高原地区某高速公路边坡治理浅析

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简介： 从关于公路特别是高速公路的各种地质灾害的资料可以看到，公路滑坡及边坡治理居多，而且这项工程耗资巨大，所以更应加以重视。关于高原地区高速公路边坡滑坡治理的情况比较复杂，由于其特殊的地形气候，尽管其降水量比较小，但是治水仍然非常重要，这也就给我们带来了新的课题。下面以马场垣至平安高速公路某段治理为例具体阐述高原地区高速公路边坡治理的情况。
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一、工程概况

　　随着我国西部大开发战略的不断深化，作为排头兵的道路交通业也在蓬勃发展，特别是最近几年，西部山区，高原地区的高速公路网也开始进入快速发展阶段。特别是原来由于条件恶劣而使高速公路发展滞后的云南、四川等省基本已经实现了市市通高速公路。而位于青藏高原的青海省更是条件恶劣，但是其高速公路仍然有了大大的发展。众所周知，我国西部气候条件恶劣，地质条件复杂，各种地质灾害频繁发生。不可避免的高速公路两侧的边坡滑坡治理就显得犹为重要。

　　公路滑坡的特点是：滑坡在平面形态上，都有一定的几何形状，如椭圆形、三角形簸箕形及其他几何形态或不规则形态。其滑出方向大多数与路线方向垂直或近于垂直，少数滑体滑动方向与公路线路方向斜交，公路规模的大小也也直接影响滑坡的规模。成因上讲，大多数滑坡都是在开挖过程中复活，而且公路滑坡有一个共性，就是超过90%的滑坡都是由于公路开挖造成的。本工程以青海省马场垣至平安高速公路某段作为边坡治理的事例进行剖析，阐述高原地区在特殊地形、地质、气候条件下边坡治理的特点。由于本工程中的边坡经经现场已经处于蠕动阶段，所以治理过程中采取的积极的治理措施，按照滑坡的治理方式进行了初步探讨。

　　众所周知，滑坡的产生滑坡的产生和发育形成过程通常分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。

　　其中蠕动变形阶段：斜坡在发生滑动之前通常是稳定的，在水的作用下，可以使斜坡土石体强度逐渐降低，滑坡出口附近渗水混浊，水在此过程中起到了催化剂的作用。由此可见排水在边坡滑坡治理中的地位致关重要。采取“早发现，早防治”的原则进行处理。在边坡滑坡治理当中我们仍然把治水放在首位。

　　本工程现场具体情况为：原边坡为喷素混凝土，但是部分已经剥落，其坡高65m左右，长度110m左右。坡体北侧为一高速公路桥梁，该坡体处于两个桥孔之间，并靠近桥台，经观察桥台部分混凝土已经出现裂缝，该段边坡坡脚有连续的裂缝，长约20 m，裂缝宽0.1~7cm，坡面上横向、纵向的裂缝较多，出水点较多（主要在高程1868m以下），特别是当雨季，其出水量更大，我们估计边坡的不稳定主要是有水造成的，所以我们的首要措施定格只水的问题上。

　　A桩墩（桥台东面第一根桩墩）外喷混凝土已开裂，桥台内侧可见裂缝，综合分析认为：本段边坡已处于蠕变阶段。处于安全经济考虑，我们设计过程中考虑了该边坡治理的长久性，加大了治理的程度。

　　该高速公路治理地段地形图如下所示（图中已经标出汇水地段、原截水沟位置以及可能产生滑坡的地段）：

图1 地形图

二、地质条件

1．地形地貌：

　　该边坡处于高原中山的坡脚地段。

2．经现场地质调查及收集的有关地质资料，构成边坡的地质特征为：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5-20cm，以棱角形为主，稍密—中密，厚度2—5 m。

　　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1.0-6.0m。

　　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10—30 cm 块状，厚度0.1—5.0 m。

三、地下水情况

　　本段边坡处于地下水的排泄区。现场调查期间，下雨后，见有大量水从坡脚渗出。经分析，地下水的补给源除大气降水外，主要为南面冲沟的地表水，该冲沟具一定的汇水面积，地表水沿强风化大理岩裂隙运动，在坡脚以渗水方式排泄。在本边坡治理过程中，我们将排水放在了最重要的位置。具体的措施我们采取地表排水和坡体内降水的方式进行，达到综合治理的效果。

四、稳定计算分析

　　经实地地质测绘及收集的有关地质资料，考虑不利结构面地下水等情况，边坡稳定计算的采用下列数据：

指标名称

天然重度r(kN/m3)

抗剪强度

内聚力（kpa）

内摩擦角φ（度）

碎（块）石土

21.5

15

26

强风化大理岩

22.5

60

28

弱风化大理岩

25

100

35

　　经对3个断面计算：边坡沿岩土界面及强风化大理岩中潜在滑面的稳定系数K为1.01—1.20，边坡处于极限平衡状态，随着地下水的作用，边坡的稳定性还会降低，需治理。

五、治理措施

　　鉴于该边坡的具体情况,其治理分三步考虑:

　　第一步：根据本边坡灾害形成的主要原因，地下水是导致边坡不稳定的主要原因之一，从地形可以看到，在其旁侧有一定的汇水面积，我们可以采取截水沟的方式将水未流入地下之前排走，一般将其布置在可能滑坡范围以外约5米的稳定阶段，要求与地下水流向垂直，同时对该边坡采取先修筑排水纵沟对坡顶水予以引导,并在坡面布设排水管,对坡体内的水进行疏排,以改善坡体的含水与稳定状况。

