路堤边坡（精选5篇）
路堤边坡 篇1
1 概述
公路路基是路面的基础, 它承受着本身岩土自重和路面重量, 以及由路面传递而来的行车荷载, 是公路的承重主体。路基应有足够的强度、稳定性和耐久性。路基边坡病害是路基常见的病害之一, 处理不当, 对路基的稳定性构成重要影响。路基边坡的常见病害是滑坡、表面溜坍、坍塌、崩塌、风化剥落、落石、错落、冲沟等。一旦发生路基边坡病害:一方面破坏植被, 影响环境;另一方面造成交通中断, 影响公路正常运行, 带来重大经济损失。如今, 随着经济的快速发展, 我国的公路建设里程取得了长足发展, 公路等级逐渐提高, 随之出现了高填路堤和深挖路堑的路段。因此, 对边坡病害进行预防、治理显得尤为重要。
2 路基边坡病害类型及表现形式的分析
构成路基边坡病害类型有:路基边坡滑坡、边坡溜坍、边坡坍塌、边坡坍塌、风化剥落以及边坡冲沟, 其表现形式为:
2.1 路基边坡滑坡
滑坡是构成公路病害之一, 滑坡一方面给行车安全带来隐患;另一方面影响公路的正常运营, 甚至掩埋公路、中断交通。因此, 需要对滑坡进行预防和治理。
滑坡的产生。滑坡是一种地质现象, 在重力作用下堆积层沿着滑动面向下整体滑动。
滑坡的形成。形成滑坡的原因比较复杂, 主要有: (1) 自然条件方面。主要表现在:土质较差、地质构造复杂、风化严重、岩性松软等工程地质条件恶劣, 降雨量偏大、冰冻、温差大等气候条件恶劣, 地下水位较高等。 (2) 边坡设计不科学。施工前地质勘探不到位, 断面和边坡取值不符合设计要求, 边坡设计不符合当地的地质结构, 以及边坡的防护、加固和排水设计的不合理。 (3) 因工程需要, 对边坡进行了深挖路堑处理, 地质结构遭到破坏。 (4) 施工现场的土壤中含水量变大, 导致掩体体积膨胀, 进而产生膨胀力, 造成滑坡。 (5) 公路投入使用后, 后期公路维修、保养乏力以及检测不到位等。另外, 施工过程中工程质量不合格, 操作不规范, 使用大型爆破等。
2.2 边坡溜坍
对于黏土性质的土壤容易发生边坡溜坍, 其危害表现为:发生边坡溜坍, 造成侧沟堵塞, 甚至掩埋线路, 破坏整个边坡。根据多年的现场勘测和调研, 边坡溜坍主要表现形式为:第一经过长期阴雨和暴雨侵袭后, 黏土质边坡表层土的含水量增大, 降低了边坡的抗剪强度, 使边坡失去稳定性, 进而发生溜坍;第二施工过程中采用黏土将边坡表层进行覆盖, 导致地表水和地下水同时对表层的黏土进行双重影响, 产生溜坍。
2.3 边坡坍塌
坍塌对边坡的危害持续时间比较长, 首先在堑顶表面出现裂纹, 然后逐渐扩大, 当边坡裂纹达到一定规模, 在外力 (如地表水和地下水的侵袭以及车辆在行车过程中的震荡等) 作用下, 沿着边坡发生坍塌。边坡发生坍塌遵循一定的规律:边坡坡度陡于天然休止角, 大坍塌前, 常有局部的小坍塌发生, 虽然坍塌移动没有固定的面, 但坍塌体一定是临空的, 当发现岩层或土层的休止角与边坡坡度相近时, 为了规避行车事故, 要进行提前预防。
2.4 风化剥落
所谓风化剥落是指, 在风吹日晒雨淋的作用下, 表面的涂层或岩层从边坡上剥离下来。对处于岩质、黄土路堑地带的边坡以及软硬相接的松软层容易发生风化剥落。风化剥落发生的初期通过对路基进行维修和养护就能解决, 对行车影响不大, 但如果继续恶化将破坏边坡的稳定性。
2.5 边坡冲沟
在汇水集中区或高填路段容易发生标牌边坡冲沟。施工过程中, 因设置急流糟的位置或间距不合理, 边坡压实不到位, 防护形式不科学, 边坡土质比较恶劣等, 都会造成边坡冲沟。
3 路基边坡病害的防护与治理
为了确保行车安全, 对一些存在变形和有可能发生变形的边坡, 要进行及时有效的防护和治理。
根据路基坡面病害的成因和发展, 需要对发生病害的坡面进行相应的治理和维修。边坡防护和维修过程中, 按照“实用、经济、美观”的施工原则, 以“为行车服务”为最终目的, 在实用的前提下, 尽力降低维修和防护的成本, 对边坡进行防护追求“恢复自然, 绿色通道, 生态防护, 水土保持, 经济美观”人与自然和谐相处的境地。边坡的维修和防护方法可以分为三类:植物防护、圬工防护、综合防护。
3.1 植物防护
