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公路路基施工中滑坍的形成及治理

作者:徐輝林  
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 在山區公路路基的施工中,滑坍是施工中常易出現的病害之一。浙江省作為我國多山的地區之一,在路基施工中也多次出現滑坡和塹坡坍塌,給工程的順利進展造成了困難,也給公路按期通車帶來了障礙。同時,路基的穩定性對道路通車后的安全性及行車舒適性影響很大,因此,探討路基滑坍形成的原因,是公路工程技術人員及施工單位應特別重視和解決的問題。

1 公路路基滑坍形成的主因

1.1 巖土性能

  在巖土層中,當具有受水構造、易于聚水和軟弱面等條件時,則易形成滑坡或崩塌。堅硬巖層滑坡的可能性很小,但巖體內夾有軟弱破碎帶或薄風化層、傾角較大且有地下水活動時,巖層可能沿軟弱面滑動。在均質黏土中,危險的破壞面通常是較深的,而在均質的非黏性土中,淺層坡面上的滑動和坍塌則為常見。在不均勻的地基土中,破壞的形狀和位置取決于各種土類的強度和層理,坡積黃土地層內的砂或砂礫夾層是黃土地層內的主要含水層,且常在下伏巖層上面覆蓋,當其含水量較大時,抗剪強度顯著降低,易沿下伏基巖頂面滑動。在風化頁巖、泥巖、砂巖互層的情況下,頁巖夾層是造成滑坡的不利地層,容易產生邊坡破壞及滑坡。
巖石中的破壞面沿著巖石的軟弱帶或不連續面的層理面產生,其不連續面的方向和強度是影響巖石邊坡穩定性的最主要因素,這種不連續面之所以會發生強度的變化,是由化學風化、節理中水的凍融作用、巖體的構造運動、不連續面中水壓力的增加、干燥和潮濕的交替變化、水的沖刷作用等6方面因素造成的。

  總的說來,第三紀的砂巖、泥巖以及古生代的疏松沉積層,容易形成滑坡及邊坡地坍塌。

1.2 地質構造

  巖體的構造對山坡和邊坡的穩定、滑動面的形成和發展影響很大。地質構造形成的滑塌現象主要由以下因素引起:第一,上層土體或巖體沿著兩個不同的地質分界面或沿已有的構造面滑動,如坡積、殘積層沿基巖面滑動,其形成往往是下層面受水軟化,形成滑動面;第二,在斷層破碎帶或節理裂隙密集帶處,由于抗剪強度顯著降低,構成軟弱面,易沿此面產生滑坍;第三,當巖層傾斜度超過20°時,一般情況下其動力大于阻力,路塹開挖后,基巖可能一疊一疊地往下滑動。

1.3 氣候和人為活動的影響

  氣候和人為活動的影響因素很多,主要有雨水、人為管理不當等的影響。滑坍的形成與雨水補給地下水有很大的關系,暴雨期地下水流量突然增大,這時水流具有較大的浸潤能力,根據山坡穩定分析,在持續暴雨的作用下,土體抗剪強度通??山档停保埃?,最大可降低30%,因而此時容易形成滑坍。特別是春夏干旱少雨使坡積黏性土龜裂,進入7月以后,則可能連降暴雨,水流沿裂縫滲入土體內部,下部若為不滲水的基巖,極易引發滑坡。另外,風吹、日曬、雨淋、雪水凍融會使泥巖很快風化,減少了黏聚力和結合力,泥巖的力學強度在濕潤條件下低于干燥時好幾倍,當雨水滲入造成滑動面軟化,容易產生淺層滑坍或表土溜滑。

  人為活動的影響有時大大超過了自然的影響,人為切割山體斜坡的下部最易導致坡體失穩。在雨季施工時,路塹邊坡以上土體浸潤,黏聚力下降,重量大增,引起滑坍,有時土層滑動并牽動下伏基巖沿風化夾層形成順層滑動面;另外,施工管理不當,如人為開挖坡腳,在坡腳形成積水,在剪應力最大的位置浸泡土體,降低抗剪能力,也會促進滑坍的形成。總之,人為開挖坡腳是造成公路邊坡滑坍最為常見的原因。此外,大爆破施工對邊坡穩定也會產生一定危害,往往形成邊坡坍塌、碎落。

2 防治路基滑坍的措施

2.1 勘探設計方面

  設計單位應對全線的邊坡穩定性做好定性分析。根據區域地質單元、地質構造、巖層的主要構造面的產狀及路線的關系、單一或互層、有無軟弱面以及構造面的連接情況等進行分析,由于區域構造對路塹邊坡穩定的影響十分顯著,要力求對區域地質情況吃準、摸透,以便合理地確定好坡率及邊坡加固形式。

  局部構造對路塹邊坡穩定威脅很大,設計單位應做好局部工程地質條件的調查。斷層附近的巖層不僅會產生與斷層平行的節理,還會產生與其相應的共軛節理,在比較嚴重的情況下,任何一組節理都會成為制約邊坡穩定的控制因素;不整合面附近的巖層巖質一般均較松軟,當不整合面傾向路線并受地下水的浸潤時,其上部巖層則可能沿著不整合面下滑面造成坍方或滑坡;傾向于路線的巖層,特別是風化嚴重、巖質較軟的軟巖容易產生順層滑坡。因而要注意局部工程地質條件的調查,調查應著重于以下3點:第一,研究確定各個重點路塹的邊坡與地層的關系,如巖層厚度、傾斜、走向及節理構造系統,分析哪一種因素是影響該邊坡的主要因素;第二,研究確定各個重點路塹邊坡受巖石產狀及物理化學成分等性質影響的程度;第三,研究各個重點邊坡受風化能力的影響及邊坡與當地水文地質條件、氣候因素的關系。需要強調的是,設計單位應會同施工單位,通過調查明確原設計邊坡值是否妥當或需調整。

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