严寒地区路堑边坡冻融破坏机理与防治措施

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:闫俊荣
[导读] 本文研究总结了严寒地区路堑边坡的冻融破坏机理包括降雨因素、干湿循环因素、冻融循环因素、岩土体特性因素、人为因素,针对上述因素总结防治措施包括上部刷方卸载、下部支挡锚固工程
(河北省高速公路承唐承德管理处,河北 承德 067000)
摘要:本文研究总结了严寒地区路堑边坡的冻融破坏机理包括降雨因素、干湿循环因素、冻融循环因素、岩土体特性因素、人为因素,针对上述因素总结防治措施包括上部刷方卸载、下部支挡锚固工程、进行坡面的防护、截排水工程以及总结了合理确定冻融滑塌防治措施。以期为严寒地区路堑边坡冻融的防治提供一定的参考。
关键词:严寒地区;路堑边坡;冻融防治

 
         引言
         经过冬季低温冻结吸附作用,边坡冻结层土体含水量显著增加,同时产生冻胀。春季气温回升,冻结土体由外层向内层逐渐融化,此时若融化水不能及时疏排,水分将在冻融分界处汇集,形成更加脆弱的滑动面,使边坡的稳定性急剧下降,在重力作用下,高含水量的边坡融化土体沿滑动面发生滑塌。同时,反复冻融循环对边坡土体强度的破坏也是产生滑塌的另外一个重要因素。受地下水影响下的路堑边坡,这种情况往往更加严重。总之,路堑边坡长期在外界环境的作用下,其自身的稳定性降低,一旦发生破坏,就会对公路的行车安全造成极大的危害,因此,加强对严寒地区路堑边坡防护技术研究有着十分重要的意义。
         1 路堑边坡相关概述
         路堑边坡指的是,路基施工中,对于挖方路基,为了确保开挖后,路基两侧山体的稳定性,不对路基造成危害而设置的具有一定坡度的坡面,按照地质的类型可分为土质路堑边坡和石质路堑边坡。
         2 严寒地区路堑边坡冻融破坏机理探析
         2.1 降雨因素
         中国典型滑坡95%都与降雨有关,降雨对土质边坡的影响主要是降雨入渗引起路堑边坡渗流场的变化,渗流场的改变会引起边坡应力场的变化,同时降雨导致作用在路堑边坡土体上的动水荷载(渗透力)和静水荷载增大,土体抗剪强度参数也会随着边坡含水率的增加而发生急剧变化同时雨水浸入膨胀土路堑边坡,还会导致边坡土体发生胀缩变形。相关研究表明多起边坡滑坡破坏多与降雨有关,可见降雨是引起膨胀土路堑边坡破坏的主要外在因素之一,因此需要对降雨引起膨胀土路堑边坡破坏机理进行分析,但降雨引起膨胀土路堑边坡破坏的关系复杂,如降雨历时、降雨强度、边坡的地形地貌和边坡的初始条件等都会影响边坡的稳定性。
         2.2 冻融循环因素
         膨胀土路堑边坡施工完成后曝露在大自然中,在季节性冻土地区冬季气温低时。土体会发生冻结,春夏季温度升高,冻结土体会融化,再加上膨胀土自身的胀缩特性,土体经过反复的冻融,膨胀土的结构及性质会发生变化。
         2.3 岩土体特性因素
         路堑边坡的冻融滑塌灾害通常发生在有软弱结构层的地方。这是因为在反复冻融作用下,岩土体会产生裂隙,随着裂隙的不断加大,路堑边坡发生冻融滑塌的可能性也更大。
         2.4 人为因素
         工程施工过程中的爆破开挖往往造成路堑边坡岩土体的稳定性降低,过量的挖方和使用潜孔钻深孔大方量爆破施工,不但形成了相当多的高陡不稳定路堑边坡,还使原处于地表以下的岩土体软弱面在开挖后暴露于地表,由于地下水的渗出产生水动力或因渗水产生的冻胀力,均会破坏边坡岩土体导致滑塌。
         3 严寒地区路堑边坡冻融防治措施
         3.1 上部刷方卸载
         将一级坡坡高由原来的6m变更为8m,坡率为1:1,一级平台拓宽至3m,二、三级坡坡率由原来的1:1变更为1:2,坡高变更为8m,平台拓宽为2.5m,共卸载土石方约5.5万m³。