在边坡维修和防护的过程中, 确保边坡稳定的同时, 尽力恢复和保护生态环境, 进行防护类型选择时, 通过种草、铺草皮、植树的方式对边坡进行植物防护。通过种草的方式有利于固定边坡, 保持边坡的稳定性。对于被雨水冲刷不严重并且有利于植被生长的路堤与路堑边坡坡面, 选择适宜于当地土壤和气候条件的、根系发达、叶茎低矮、多年生的草种对边坡进行防护和维修。在种草过程中通过撒播法、喷播法和行播法等方法, 将草植于40cm的表层土中。对于需要迅速绿化的土质边坡, 通过平铺式、叠铺式、方格式、卵石方格式的方式将草皮铺置在需要维修和防护的边坡上。在铺种草皮的过程中, 先对边坡的坡面进行整平处理, 然后将边坡拍平, 最后对草皮进行错缝式铺种。另外, 为确保草皮的成活率, 草皮应随采随用, 在夏季或旱季进行铺种作业时, 草皮铺设后应经常洒水, 保证坡面湿润, 提高草皮的成活率。对于土质边坡和膨胀土边坡, 将植灌木与种草、铺草皮进行配合使用, 保证坡面形成更良好的防护层, 灌木种植过程中, 应将灌木植于1:1.5或者更缓的边坡上, 或在堤岸边的河滩上, 通过种植灌木降低流速, 促进泥沙的沉积。灌木对边坡的土质要求比较高, 对盐渍土经常浸水、经常干旱的边坡及粉质土地带的边坡不宜采用植灌木方式进行边坡防护维修。
3.2 圬工防护
通过圬工方式对边坡进行防护时, 只要对圬工进行科学设计、严格施工, 圬工防护在稳定风化岩石边坡方面防护效果非常好, 能够有效防治岩石进一步风化和碎落, 圬工防护形式主要有:抹面、喷浆、干砌片石护坡、护面墙、捶面、混凝土预制块、抹墙、勾缝、灌缝、导混构造物。抹面主要使用于各种易风化但尚未风化、无剥落的岩石边坡。其坡度不限, 但须无地下水且坡面干燥的路基坡。具体步骤为:在路基边坡上将石灰和炉渣的混合土以及水泥、石灰、炉渣的混合土或者水泥砂浆进行摊平处理, 然后经过压实、提浆、抹光工序后形成防护层。喷浆和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石挖方边坡。进行喷浆防护时, 首先对坡面不稳定的土、石在喷浆前进行处理;然后根据山体的实际情况确定合理的喷浆的次数和喷浆厚度, 一般喷2~3次, 厚度1~3cm, 喷射时要保持喷射周到均匀, 喷浆2~3小时后进行养护;最后防止水渗入, 对边坡顶部和周围进行密封处理。护面墙的防护方式主要有实体、窗孔式、拱式等。利用防护墙进行防护时, 挖方边坡控制在1:0.5的范围内, 对于封闭的各种软质岩层、破碎的挖方边坡以及易受侵蚀坡面的土质边坡, 根据边坡的实际情况选择合适的防护类型。对于易受水流侵蚀、软质岩石剥落严重以及周期性浸水和受水流冲刷较轻的河岸或水库岸坡易于采用干砌片石进行防护。总之, 进行圬工防护也存在弊端是:工程造价较高, 视觉效果不如植物防护好, 从环护角度看, 在边坡维修和防护过程中需要慎重考虑圬工防护方式。
3.3 综合防护
在防护过程中, 通过吸取植被防护和圬工防护的优点, 并对两种防护方式进行综合, 在完成边坡维修和防护的前提下, 一方面美化公路沿途景观;另一方面又能稳定路基和保护环境。所以说综合防护是一种应用前景非常广泛的形式。综合防护主要有:混凝土网格中空植草、土工合成材料种草、植物、圬工材料种草。
4 结语
综上所述, 维修和防护路基, 应对路基病害成因进行详细分析, 在此基础上, 选择适宜的方法对症整治, 而选用何种路基边坡防护方案应根据公路等级、当地的自然环境、地质环境、边坡的实际情况等进行综合考虑, 科学设计、合理布局, 采用经济适用的防护施工措施, 严格把关, 对每一道工序的施工质量进行严格控制, 确保公路的安稳、高效地运营, 同时加强公路建设与环境建设的协调发展, 保持生态环境的相对平衡。
摘要：本文首先对公路路基边坡主要病害的形式与成因进行了分析;然后介绍了各种防护形式及其防护效果与特点;最后, 根据上述分析并结合实际工程效果, 提出了公路路基边坡防护工程设计中应该遵循的原则。
关键词：路基边坡,边坡病害,边坡防护,防治原则
参考文献
[1]庄国林.浅析高速公路高路堤边坡加固治理措施[J].价值工程, 2010 (09) .
[2]陈增新.高速公路高边坡加固的设计方法[J].中国科技信息, 2008 (13) .