　　通过以上分析，可见该滑坡的产生与水的关系密切，设置排水系统，消除水的危害，是整治滑坡的可靠措施。整治设计中，应明确以治水为本，支挡为辅，从。水”字上下功夫，采用疏、截、排等综合措施以引开地表水，降低地下水，提高土体强度。排水措施分为地表排水与地下排水两大类。

1．地表排水

　　地表排水的目的是拦截滑坡地段以外的地表水，不使水流入滑坡区内，并尽快排除滑坡范围内的雨水，引导地表水在滑坡体外的稳定山坡处排走。滑体以外的地表水，以拦截和旁引为原则；滑体以内的地表水以防渗，尽快汇集和引出为原则。因此：滑体外，设置一条或多条环形截水沟，拦截旁引地表径流，不使流入滑坡范围之内；滑体内，充分利用自然沟谷，布置成树枝状排水系统。滑体内的湿地用泉水出露之处，修建渗沟及明沟等引水工程，以减少对滑坡的供水。

　　滑体内的泉水露头、湿地处需设置渗水沟与明沟相配合的引水工程。其目的是排除滑体内的上层潜水和疏干边坡，这类引水工程包括集水和排水两部分，埋人地下水为集水部分，常采用渗水沟(又称集水盲沟)形式，露出地面部分是排水明沟。集水部分要设计滤层，排水部分是不透水的浆砌明沟。此外，滑坡周围的自然边坡坡面应整平夯实，减少坑洼及裂缝，防止积水下渗。认真做好坡面绿化工作(铺草皮、植树)减少地表雨水下渗，防止坡面冲刷及淤塞排水沟。地表排水往往综合运用截水沟、沟谷内排水系统、引水明沟等各种方法。

2．地下排水

　　地下水是斜坡不稳定的主要原因之一。由于滑体内地下含水层的厚薄、分布、补给条件和地质条件的差异，常采用截、排、疏和降低地下水位等办法。一般在获得较准确而足够的地质和水文地质资料，并做了详尽分析之后，才能提出切合实际的设计和施工，这样才能达到排水目的。通过水文地质勘察，查明补给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，而采用不同的构筑物，如盲沟、盲洞等。 由于斜坡土层(岩体)中埋藏有地下水，流人边坡变形区，产生了动水压力和静水压力，为减弱这种压力的作用，确保边坡稳定，可采用地下排水的方法。渗沟的作用是排除滑坡前缘的边坡土壤中的水，疏干边坡含水，同时对边坡的局部地段有支撑作用。其形状从平面来分有垂直的、分支的、拱形等几种。

　　对于水平钻孔的施工程序为：

　　首先，安装水平钻机于预定孔口位置并使之平整，按预定仰斜角度(一般l0 ～15。)调整机头，一般采用给来钻进，有利于泥浆排出，钻孔进尺宜比设计埋设渣水管长度适当加长。

　　其次，孔钻好后，将带孔眼(事先在管上部约四分之三范围均钻8mm的孔眼，以利进水，孔眼间距50mm，呈梅花状捧列) 60mm硬质塑料管外包一层土工布(防止孔眼堵塞)旋插入孔中，直至预定深度，定位时应注意使管无孔部分向下，以利排水。晟后，全组孔位全部完成后，为防孔口松动损坏，应及时用现浇混凝土或浆砌石以组为单位加以固定。

　　第二步：对桥墩(台)处局部设置锚索挡墙,对桥墩(台)进行保护，对于坡体上局部进行挂网喷锚治理，要求标本兼治。左图边坡挂网喷锚施工工艺流程。

　　第三步：还应该对该边坡进行变形观测,根据排水孔施工揭露的实际地质情况及变形观测情况,对该边坡进行近一步的分析研究工作。以获得更多的资料,然后根据这些研究结果资料再与业主共同协工放线及施工过程中如发现与设计存在较大误差时应及时通知设计及有关各方，以便及时调整设计商确定是否对该坡进行进一步的深部锚固支护。行挂网喷锚治理，要求标本兼治。做到信息化施工。

六．结论

　　1．众所周知，水是造成滑坡的一个重要因素，尽管青海省的年降水量少，但是这并不能说明滑坡的几率降低，边坡就不需要治理了。相反，从这一实例可以看到边坡的稳定与周围的环境密切相关，本工程由于地形的原因形成了一定的汇水区域，使水下渗对边坡造成一定的不稳定，需要治理。对于地质灾害改掉治标不治本的错误，应该找出可能造成将来不稳定的本质原因进行治理。本工程的治水为重中之重。

　　2．对于边坡滑坡的治理，仅仅依靠桩、喷锚、锚索等纯力学的方法阻止其变形运动和破坏，效果不太理想时。我们可以通过治水的方法，改变滑体内的物理力学性质。往往可以收到事半功倍的效果。

　　3．对于边坡的防治，要贯彻以防为主，整治为辅的原则。在选择防治措施之前，要查清滑坡的地形、地质和水文地质条件，分析滑坡性质及其发展阶段，了解滑坡产生的原因，以便“对症下药”，尤其是大型滑坡，整治工程量很大，技术上也很复杂，试图通过“减、挡、固”等方法阻止其变形、运动和破坏往往是困难的，而通过对水的防治，改变滑坡内在的物理力学性质，顺其自然，以柔克刚，反而能起到很好的作用。

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