一、引言
在公路的修建過程中,邊坡沿公路分布的范圍廣,對自然環境的破壞范圍大,其防護問題非常突出。為了滿足安全可靠和經濟合理雙重目標,在使用過程或施工過程中,路基出現失穩或顯示失穩征兆時,應該詳細調查地形、地質、水文條件,了解設計和施工等方面的問題,對坡體變化和滑動面情況進行及時的觀察,并進行必要的試驗,以便分析路基失穩的原因,從而制定出合理有效的防治措施。在防護的同時,還應注意保護環境和創造環境,采用適當的綠化防護方法來進行,使公路具有安全、舒適、美觀、與環境相協調等特點,從而產生可觀的經濟效益、社會效益和生態效益。二、公路邊坡防治方法
公路邊坡的治理技術發展很快,形式也越來越豐富,目前的防治方法主要有以下幾種:
1.排水工程
水的作用包括降雨、地表水和地下水三個方面的作用。邊坡失穩的發生大多與水的作用密切相關,這是因為水一方面增大了斜坡土石體的容重和降低了土石體的內聚力,另一方面還產生了動水壓力和靜水壓力,同時水還能溶解土石體中易溶物質,使組成斜坡的土石體成份和結構發生變化,從而導致邊坡失穩。因此在邊坡的治理中需要特別重視對水的處理,其主要目的為:降低滲透水壓力;減輕水對巖土體的軟化和對巖土體架構的分解作用;消減水的沖刷和浪蝕作用。排水工程一般包括地表排水和地下排水。它是指設置良好的地表排水和地下排水系統,做好攔截、疏干和排除滑動區域內外的地表水和地下水的工作,并采取防護措施以防止地表水滲入坡體或沖陶坡腳。排除地表水目的在于攔截、引離邊坡范圍外的地表水,使其不致進入邊坡區或不致滲入邊坡體內。地表排水以攔截和旁引為原則,常采用的排水工程措施有:邊溝、截水溝、排水溝、垂直排水井和急流槽等形式。排除地下水的目的在于降低孔隙水壓力,增加有效正應力從而提高抗滑力。常采用排水工程措施有:暗溝、滲井、排水孔、灌漿阻水滲溝等。
排水工程簡單易行且加固效果好、工程造價低,應用廣泛,但往往需要與其它的治理工程結合在一起,配套使用。
2.改變邊坡形態
邊坡失穩破壞通常是由于邊坡過高、坡度太陡所致。通過改變坡體形態,削掉邊坡一部分不穩定巖體,或增加阻止滑坡產生區的物質,使邊坡坡度放緩,提高其穩定性。常用的工程措施是減重反壓。這種措施主要是將邊坡頂部的土石挖除從而減小下滑力和在原堤腳處加設反壓護道以增大抗滑力,以提高邊坡穩定性。
該方法是一種經濟有效的防治邊坡失穩的措施,技術上簡單易行,效果明顯,并積累了豐富的經驗,但該方法整治效果的好壞主要取決于削減和堆填的位置是否得當,且該法對邊坡改造較大,擾動嚴重,不利于環保。
3.支擋與錨固工程
該防護措施主要包括擋土墻、抗滑樁、錨桿、預應力錨索、SNS柔性防護系統。
擋土墻是邊坡治理工程中最常見的一種技術手段,它位于失穩邊坡的前緣,借助于自身重量從而抵抗側向土壓力,防止墻后土體坍塌和增加其穩定性的建筑物。常見的擋土墻形式有:重力式、懸臂式、扶壁式等(如圖1所示)。在公路工程中,擋土墻可用以支撐路堤或路塹邊坡,防止水流沖刷路基,同時也常被用于處理路基邊坡滑坡崩坍等路基病害。擋土墻設計簡單,適用范圍很廣泛,但容易出現“越頂”現象,且設置位置具有局限性。