[3]黄志刚.加强公路边坡稳定性的措施分析[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (06) .
高速公路高路堤边坡加固治理措施 篇2
高速公路边坡失稳的问题主要是指在气候、水文、地质的环境影响下以及人类活动的影响等的综合作用下, 公路沿线所发生的一系列对公路正常运行所产生的一系列影响的病害问题。对于高填方路堤, 导致路堤顶面、基层和路面纵向开裂的原因是综合性的, 包括对膨胀土高填方路堤的复杂性考虑, 分层填土压实的工艺不够合理, 岩性边坡处理不当, 岩溶发育, 再加上外部条件 (如施工周期内的降雨和车辆超载等因素) 的共同作用, 导致了路堤膨胀土的物理力学性能劣化, 填土含水量高, 压实度不够, 路堤施工完成后的工后沉降较大。由于包边土和内部填土沉降不均匀, 裂缝首先沿两种土边界规则出现, 这种裂缝如不及时治理, 雨水会大量沿裂缝下渗, 进一步造成路基的不均匀沉陷和路基路面对应位置裂缝的发展, 进而影响到边坡的稳定 (如边坡塌滑、崩裂等) , 危及行车安全。
2 高路堤边坡加固治理措施
2.1 预应力锚索框架梁联合加固法
1) 材料和机械设备选择。
预应力锚索采用直径中Φ15.4 mm高强度、低松弛预应力钢绞线, 强度1 860级, 要求钢绞线顺直、无损伤、无死弯。钻孔机械可采用QZ100型潜孔钻机, 建议采用福仁牌自钻式锚杆可实现钻孔、注浆、锚固等过程的一体化施工, 锚具采用QM15-4型。
2) 主要施工工艺。
①钻孔:一级台阶水平钻孔穿透路基宽度, 二级台阶以下按照倾角300斜向钻孔。在钻孔前, 首先确定锚固孔的孔位和孔距, 打入标桩, 标明钻孔编号, 孔位偏差不>100 mm。钻机安装时直于坡面, 倾角偏差不超过2°并确保钻机的稳固, 开钻前应仔细检查孔位、孔距和偏角, 确保孔位的正确性。钻孔时采用无水钻进, 钻进过程中应对每孔的进尺速度、地下水情况及一些特殊情况做现场记录, 如遇塌孔, 应立即停钻, 进行固壁灌浆处理, 注浆36 h后方可重新钻进。钻孔过程中还应及时测量孔深和倾斜情况, 发现倾斜应及时纠正。考虑到沉渣的影响, 实际钻孔深度应比设计长度大0.4 m左右, 成孔后利用高压空气 (0.2～0.4 MPa) 进行清孔。②锚索制作与安装:锚索采用4根Φ15.4 mm高强度、低松弛预应力钢绞线制作而成。锚固段应除锈、除油污, 按照要求绑扎架线环。自由段除锈后, 涂抹黄油并立即外套波纹管, 两头用铁丝扎紧, 并用电工胶布缠封。③锚索孔注浆:锚索孔内采用425#水泥配置的1:1的M30水泥砂浆, 水灰比0.45, 砂浆强度不<300 MPa, 采用从孔底到孔中的返浆式注浆, 注浆压力不低于0.25 MPa。注浆前浆液应充分搅拌, 现搅现用, 当孔内浆液初凝后应及时进行二次注浆以保证注浆饱满。④框架梁施工:框架梁采用C25钢筋混凝土现场浇筑, 浇筑时预埋QM锚垫板及孔口PVC管, 每片框架梁 (12 m) 应整体浇筑, 一次完成, 两片梁之间设置2 cm的伸缩缝, 缝内用沥青麻筋填塞。⑤锚索张拉锚固:当框架梁达到设计强度后, 可进行预应力锚索的张拉和锁定。张拉分5级两次进行, 即按照设计吨位的20%、40%、60%、80%、100%、110%进行张拉, 其中前三级为一次张拉, 一次张拉完毕后5 d进行二次张拉, 超张拉110%后锁定。张拉完毕后留30 mm长的钢绞线, 其余截去, 采用C25混凝土及时封闭锚头坑。⑥现场试验:为了确定锚索的极限承载力, 验证锚索设计参数和施工工艺的合理性以及工程质量, 现场需进行锚索的抗拔试验, 试验结果应满足相关要求。
2.2 路基路面防排水
考虑到膨胀土路基填土受水的影响较大, 必须进行路基路面的防排水处理, 重点做好以下3个方面:①检查路堤边坡和路面的原有排水设施的情况, 如排水沟的沟通情况、路面横坡的坡度等, 在对路堤、路面进行加固处理前或过程中, 应在滑坡外围设截水沟, 在滑坡体内修建排水系统, 最大限度地减小地表水作用, 在滑坡后缘植树造林, 减小降雨入渗强度和防止后缘水土流失;②路面裂缝开裂严重处建议铲除沥青混凝土层, 在水泥稳定粒料基层上铺一层土工布以防治雨水通过裂缝进入到路堤填土内部;③做好沥青混凝土路面裂缝的修补工作。
2.3 沥青路面裂缝修补
路堤边坡 篇3
关键词：边坡,滑坡趋势,注浆加固,土钉
1 工程概况
郴州市郴江大道路堤边坡位于郴州市郴江大道沿郴江河单面路堤的北段, 与郴州市职业技术学校隔道相对。该场地原始地形地貌为河流冲积一级阶地, 地势低洼。因修建郴江大道, 将此低洼段高筑填土形成临郴江河长达数百米的单面路堤。原路堤边坡坡高约14米 (坡脚起算点自河堤挡土墙顶部) , 路堤施工是控制边坡坡度高宽比为1:1.5, 路堤施工时设有土工栅格。
