路基边坡稳定性分析及防治措施

浅谈路基边坡稳定性分析及防治措施

摘要本文结合当前我国对路基边坡稳定性及防治措施的研究现状,对边坡的破坏形式及其影响因素以及定性分析、定量分析两种常用的边坡稳定性分析方法进行了分析;重点对减载,加载反压、排水,支挡,土质改良,以及综合治理等边坡稳定防治措施进行了探讨,对开展边坡的稳定及防治研究具有重要的意义。

关键词岩土工程;边坡稳定;边坡防治

中图分类号u41 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)24-0126-02

0 引言

在公路、铁路等基础设施项目的建设过程中都会出现边坡工程,而边坡的稳定性分析也是岩土工程中最重要的研究内容之一[1]。通常情况下,高速公路的路基都相当较宽、挖填开挖的土方较大,特别是某些内陆山区的高速公路建设,高填深挖的路基边坡普遍存在,

加之我国公路边坡防护研究起步较晚,很多问题有待进一步研究和探索。如何选择合理、经济的边坡防治方案,开展边坡的稳定及加固研究,具有重要的理论价值和工程指导意义。

1 边坡的破坏形式及其影响因素分析

1.1 边坡的破坏形式

1) 滑坡:部分边坡岩石、土体在自身重力作用下沿着某一特定的软弱面(带)整体性地缓慢向下移动的现象,通常可分为蠕动变形、滑动破坏和逐渐稳定3个变化阶段。

2) 崩塌:局部的岩(土)块整体脱离边坡母体,突然从较陡的边坡上崩落下来,并顺着边坡表面翻转、跳跃,最后全部跌入、沉积在边坡底部的现象,称为崩塌。

3) 剥落:路基边坡的表层岩体、土体在长期遭受风化、雨水冲刷以及自身重力作用下,部分岩块、土屑逐渐沿着边坡下跌、滚落,并最终沉积在坡底的现象,即为剥落。

1.2 影响边坡的稳定因素

一般情况下,边坡稳定性的主要影响因素有场地地层岩性与地质构造、地质水文条件、地貌变化,突然发生的地震作用、强降雨天气等自然因素[2];以及边坡工程的不合理设计、施工或正常使用过程中突然加载,大量水体渗入等人为因素。

2 边坡稳定性分析的方法

2.1 定性分析

边坡稳定性的定性分析,主要是通过工程场地的地质勘察,对可能对边坡稳定性产生影响的主要因素,边坡可能发生的变形破坏方式以及边坡失稳的力学机制原理等进行分析和预测,对已经产生较大变形的地质土体的变形原因及其变形发展过程进行分析,从而给出待评估分析的边坡一个关于其稳定性状况及可能产生的变形破坏趋势的定性说明和分析。

2.2 定量分析

关于边坡稳定性的定量分析,可分为不确定性分析与确定性分析两种分析方法。其中确定性分析法主要包括有数值分析方法和极限平

衡分析法;通常使用的不确定性分析法则主要有模糊综合评价法、可靠度分析法、灰色系统评价法等。

3 边坡稳定防治措施

3.1 减载

边坡减载措施主要包括削头减载和削坡减载两种减载方式。削头减载方式是将边坡上部一定区域范围内的边坡土体或岩体削掉,以降低边坡坡体的有效高度;削坡减载方式是将边坡坡度通过削坡去土的形式逐渐放缓。这两种边坡减载的措施都能有效减小容易引起边坡可能发生滑坡破坏的下滑力。一般情况下,因为经常受到路基附近建筑物的影响制约,边坡坡度受到严格控制,通过放缓坡度的削坡防治措施难于实现,而削头减载措施受到制约较少,应用相当较为普遍。

