浅谈山区公路滑坡的防治处理技术

2022-09-10

1 前言

1.1 山区公路滑坡的危害性

在诸多对公路造成损坏的灾害中, 公路滑坡已成为严重影响公路交通完好、畅通最主要的病害之一。这种病害现象来势迅猛, 危害较大, 严重时可摧毁路基、桥梁、堵塞隧道洞门、危及行车及过往人员的安全;有时会因边坡崩塌堆积堵塞河道, 引起壅水式局部冲刷, 造成路基因水漫而破坏。由于崩塌导致的滑坡发生突然而猛烈, 特别是一些大型的路堑边坡崩塌, 治理起来十分困难, 而且非常复杂。

1.2 山区公路滑坡的成因

山区公路滑坡产生的主要原因一般来说与两方面有关:一是地质条件与地貌条件;二是内外应力 (动力) 和人为作用的影响。其中第一个条件与以下四个方面有关: (1) 岩土类型:一般来说, 结构松散, 抗剪强度和抗风化能力较低, 在水的作用下其性质能发生变化的岩、土, 如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。 (2) 地质构造条件:各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时, 最易发生滑坡。 (3) 地形地貌条件:江、河、湖 (水库) 、海、沟的斜坡, 前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等是易发生滑坡的地貌部位。 (4) 水文地质条件:地下水活动在滑坡形成中起着主要作用。其作用主要表现在:软化岩、土, 降低岩、土体的强度, 产生动水压力和孔隙水压力, 潜蚀岩、土, 增大岩、土容重, 对透水岩层产生浮托力等。

就第二个条件而言, 地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区, 外界因素和作用可以使产生滑坡的基本条件发生变化, 从而诱发滑坡。

1.3 山区公路滑坡的防治技术

总体来讲, 治理滑坡应该坚持以防为主、综合治理、及时处理的原则。根据滑坡形成的内、外部因素, 治理滑坡主要可从两个大的方面着手。

1.3.1 消除和减轻地表水和地下水的危害

滑坡的发生常和水的作用有密切的关系, 因此消除和减轻水对边坡的危害尤其重要, 其目的是:降低孔隙水压力和动水压力, 防止岩土体的软化及溶蚀分解, 消除或减小水的冲刷和浪击作用。常用的方法有: (1) 水平钻孔疏干; (2) 垂直孔排水; (3) 竖井抽水; (4) 隧洞疏干; (5) 支撑盲沟。

1.3.2 改善边坡岩土体的力学强度

通过一定的工程技术措施, 改善边坡岩土体的力学强度及整体, 提高其抗滑力, 减小滑动力。常用的方法有: (1) 修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体; (2) 钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程; (3) 预应力锚杆或锚索, 适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡; (4) 固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度; (5) SNS边坡柔性防护技术等。

2 楞古电站勘测公路普沙绒滑坡处理技术应用

2.1 工程概况

普沙绒滑坡处于楞古水电站勘测进场道路改扩建段K34+600-K34+650段, 位于四川康定县普沙绒乡普一村境内, 2007年5月进入雨季以来, 由于连日降雨, 该处原有的干切挡墙由于基础不稳固 (基础位于滑坡表层松散堆积体上) 等原因全部被冲毁损坏, 滑坡上部不断崩塌跨方;2007年6月2日该段道路路基完全冲毁, 导致道路中断, 所有人员及车辆无法通行。

2.2 滑坡基本特征

该滑坡路段长80m, 右侧高为65m、左侧高为80m, 坡度达60°~70°;属高陡边坡, 临空面积达6400m2左右。2007年雨季, 边坡发生滑动, 在坡体中后部及坡顶外的地表出现大的裂缝;路肩挡墙被挤裂损坏, 严重影响该公路的正常使用。