现路堤遭受破坏较严重, 主要表现为坡腰土体微隆起及坡顶出现张拉裂缝。滑坡严重部位土工栅格破坏, 前沿坡舌延伸至河堤挡土墙并全覆盖挡土墙顶, 后沿滑坡陡坎已至仅距郴州大道辅道路沿石2.50米处。滑坡体岩土物质组成为素粘性土混少量硅质碎石、砾石, 坡面无植被, 雨水直接下渗, 致使坡面表部土体饱水呈软—流塑状。边坡目前处于不稳定状态, 存在滑坡危险, 严重威胁边坡上部郴江大道的道路交通安全。
2 工程地质条件
2.1 地层情况
该场地根据其地质年代、成份成因、物理力学性质的不同自上而下分为二层, 分述如下:
2.1.1 素填土 (Q4ml) :杂色 (灰褐色、黄褐色、棕黄色、棕红色) , 成份以粘性土为主, 中上部混入少量碎石、砾石 (砾石成份为强风化硅质岩) 及强风化泥质叶岩岩块。本填土经分层压实多呈硬塑粘土状, 局部呈可塑粘土状, 较密实均匀, 稍湿, 压实度较好, 但遇水易散, 易软化。本层分布稳定, 厚度约14.00米。该填土构成了路堤的全部填料, 系郴州大道修建时山体剥出部分经机械搬运碾压而成, 其原始岩土组成为二叠系当冲组强风化硅质岩、泥质叶岩及其风化成粘土状的第四系覆盖物。
2.1.2 粉质粘土 (Q3al) :灰黄色, 成份以粉质粘土为主, 局部表现为粉土或粘土, 顶部含少量植物根系, 湿, 呈硬可塑状态, 较密实, 钻探未揭穿该层。
2.2 水文地质条件
场地地下水主要赋存方式为填土层的孔隙水, 填土渗透性差, 为相对隔水层。因坡面植被欠发育、且坡面土体为粘性土混少量碎石、砾石及强风化泥质叶岩岩块层, 遇水易散、易软化, 地表降水易造成水土流失。地下水位埋深大于10.5米。由山体高处向四周径流, 汇聚排泄于郴江河。地下水对砼及金属材料不具侵蚀性。
3 滑坡原因分析
经综合分析和论证, 认为主要有以下两方面原因使得郴江大道 (路堤) 滑坡:
3.1 近期为湖南的雨季, 降雨频繁, 而素填土遇水易散、易软化, 地表降水易造成水土流失, 雨水下渗增加了滑体自重, 这些造成岩土体环境地质条件的改变和地下水条件的改变, 直接导致了岩土体抗剪强度指标值的降低, 从而出现滑坡现象。该边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡, 郴江河堤挡土墙未出现明显变形, 目前滑坡主要是以浅层小滑移及堤边土流失为主, 滑动带土体为素填土层。
3.2 在查阅《郴州市郴江大道工程施工图设计第一册》和《郴州市郴江大道工程施工图设计第三册》中发现原设计边坡为两级1:1放坡, 但在现场踏勘调研发现边坡为一级放坡, 即从挡土墙顶到坡顶, 坡高大, 坡度陡, 降低了边坡的稳定系数, 这也是产生滑坡和崩塌的原因之一。
4 治理方案
针对滑坡原因一, 雨水的渗入使得土体物理力学性质降低, 需通过注浆改良边坡土体。从郴江大道的辅道到边坡挡土墙, 每隔2.0米设置一排注浆孔, 梅花形布置 (具体见图1) , 钻孔孔径为φ50 mm, 采用无水干钻工艺施工;铅直钻孔, 注浆孔孔底标高与边坡挡土墙底部标高一致。注浆压力0.2~1.0 MPa, 在注浆过程中, 发现漏浆应及时处理, 当地面隆起量过大时, 应停止注浆。
针对滑坡原因二, 需提高边坡的稳定系数, 采用在坡面设置土钉, 土钉间距为1.6×1.6m (竖直间距×水平间距) , 土钉长度12~18米。共布置8排土钉, 与水平面成15°入射, 其中第一排土钉距地面0.6m, 往下每隔1.6米布置一排土钉 (具体见图2~图4) 。设置排水孔, 间距为3×3m, 梅花形布置。
5 结论
5.1 单独采用土钉不易达到治理目的。采用注浆改良和提高土体的物理力学性质, 结合土钉加固, 本工程边坡已得到妥善处理, 将工程安全事故的影响和损失减至最少。
5.2 水是诱导边坡产生滑坡的重要因素之一, 渗入坡体的雨水在坡体内滞留, 危害相当大, 久而久之, 会使防护失效。所以应该增设泄水孔, 排出坡体内积水。
5.3 滑坡治理的成功实践表明, 采用注浆法加固浅层土体行之有效, 经注浆加固后边坡表层岩土体的力学性质得到明显的改善, 有利于边坡的稳定。经压力注浆加固后, 阻止了边坡滑动机制的初期形成与发展。
参考文献
[1]程良奎, 张作, 杨志银.岩土加固实用技术[M].北京:地震出版社, 1994.1-275. (Cheng Liangkui, Zhang Zuomei, Yang Zhiyin.Ground Anchorages Technique[M].Beijing:Earthquake Press, 1994.1-275.
