沿层理面产生滑移。[2]著者：马惠民山区高速公路高边坡病害防治实例．人民交(2)地下水通出版社．路堑边坡开挖后降雨渗入坡体，加速坡体形变。连续的大『3]JTGFIO一2006，公路路基施工技术规范[S]．气降水渗入地下积蓄在裂隙和层面内，软化了层问软弱夹层，[4]李智毅，等．工程地质学基础[M]．中国地质大学出版社，降低夹层土体强度，同时在卸荷裂隙内积蓄，造成一定的静水1990．．253·