2.3 工程地质条件

经现场地质调查及收集的有关地质资料, 构成该边坡的地质特征为:第四系碎 (块) 石土, 下伏基岩为变质的大理岩 (Jxk) 及岩浆侵入的闪长岩。

(1) 碎 (块) 石土:灰色, 成分以闪长岩、大理岩、花岗岩为主, 粒径一般5cm~20cm, 以棱角形为主, 稍密—中密, 厚度2m~5m。

(2) 大理岩:灰白色、白色, 变质结构, 含少量石英, 厚层状为主, 节理裂隙发育, 见几组裂隙, 产状为3350∠450, 2030∠720。

强风化大理岩:褐黄色, 岩质较软, 厚度1.0m~6.0m。弱风化大理岩:白色、灰白色, 岩质较坚硬。岩体中侵入闪长岩:灰色、深灰色, 强风化闪长岩, 岩体破碎, 为10cm~30cm块状, 厚度0.1m~5.0m。

2.4 水文地质条件

本工程地区属青藏高原高寒气候区, 冬半年 (11月至次年5月) 为干季、干燥、少雨、气温低;夏半年 (5~10月) 为雨季, 占全年降雨量的70%左右, 本滑坡地处于高山峡谷地段, 多年平均年降水量为593.8mm, 区域内降水量较大、地下水较丰富。

2.5 滑坡成因分析

该处滑坡是由于暴雨使山体不堪重负, 由山体薄弱地带断开, 整体下滑。该区地层岩性以及地质构造是滑坡产生的内在因素。由于本区夏季雨水多, 瞬时雨量大, 山地汇水大, 而滑坡体范围内几乎无植被, 地表水的渗入使岩土体快速增重, 软化了滑移构造破碎带, 而地下水在滑动带上的渗流作用, 使滑动面的抗滑力明显下降, 从而诱发滑坡的产生。

2.6 滑坡处治方案

2.6.1 各方案经济技术比较

(1) 减载、削坡处理方案。

经济成本低、施工难度不大, 但安全隐患极大、而即使开挖形成路面后也不能一劳永逸, 该滑坡上、下部均十分陡峭、滑坡后壁及两侧有虽岩层外露但是极不稳定, 极有可能继续向上发展, 若今后再遇到大的暴雨等其他不利因素, 仍然会冲毁路面。况且由于滑坡体上方有村民, 在开挖的过程中必然扰动山体, 村民的房屋及人员安全隐患很大;且施工人员及设备的安全也得不到有效保障。故该方案可行性极小。

(2) 抗滑桩方案。

采取在滑坡下端打抗滑桩, 阻止滑坡继续滑动, 然后填筑路基形成路面。该方案经济成本高, 施工难度较大;虽然安全隐患小且处理后一劳永逸, 但由于楞古公路系楞古电站前期勘测设计阶段使用公路, 等级低, 业主投资金额有限, 故改方案也不具备可行性。

(3) 预应力锚索加混凝土框架梁方案。

采取向山体内打预应力锚索, 然后用混凝土梁将所有锚索连成一体的方案也能够使山体不再继续滑动, 提高山体的整体稳定性, 但是该方案经济成本高, 施工难度较大, 可行性很小。

(4) 锚喷支护加抗滑挡土墙方案。

该方案较 (1) 方案投资金额较大, 但是施工安全得到极大保障, 施工难度一般, 对施工人员素质要求较高, 经过计算分析论证, 其处理成本在业主投资金额许可范围内, 综合可行性较大。

2.6.2 滑坡防治设计方案

(1) 普沙绒临时道路设计。

由于该处滑坡治理施工难度较大, 实际需要的施工周期较长 (3~5个月) , 为了保证当地村民车辆及施工机械设备和人员的临时通行, 经多方讨论, 决定在该处滑坡附近设计一条临时通行道路, 本段公路采用等外级公路, 路基宽度4.5m, 平均坡度10%。