路堤边坡 篇4
随着我国公路工程建设逐步从东部平原向中、西部山区转移,高填路堤的安全性问题日益突出而受到广泛研究。高填路堤的安全性主要包括边坡稳定、地基稳定和变形稳定三个方面[1]。三者各有侧重而又相互关联相互渗透的;前两者往往关乎路堤的承载力、具有突发性而第三者相对是影响工程的正常使用而时间上具有缓变累积、量变到质变的特性。其中边坡稳定性问题是其中的核心纽带,同时也是工程实际中出问题最多、最常见和危害最严重的,因而往往受到重点关注。
狭义的路堤边坡是指人工填筑形成的填筑土边坡,其稳定性往往可以通过设计边坡形态(包括填土高度、路堤边坡坡比、地基倾斜角等),控制填土质量,进行坡面防护等措施加以保证。研究表明[2,3,4]:边坡形态中地基倾斜角对路堤边坡稳定性影响最大,填筑土高度次之。
工程实际中的高填路堤边坡破坏,往往是由于高填路堤所处地基由于各种因素导致承载力不足、变形过大而带动整个路堤边坡失稳。此时,传统的将填筑路堤简化为上部荷载,对地基土中任意一点的应力状态进行分析的地基稳定性验算的方法显然也是不够全面[5]。故本文基于工程实例,将人工填筑土层与地基土层整体地质建模,进行边坡稳定性分析。在各因素参数敏感性分析的基础上,结合现场路堤边坡变形破坏特征调查结果,综合得出边坡失稳机理,进而指导分析其处治措施。
1 原理方法和工程背景
1.1 边坡稳定性分析方法
边坡稳定性研究历史已有100多年的历史,随着工程实践的进行,特别是科学技术的发展进步,先后涌现了大批广泛接受的研究方法,分为确定性分析方法和非确定性分析方法两大类,其中前者又包括定性分析、定量分析。定性分析方法有自然历史成因分析法、工程类比法、图解法、优势面理论法、关键块体理论法、专家系统法;定量分析方法主要有数值模拟法和极限平衡法;不确定性分析方法则有可靠度分析法、模糊综合评价方法、灰色系统评价法、人工智能法、神经网络法等等[6,7,8,9,10,11]。
上述方法之中,各有优缺点,定性分析简便快捷并偏向于地质模型分析,是早期工程建设常用方法,但不能满足日益复杂的工程需要;定量分析中的极限平衡法往往采用垂直条分法(如图1所示),具有概念明确,力学原理清晰,分析思路易于理解和掌握的特点的且其计算结果是表达边坡稳定性状态的安全系数(FOS factor of safety,如式(1)所示),因而是最为广泛应用的方法之一[12],并被纳入规范推荐方法[13],而数值模拟法是随着计算机技术发展而日益流行的方法,其能模拟考虑到工程体实际的受力状态和性能,因而能较逼真地构建复杂的三维地质模型[14]并同样能通过强度折减法(式(2))得到安全系数[15];不确定性分析方法,则是考虑到了现场情况的复杂性和多变性,是对实际情况更多影响因素的考虑模拟和综合评价[16],但由于其模拟过程和结果往往难以理解而大多运用于学术研究方面而工程实践中直接应用较少。本研究采用目前应用最为广泛的极限平衡法进行计算。
式中:Fs为边坡安全系数;Mr、Ms为边坡抗滑力矩、滑动力矩;c为凝聚力;l为滑弧长度;N为法向力(Wcosα);φ为内摩擦角;W为土条的重量;α为土条底面中点的法线与竖线的交角。
式中,c、φ、t;c'、φ'、t'分别为岩土体折减前后的黏聚力、内摩擦角、抗拉强度。
1.2 工程背景
某高速公路高填方路堤段左侧为四级填方边坡,边坡高度32 m,由顶到底坡率依次为1∶5、1∶5、1∶1.75、1∶2,路堤中心填高19 m。设计将原始地面软弱粉质粘土层进行换填,并打入8 m碎石桩进行地基处理,设置0.5 m垫层之后再分层强夯填筑碎石路堤。路堤填筑到设计标高之后,现场持续一周强降雨之后,高填路段护脚强出现裂缝,沉降缝处墙身明显变形外移。路堤涵洞洞身、两端八字墙等部位均出现不同程度沉降、侧移,填方边坡衬砌拱出现裂缝,右侧涵洞排水沟有水流进入,左侧未见水流排除,路堤左侧民房开裂、坡脚马路“波浪式”变形(图2所示)。
滑动剖面地质情况如图3所示:滑动方向为80°、基本与线路走向垂直;原始地面坡度较缓,20~25°。填筑土以下依次是:粉质粘土夹碎石层,可塑,6~16 m厚;全风化和强风化砂质泥岩风化层,总共厚度8~14 m;以下是中风化砂质泥岩,夹含煤的炭质页岩。