3.2 加载反压

对于由边坡前缘失稳引起的牵引式滑坡破坏,可通过在滑坡坡体前缘修建相应的片石跺进行加载反压,有效增加抗滑坡体部分自身土重,使容易失稳的滑坡体获得新的稳定平衡。

3.3 排水

边坡排水主要包括坡表排水和坡内排水,其目的是将边坡表面水流截流排泄,并把滑坡体内的地下水引出坡体,有效减少滑坡体内因长期的水理作用而失稳的现象。相关研究表明:绝大部分滑坡破坏是由于过于集中的水活动(如表破地表水、坡内地下水和雨水冲刷作用)引起的,所以,进行路基边坡的排水防治十分必要。

3.4 支挡

1)抗滑挡土墙:对于一般中小型的边坡滑坡区段,可通过设置相应

的抗滑挡土墙或片石跺的方式进行边坡的支挡防护加固,其中重力式挡土墙应用最普遍;对于大型的滑坡防治,应结合实际情况对加

筋土挡土墙、锚定板挡土墙及预应力锚杆、锚索挡土墙等防治措施进行选择采用。

2)抗滑桩:对于部分中、深层滑坡,在用抗滑挡墙难以治理的情况下,可选择采用抗滑桩进行边坡治理。抗滑桩是通过加强坡体承受侧向荷载作用以防治滑坡发生的支撑物,它穿越边坡滑体进入滑床一定深度后进行锚固,获得抵抗滑坡推力的足够抗力作用[3]。采用抗滑桩进行边坡加固的主要工作原理,是凭借桩身与周围岩石或土体产生协同作用,将边坡滑体产生的推力通过抗滑桩传递到滑动面以下的稳定滑床地层,利用滑床地层提供的强大锚固作用和产生的抵抗反力来平衡掉边坡滑体的下推力。边坡加固工程中采用的抗滑桩,其桩身承受的外力主要是来自桩后土体的边坡下滑推力,其次是来自桩身前面的土体抗力。

3)框格防护:框格防护是用浆砌块石、混凝土等建筑材料,在边坡表层土体上形成牢固的骨架,能有效地防止边坡坡面在雨水长期的冲刷作用下形成冲沟,同时也显著提高了边坡坡表的粗度系数,有效

减缓了雨水的流速。边坡进行框格防护后,雨水的冲刷一般仅局限在框格的内部范围内,若采用种草防护与框格防护相结合的综合治理方法,能大幅提高其防护效果,同时也美化了水利、公路、铁路等

设施的边坡环境[4]。

框格防护一般多用于水利、公路等设施基础的下边坡区域,作为边坡支护辅助性的防护措施,除对边坡具有一定的防护支护作用外,还有对公路外观的美化效果,特别是在互通立交的公路边坡支护中应用最普遍。近年来,公路、铁路等基础设施的建设对周边环境的影响问题越来越被重视,因此框格防护形式应用越来越普遍。

4)封面防治:封面护坡主要包括抹面、捶面、喷射混凝土、喷浆等防治形式。

(1)抹面防护、捶面防护的边坡加固方式由于其使用时间较短,在公路、铁路的边坡防治中应用较少。但当公路、铁路等设施基础设置较低时,采用抹面、捶面等防护形式再合理地掺加适当的草籽,既能起到工程项目建设施工期间的边坡防护作用,在后续的正常运营使用期间也能起到良好的防护和绿化效果,在今后的城郊公路、铁路项目建设中可作相应的推广应用。

(2) 喷射混凝土与喷浆防护的边坡防护方式适用于边坡易风化、裂隙较严重和节理发育程度较高、坡面平整性差的岩石边坡,进行防护的主要作用是尽量封闭边坡岩体存在的裂隙,阻断雨水及坡面流水的流入、渗入路径,从而有效阻止岩石裂隙中侧向水压的不断渗透,防止边坡岩石在工程建设后继续风化,以及边坡不发生岩石崩坍、落石等现象。在公路、铁路中应用较广泛的封面防护措施是喷射混凝土。喷射混凝土这种防护措施要求在混凝土内设置菱形钢筋网或高强聚合物土工格栅,并通过相应的锚杆锚固措施将其固定于