抗滑樁是一種大界面側向受荷樁,是承受側向荷載、整治滑坡的支撐建筑物。該方法是將一定規格的樁體埋入穩定的地層中,依靠樁及其周圍巖土體的相互嵌制作用,以承受由上部樁身傳來的推力。抗滑樁一般成群布置,多用于滑體厚度不大,剛度較大的情況,常沿垂直與滑體運動方向排列。在間歇型滑坡的靜止期進行抗滑樁施工,效果最理想。在布置時應合理排布,使兩樁間的滑體不至由于拱起作用從其間滑出,同時還應保證沿坡體不越過樁頂,以免產生次生失穩狀況。抗滑樁按其埋入情況可以分為以下幾種形式:全埋式樁、懸臂樁、埋入式樁、椅式樁、排架樁、剛架樁等(如圖2所示)。工程實踐表明,抗滑樁樁位靈活,施工方便,能迅速安全地解決一些比較困難的工程,但對于正在滑動的邊坡,應盡量避免采用抗滑樁。
錨桿、預應力錨索是常用的錨固工程,它是一種把受力拉桿埋入地層的技術。它可以充分提高巖土自身強度和自穩能力,增強滑動面上的抗滑力,從而獲得良好的穩固效果。
其工作方法是:在擬固定的巖體中鉆孔直到下部穩定基巖一定深度,在孔內插入錨桿,將其末端固定住,空口用錨頭栓死,并在錨體上涂一些防腐化的化學物質,鉆孔內的多余空間可以澆注水泥砂漿,以進一步固定錨桿。另外還可以采用預應力錨索手段,通過現場做抗拔試驗,保證其不至因把滑動面以下的穩定巖體拉裂,失去錨固效果。該防治方法布置靈活、能夠大大減輕結構自重,節約工程材料,但錨固段應置于穩定地層且該地層須適合灌漿。
SNS柔性防護是一種以鋼絲繩網為主要構件并以覆蓋和攔截來防治崩塌落石、風化剝落等邊坡坡面地質災害的柔性防護系統技術。該防護系統包括主動系統和被動系統兩大類型。主動系統是通過固定在錨桿和支撐繩上并施以一定預張拉的鋼絲網覆蓋在有潛在地質災害的坡面上,阻止崩塌落石的發生和活動范圍;被動系統是一種能攔截和堆存落石的柔性攔石網,由鋼繩網、固定系統、減壓環和鋼柱四部分組成,通過攔截的手段控制災害體的運動范圍。該防治方法工程量小、施工簡單、且不改變坡體形態和植被生長,但是多適合于方量比較小的邊坡或者僅對于崩塌類災害具有明顯效果。
4.生態護坡
生態護坡技術是在邊坡上種植植物,利用植物根系固著邊坡表層土壤以減輕水流沖刷,從而達到保護邊坡的目的。該技術是將巖土工程、生態學、土植物學等多學科結合成一體的綜合工程技術。生態護坡在首次成功應用之后便得到迅速發展,是今后公路建設發展的一種趨勢,它使公路具有安全、舒適、美觀、與環境相協調等特點。目前,生態護坡技術主要有鋪草皮護坡、植生帶護坡、三維植被網護坡、噴混植生護坡,以及與其它工程手段相結合的骨架植被護坡等方式。但同時也應注意到,由于該防護方法本身的強度較低,其改變或保護的只是坡面及其淺層,所以只有在邊坡本身穩定的前提下,植被護坡技術才可用于邊坡淺層的防護。
三、公路邊坡綜合治理
通過介紹以上幾種防治方法中不難發現,雖然這些技術能達到治理邊坡失穩的效果,但是每種方法都有其自身的特點和適用條件,而邊坡的失穩往往是受多個因素控制的,單單采用一種技術手段是難以有效地根治邊坡的失穩問題。因此在治理邊坡時,應詳細查明邊坡的各種工程條件,應用若干種工程手段,將其有機地結合,采用綜合治理方法對邊坡進行治理。
所謂綜合治理,是指以工程地質條件為依據,對邊坡治理采用多種技術相結合的方式,使邊坡在治理后既安全穩定,又經濟合理,在此基礎上邊坡的治理還應盡可能體現邊坡所在地方的地域特色,將這些因素糅合到邊坡的設計之中,重視社會人文因素。采用綜合治理方法使邊坡的防治工程不僅不違背邊坡治理的安全性、技術合理性及實施可能性的要求,還可以有效改善周邊環境和生態狀況,并且對當地旅游業和文化起到良好的宣傳推動作用。