综合室内试验、工程经验及滑面参数反演成果获得岩土体主要参数范围如表1所示。
2 失稳机理分析
2.1 分析模型
为分析出边坡失稳机理,对影响其稳定性的各项因素进行敏感性分析,这些因素主要包括岩土体性质和降雨。由于填筑的是碎石土粗颗粒,施工过程中遭遇持续强降雨时,雨水可通过颗粒间空隙渗入路堤内,从而形成孔隙水压力,对边坡会产生重大不利,分析模型如图4所示。
2.2 分析结果
按图4模型通过设置不同的水位,并按照表1设置不同岩土体参数,然后进行边坡稳定性计算,得到不同水位或参数值的边坡安全系数,其中天然状态和饱和状态之间中间值(50%)对应边坡最危险滑动面结果如图5所示:最危险滑面位于覆盖层与基岩交界面;滑面后缘位于坡顶,而剪出口位置也正处于坡脚公路“破浪式”变形区域后缘;边坡最小安全系数为1.054,表明边坡处于欠稳定状态,说明即将破坏。总体来说,模拟结果与实际情况基本相符。
不同参数值对应边坡安全系数结果如图6所示,可以看出各因素对边坡安全系数影响差异较大:水位变化影响最大,安全系数变幅达到0.5,且水位达到粉质粘土夹碎石层顶时边坡安全系数即小于1;各岩土体中,粉质粘土各参数影响最大,其次是填筑土,而基岩几乎无影响;同一土体各参数中,摩擦角影响最大,其次是内聚力、容重。
同时,各岩土体参数由天然状态(100%)到一般含水状态(50%),边坡安全系数始终在1.05~1.15之间,说明边坡在正常工况和一般降雨工况下都是处于基本稳定状态;而仅当粉质粘土夹碎石土强度参数降低到饱和状态时,边坡才会安全系数才小于1.0而处于不稳定状态。
综合分析结果,并结合现场情况,可以得出:
1)天然边坡是处于基本稳定状态,填方之后持续的强降雨导致坡坡内水位抬升、岩土体参数降低是滑坡失稳的直接原因;
2)滑坡失稳从沿粉质粘土夹碎石层沿基岩界面顺层滑动,并从坡脚15 m左右挤出,即其失稳机理。
3 处治措施分析
3.1 分析模型
通过滑坡失稳机理分析结果,并结合现场实际情况,拟定对该高填路堤滑坡采取单排抗滑桩的处治方式,桩长嵌入中风化基岩,结合所在剖面地层情况,桩长设为30 m,而对于布桩位置、桩间距及桩尺寸存在还需优化。故本节拟采用如图7所示模型:单排桩位置有距离坡脚5、10 m两种情况,桩间距2~10 m(0%~100%,50%=平均值=6 m),单桩抗剪强度200~1 000 t(0%~100%,50%=平均值=600 t),且首先分析抗滑桩对上节分析所得的最不利滑面支挡效果。
3.2 分析结果
按图6模型通过设置水位,并按照表1设置天然状态岩土体参数进行计算分析。指定滑面安全系数随桩参数变化结果如图8所示,可以看出600 t抗剪强度、6m桩间距的抗滑桩支挡作用下:5 m和10 m位置支挡边坡的指定滑面安全系数分别为1.293、1.304;相同桩间距和桩强度参数时,10 m位置设置桩的安全系数比5 m略高,因为对于指定滑面,10 m距离剪出口更近,支挡效果更明显。
为充分研究抗滑桩支护之后,边坡受力状态发生改变,相应潜在滑动面也有可能变化,故再分别全局搜索最危险滑动面,结果如图9所示:5 m设置和10 m设置抗滑桩边坡全局安全系数分别为1.155、1.223;边坡最危险滑动面均发生了变化,不同的是最不利滑动面仍穿过5 m位置抗滑桩而未穿过10 m位置抗滑桩,这就直接导致了即使减少抗滑桩间距(或增加强度)边坡全局安全系数仍不会发生改变;由此角度讲5 m位置设置抗滑桩更为安全合理。
5 m位置设置抗滑桩后,边坡全局安全系数随桩参数变化结果如图10所示,可以看出如果以1.3为安全系数设计标准[17],600 t强度桩间距需小于2.8 m,对应每米间距强度214 t,故建议每米间距桩强度需大于250 t。
4 结论
1)天然状态下高填路堤边坡是处于基本稳定状态,填方之后持续的强降雨导致坡坡内水位抬升、岩土体参数降低是滑坡失稳的直接原因。
2)滑坡失稳机理为填筑路堤、粉质粘土夹碎石层在其与基岩交界面顺层滑动,并从距离坡脚15 m左右挤出。
3)处治方案分析表明距离坡脚5 m设置抗滑桩比10 m位置设置更为安全合理,且抗滑桩每米间距强度应大于250 t。