         3.2 下部支挡锚固工程
         (1)锚索索抗滑桩:在K131+125~K131+323段左侧一级平台(6m宽)上布置一排非开挖式抗滑桩,每个非开挖抗滑桩由22根微型桩集约组成,平面上呈矩形,桩长9m,桩头高出平台1.0m,共设置70根非开挖式抗滑桩。桩顶采用钢筋混凝土浇筑连接成一个系梁,系梁厚0.6m,每10m设置一道伸缩缝,缝宽20㎜。
         (2)锚索地梁:在二、三级坡面上设置锚索地梁,地梁采用C25钢筋混凝土浇筑,截面尺寸0.6mX0.6m,长14.6m,共83道;每道锚索地梁上设2孔预应力锚索,锚索孔径130㎜,倾角28°,每孔锚索由7根φS15.2高强度、低松弛钢绞线组成,长32m,锚固段长12m,锚固段锚固于稳定地层中。二级坡锚索地梁加固桩号为K131+110~K131+388,长278m,其中K131+110~K131+320段地梁间距为6m,K131+320~K131+388段地梁间距为4m。三级坡锚索地梁加固桩号为K131+125~K131+300,长175m,地梁间距为6m,地梁间种草绿化。
         (3)桩间设置M10浆砌片石挡墙,挡墙基础置于一级平台上,墙高1.5m,墙顶宽0.6m,墙底宽0.8m,墙背垂直,墙底每2m设置一排水孔,孔径90㎜,桩号为K131+110~K131+322段。
         3.3 坡面的防护
         一级坡面的坡面防护墙一般使用 M10 窗孔浆砌石窗孔内采用干砌技术滑坡产生的裂缝利用水泥填充,再对侧壁进行整体规划。
         3.4 截排水工程
         在一级坡、二级坡、三级坡坡脚均设置一排仰斜排水孔,与水平面呈6°仰角。孔位距坡脚0.8m,间距3m,长20m,孔径130㎜。由于大量的挖方工程可能存在一些工程隐患,因此在对该处防治采取动态设计施工。施工过程中在滑坡体上设置观测点,全过程监控测量,及时掌握滑坡变形发展动态,便于进一步完善防治措施。
         3.5 合理确定冻融滑塌防治措施
         (1)根据不同的坡度我们应该采用不同的防治方法,比如说低高度坡度我们可以运用刷坡卸载的技术手段,该技术的使用,不仅能减小坡度,更能极大的降低自重效果,减小冻融坍塌的风险。并且该方法技术成熟、费用低、可靠性高,因此在低坡度情况下被广泛采用,但对于高坡度路段,单纯采用刷坡卸载技术是不科学的。
         (2)支挡锚固工程也是冻融滑塌防治的一种有效措施,该措施能大大提高高边坡的整体安全性,减小整体塌方的可能性。但该措施工程量较大,施工成本高,同时对技术也有一定的要求,所以该技术一般只在冻融滑塌灾害有整体性危险并且其他施工措施无法展开的路段。
         (3)坡面防护工程主要起保护坡面和加强稳定性的作用,防止风化和渗水等因素造成坡体松弛坍塌。坡面防护的主要措施是浆砌片石。具有工程费用低、施工简单、适用范围广的优点。常见于多级路堑边坡的治理。
         (4)截排水工程其目的在于拦截、旁引滑塌体范围外的地表水,避免地表水流入滑塌体范围内。是有效防治冻融滑塌灾害发生不可缺少的措施。由于冻融滑塌灾害成因复杂、影响因素多,因此常常需要上述几种方法同时使用、综合治理,才能达到“一次根治、不留后患”的目的。
         4 结语
         结合某严寒地区高速公路集呼段K131+110~K131+400处路堑边坡冻融滑塌的实际案例,本文详细的阐述了冰冻地区路堑边坡冻融破坏的机理,简要的提出了几点有效的治理措施。
参考文献
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作者简介:闫俊荣(1975.04-),男,河北承德人,满族,本科,高级工程师,河北省高速公路承唐承德管理处,公路工程建设与管理。
 
 
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