(2) 普沙绒滑坡治理方案。

该崩塌处下部的块碎石土极为松散, 上部的岩体极为破碎, 属于卸荷断层带;整个边坡坡度为700左右, 垂直高度约80米。设计施工总体方案如下。

(1) 为了防止在施工过程中滑坡体上部崩塌跨方对施工人员及设备造成安全隐患, 考虑施工安全, 整个边坡施工区域素喷一层8cm~10cm厚的C15混凝土封闭边坡。

(2) 在在崩塌体下部开挖基础平台, 浇筑C20混凝土平台后, 再砌筑M7.5浆砌块石挡墙。

(3) 在基础平台上设置三排竖直砂浆锚杆 (Φ25, L=3.0M~5.0M) 以稳固基础, 同时在基础上方设置3~4排斜拉锚桩 (Φ28×3, L=6.5M~12M) , 使锚桩与浆砌挡墙连成一体, 以增加路基的稳定性 (锚桩具体深度以深入稳定基岩2.0m~3.0m为准) 。

(4) 挡墙砌筑完成后, 对墙背回填以形成路面。

(3) 排水系统设计。

(1) 按山坡汇水面积、降雨量 (尤其是暴雨量) 进行设计, 采用20年最大的流量作为设计的依据。本滑坡截水沟设置在滑坡体可能发展的边界以外5m处, 设置断面200×200mm环形截水沟以拦截地表水向滑体补给, 截水沟下接公路排水沟。

(2) 滑坡迎水面设置泄水孔, 泄水孔布置在汇水面积较大的滑面凹部。孔的仰斜角度按滑动面倾角确定采用10°~15°。孔径的大小为φ40;孔壁需要用镀锌滤管加固, 此仰斜泄水孔作为长期的排水通道使用。

2.6.3 施工注意事项

(1) 施工时, 根据地质情况分段跳槽开挖, 及时浇筑, 超挖部分回填手摆片石, 墙身及基础应根据地形及地质变化情况按间距10m~15m设置沉降缝一道, 缝宽2cm, 缝内用沥青麻絮沿内、外、顶三边填塞, 深度为15cm。

(2) 锚杆按间距3m梅花型布置。

(3) 墙身段砂浆锚杆施作、墙身砼浇筑、手摆片石回填的工序应紧凑, 锚孔和墙身之间的外露锚杆必须作防锈处理, 回填时不得损伤外露锚杆。

(4) 墙身必须施作PVC管泄水孔。

(5) 施工时基础平台顶面应预留榫头或者预埋L=50cm的与墙身连接钢筋。

(6) 基础台阶高宽比不应大于2∶1, 台宽不小于50cm。

2.6.4 工程实例小结

本次滑坡的治理设计充分考虑各种地质因素、现场施工及经济等因素, 对原以清方处理为主的方案改为以抗滑挡墙加锚喷支护的联合支护方案, 在尽量减少对原边坡地貌破坏的基础上通过恢复或增强下部支撑力, 阻挡滑坡体的滑动, 通过锚喷支护使边坡岩土体能处于较高围岩的三向应力状态, 以提高其稳定性及岩土体的整体性到了优化设计的目的。实施抗滑挡墙加锚喷支护联合支护方案后, 该滑坡目前还没有发现新裂缝等不稳定现象, 且运行一年多来, 效果良好。

3 结语

滑坡治理技术己经在国内取得了长足的进步, 但是公路滑坡的发育有其自身的特点:沿线分布、局部地区密集、许多滑坡具有相似的发育机制等。因此在实践中, 应根据滑坡类型, 对基础资料进行分析研究, 详细查明滑坡的地形地貌、工程地质与水文地质情况, 本着“以防为主、综合治理、及时处理, 一次根治、不留后患”的原则, 结合施工条件以及业主对工期、投资的要求, 综合考虑社会效益, 以确定最优的施工方案。

摘要：本文对公路滑坡的危害性、成因以及防治处理措施进行了介绍, 并对楞古电站勘测公路普沙绒滑坡的成因进行了详细分析, 综合比较多种常用滑坡治理方案, 充分考虑业主投资限额、施工难度、施工安全以及治理效果等因素优化设计, 最后确定了抗滑挡土墙加锚喷支护的联合支护技术方案, 在实际工程实践中取得了良好的效果。

关键词：滑坡,喷锚支护,地质病害