摘要：高填路堤稳定性已成为制约山区高速公路建设的重要因素。以某失稳高填路堤为工程背景,基于将填方路堤和原始地基作为整体边坡考虑的基本思路,根据现场调查、勘察成果,构建典型地质剖面模型,通过极限平衡条分法,对边坡稳定性的影响因素,如水位、岩土体重度、内聚力、摩擦角等进行敏感性分析,计算得到边坡潜在滑动面剪出口与现场实际基本一致,并分析其失稳是在持续强降雨入渗、填方路基土强度弱化后,在填筑路堤、粉质粘土夹碎石层与基岩交界面顺层滑动剪出;最后分析不同抗滑桩设置位置、强度、间距支护作用下边坡安全系数及潜在滑面情况,推荐在距离坡脚5 m处设置抗滑桩且其每米间距强度应大于250 t的处治方案。
路堤边坡 篇5
湖南某高等级公路k9+760～k9+980段为土工格栅高路堤, 路堤顶宽26.6m, 底部宽约58m, 边坡坡比为1:0.5, 最大填筑高度约30m, 路堤两侧距顶部约9.0m处各设有宽1.2m的平台。该路堤采用碎块石土分层填筑。填筑间距:路堤下部18m为0.4m, 路堤上部12m为0.6m, 层间铺设土工格栅。路堤填料取自就近开挖段弃方。据钻孔揭露, 填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成, 强风化～中风化, 碎块石含量15%～50%, 粒径2～15cm, 结构较松散。路堤填方中含少量粉质泥岩和粘土, 微湿或稍湿;局部见砂卵石。回填土呈块石、碎石和碎屑状, 填筑碾压欠密实, 土体孔隙多, 施工中窜风、漏浆较为普遍。路堤底部有一层粉红色粉质粘土, 可塑状, 含碎石, 厚0.8～3.0m, 含水丰富, 钻孔缩径现象严重;粉质粘土层下部为弱风化泥岩层。路堤填筑情况见图1。
该路堤于2003年底开始施工, 2004年6月填筑基本结束, 2005年元月开始进行路面结构层施工, 5月基层铺筑完毕, 同年7月发现基层产生纵向裂缝 (图2) 。探坑断面证实, 裂缝上宽下窄, 深约1.2m;8月, 路堤中央分隔带发现裂缝;8～9月, 路堤原有裂缝的宽度有所增加, 并有新生裂缝出现, 严重影响了公路的施工和将来的营运, 为保证公路的安全施工和正常营运, 对该段路基边坡稳定性进行了分析和评价, 并提出合理的加固处治方案。
2 路堤边坡稳定性分析与计算
上述裂缝发展初期, 无论是裂缝长度、宽度还是裂缝发育深度均较小, 长度仅数米, 宽度不足5mm, 深度未超过最顶层的土工格栅。加之位置处于路沿附近, 故据此初步推断系不均匀沉降引起的表部土体变形破坏。这种情况下, 随着时间的推移, 路基土体沉降将趋于稳定, 表部或局部裂缝将不再加剧。然而, 随着裂缝数量和规模的不断增大, 尤其是路堤中央分隔带出现纵张裂缝且迅速扩展, 表明已不是路堤表部或局部变形破坏, 而是该路堤整体稳定状况欠佳所引起的整体变形。为此对该段路堤边坡的整体稳定性进行了评价。
2.1 计算断面与计算参数
为对本段路堤边坡稳定性进行评价, 本次计算选用k9+800桩号断面为计算断面, 该断面路堤填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成。路堤底面以下为粉质粘土, 其下为强风化的泥岩层和弱风华的泥岩层, 弱风化泥岩层以下为泥岩, 由于强、弱风化层厚度都较薄, 因此将其和泥岩一起按稳固基床处理, 在计算中各层土层主要物理力学参数结合室内试验参数和经验参数综合取值, 如表1所示:
2.2 计算方法和计算结果
对于该段路堤边坡稳定性计算是采用目前国际上较为权威的岩土边坡稳定性计算软件Geo-Slope, 该软件可自动搜索路堤边坡最危险滑面, 并运用Morgenstern-price法、Spencer法、Janbu法三种方法计算其稳定性。本次计算中, 对潜在滑面的搜索主要考虑了两种情况, 即路堤边坡向左滑动和向右滑动两种情况 (图3、4) 。经过计算两种情况下稳定性计算结果见表2。
根据《公路路基设计规范》第“3.3.6”条规定:路堤稳定系数不得小于1.25。显然, 该段路堤高边坡不满足其稳定性验算, 必须采取补强加固等工程措施处理, 以满足其稳定性验算要求为原则。
3 路堤边坡加固处治措施
为保证该段路堤施工及运营安全, 初期对该段路堤采用压力灌浆进行处治, 实施过程中浆液窜冒、边坡位移、路面裂缝加宽等现象较为普遍, 难以达到预期的处治加固效果。为此, 根据路堤的变形情况, 对路堤平台下部边坡采用土钉加预应力锚索框架梁进行了加固, 其中土钉分A、B两种类型, 预应力锚索的锚固段进入弱风化泥岩层中的长度为8m, 施工过程中根据地质情况的变化调整自由段的长度;土钉与水平面的夹角为10°, 土钉的长度如图5标注, 锚索与水平面的夹角为35°, 锚索的长度=自由段长度+锚固段长度;锚索的设置从距离路堤30m低处, 向上6m开始布设第一排, 然后依次布设各排, 框架梁的坡面间距为4m, 土钉各排的坡面间距为3m;2月至6月, 又对路堤平台下部边坡采用对穿锚索框架梁进行加固, 施工中, 在对穿预应力锚索框架梁上预留压力灌浆孔, 其压力灌浆在预应力张拉完成以后进行, 采用M15砂浆灌注;7月完成了平台上部的护坡砌石, 加固处治工程到此告一段落。
4 路堤变形监测与评价
对该段路堤的加固处治开始以后, 按要求实施了对路堤变形的全程监测, 包括表面位移监测、路面沉降监测、路面裂缝监测和预应力锚索荷载监测等, 以掌握路堤的变形动态, 控制处治施工活动带来的超量位移, 确保路堤的稳定。
4.1 平面位移监测工作布置
为合理有效地观测整段路堤的变形情况, 本次先后对该段共布设监测点14组, 左边坡5组, 右边坡6组, 公路路面上隔离带左侧2组, 右侧一组, 每组点沿路面方向间隔20m, 详见图6, 其中图中A、B点等为测站点。
4.2 路面沉降监测点的布置
根据路面沉降情况, 在路段内纵向布置3排沉降观测点, 其中左幅1排, 右路幅2排, 沉降监测点分布情况见图7, 图中R或Lxx为观测点号。
4.3 平面位移监测成果分析
路堤平面位移监测自2005年11月25日开始, 监测后, 自路面—平台上边坡—平台下边坡, 随着观测点埋设工作的完成一次开展监测。将观测点平面位移的增量值以月为时间单位进行统计, 可得到观测点的平面位移月变化率, 同时在位移-时间关系图上的连线即为观测点的平面位移月图, 通过对观测点平面位移月变化率统计表和平面位移月程图的分析, 并结合监测期的工程活动, 发现路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;工程措施的实施, 减低了测点平面位移的变化率;测点的平面位移与路堤沉降密切相关。
4.4 路面沉降监测成果分析
该路堤的沉降监测始于2004年6月, 沉降监测频率为每七天一次, 截止2005年7月已连续监测58次。
根据路堤填筑情况, 沉降监测在k9+770～+950段内共布置3排计25个沉降观测点, 其沉降累计值按观测点所在位置排列情况如表3所示, 根据监测资料绘制了本路堤k9+830～+930段的等沉降曲线图 (图8) 。图中R或Lxx为观测点号, 点前数字为沉降量, 单位为mm。
从图8可看出, 路堤沉降主要集中在K9+850～+910段内, 沉降量在91.5～157.5mm, 另外从表3可看出, 路面沉降与填方高度大致成正比关系, 路堤中部填方高度大, 其沉降观测点的下沉量也大, 而由K9+850～+910向南北两头延长, 随着填方高度的由大到小, 路面沉降观测点的下沉量也由大到小。
经大量监测数据表明, 随着路堤加固工程措施的不断实施, 路堤平面位移变形逐渐被约束;路面沉降显著衰减并由不规则沉降转变为整体性、均匀性沉降;路面裂缝未有新的发展。总体而言, 路堤正由相对稳定阶段逐步向稳定阶段转变。大量的监测, 为安全施工和处治措施的决策起到了重要的指导作用, 同时也为路堤的稳定和公路的安全运营提高了保障。
5 结论
综上所述, 在路堤的填筑施工过程中, 对于高填土路堤, 当其边坡稳定系数较小时, 路堤表层或部分区段往往会有明显变形迹象, 通过本次实例发现, 路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;同时路面沉降与填方高度大致成也正比关系。
参考文献
[1]JTJ017-96, 公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S]
[2]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB50086-2001) ;[S];2001