山區(qū)高速公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析

山區(qū)高速公路路塹邊坡穩(wěn)定性分析

由于地形和道路平面的限制，山地道路的建設(shè)不可避免地會有更多的路溝。而自然山坡是經(jīng)過自然因素、人為因素作用下形成的穩(wěn)定體,經(jīng)開挖,大面積暴露于空間,破壞了原有平衡,而且裸露的邊坡在嚴酷的自然條件作用下,巖體加劇風(fēng)化,坡面受到浸蝕,巖土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,直接影響路塹邊坡的穩(wěn)定性。高等級公路因交通量大,營運后養(yǎng)護維修不便,因此,作好山嶺區(qū)高等級公路路塹邊坡設(shè)計,盡最大可能消除或抑制各種病害,保護環(huán)境,改善道路景觀,在山區(qū)高等級公路設(shè)計中甚為重要。1道路抗剪強度降低影響路塹邊坡穩(wěn)定的因素很多,歸納起來可分為地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、氣象因素和路塹高度五類。這些因素對路塹邊坡穩(wěn)定的影響程度不同,不同因素會造成不同道路病害。巖體結(jié)構(gòu)面多、裂隙發(fā)育的邊坡,易產(chǎn)生楔形坍塌;易浸蝕性土質(zhì)在干濕、凍融、雨水浸濕的反復(fù)作用下,表面易剝落或形成溝狀沖蝕;易風(fēng)化的巖石在自然因素作用下加劇風(fēng)化,造成表層坍塌;斷裂破碎帶結(jié)構(gòu)脆弱,遇水后會產(chǎn)生大規(guī)模突發(fā)坍塌;富含蒙脫石等礦物的粘土邊坡吸水飽和后抗剪強度降低,使邊坡失穩(wěn)。路塹邊坡設(shè)計就是綜合考慮這些影響因素,合理確定邊坡形狀、坡率及防護結(jié)構(gòu)。1.1提高對隧道方案的認識對于深路塹路段應(yīng)重視與隧道方案比選,或采取半幅隧道、半幅路塹,總體考慮這些地形困難地段的路線方案,使道路與自然景觀相協(xié)調(diào),雖然隧道方案可能造價要高,但要考慮遠期運營效果,道路屬于永久性工程,國家經(jīng)濟在發(fā)展,人們對景觀、環(huán)保要求在提高,因此,只有提高這種認識,才可使這種深路塹路段的設(shè)計更加合理。1.2邊坡穩(wěn)定性分析路塹邊坡坡率是邊坡穩(wěn)定性的決定因素,同時還涉及到防護設(shè)施的選型、工程造價及施工難度。天然坡體土質(zhì)極不均勻,巖體強度因風(fēng)化破碎程度、成層狀態(tài)、裂縫發(fā)育程度而不同,采用定量指標通過力學(xué)分析確定邊坡穩(wěn)定性的可靠性較差,加之竣工時的穩(wěn)定邊坡會隨時間的推移使穩(wěn)定性降低。因此,邊坡坡率的確定主要采用工程地質(zhì)類比法,依據(jù)當(dāng)?shù)赝惞こ痰刭|(zhì)條件下的自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡確定邊坡坡率。1.3邊坡平臺寬度深路塹段原則上均應(yīng)設(shè)置邊坡平臺,以提高邊坡穩(wěn)定性。邊坡平臺高度一般為7～8m,應(yīng)改變以前低等級公路深挖方一坡到頂?shù)膫鹘y(tǒng)做法,這樣既利于邊坡穩(wěn)定,又可使道路景觀大為改善。但對穩(wěn)定性好的硬質(zhì)基巖可增大邊坡平臺高度,以降低工程造價。邊坡平臺寬度應(yīng)結(jié)合其設(shè)置作用及平臺上各種設(shè)施的需要確定,一般應(yīng)大于1.0m。對于易風(fēng)化巖石、易浸蝕土質(zhì)邊坡應(yīng)加寬平臺寬度,以便暫存碎落物,避免排水設(shè)施堵塞,防止邊坡平臺邊緣剝落。設(shè)置護面墻、擋墻等防護結(jié)構(gòu)物時,下、上臺階間平臺寬度應(yīng)大于2.0m,以增加結(jié)構(gòu)物及邊坡穩(wěn)定性。2邊坡穩(wěn)定與邊坡彈性波速的定量關(guān)系現(xiàn)行《公路路基設(shè)計規(guī)范》對路塹邊坡坡率規(guī)定既簡單,又籠統(tǒng),對土質(zhì)邊坡僅根據(jù)密實程度分為三類,巖石邊坡僅據(jù)巖類及風(fēng)化程度分為四類,很難選用,操作性差。對于土質(zhì)邊坡,邊坡穩(wěn)定性與土的成分關(guān)系密切,一般粘性土粘粒成分多,邊坡穩(wěn)定性與粘聚力關(guān)系極大,而粘聚力受含水量控制,故粘性土路塹要考慮土的潮濕狀態(tài),而砂性土邊坡穩(wěn)定性與其密實度關(guān)系很大,且易受雨水沖蝕,干燥時易風(fēng)蝕。其次,邊坡土質(zhì)的均勻性及其成因?qū)Ψ€(wěn)定性亦有較大影響。碎石土類路塹邊坡的穩(wěn)定與地質(zhì)成因、巖塊成分、組織結(jié)構(gòu)、密實程度有很大關(guān)系。巖石路塹邊坡的穩(wěn)定性因巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成因、巖石強度、巖體風(fēng)化破碎程度不同而呈顯著差別。而現(xiàn)行規(guī)范之規(guī)定極為簡單,與鐵路部門及國外土建系統(tǒng)有關(guān)規(guī)定均差別較大,使缺乏經(jīng)驗的設(shè)計人員難以正確使用,建議將邊坡值規(guī)定得更詳細、具體些,能有定量指標。對于土質(zhì)邊坡至少應(yīng)考慮影響土質(zhì)的諸多因素,碎石土類邊坡應(yīng)與一般土質(zhì)邊坡加以區(qū)分,巖石邊坡應(yīng)顧及巖性的極大差別,風(fēng)化程度宜分為四類。由于勘探技術(shù)的提高,可以較準確地測到不同風(fēng)化程度巖體的彈性波速,因而可以參照日本的定量評定指標,將彈性波速與邊坡值確定結(jié)合起來,總結(jié)穩(wěn)定邊坡值與彈性波速之定量關(guān)系,以提高邊坡設(shè)計的可靠度及合理性,并降低工程造價。我國現(xiàn)行規(guī)范所列邊坡推薦值主要是依據(jù)過去低等級公路的施工實例統(tǒng)計、分析、整理而提出的,由于道路等級低,邊坡高度小,又注重于靠養(yǎng)護清除小型坍塌物的低標準,將其用于高等級公路路塹邊坡設(shè)計有一定局限性,使邊坡偏陡,長期穩(wěn)定性差,應(yīng)將近幾年高等級公路施工實例進行總結(jié),通過統(tǒng)計分析確定高等級公路路塹邊坡推薦值。3邊坡防護的確定邊坡防護工程設(shè)計是路塹邊坡設(shè)計的重要組成部分。其目的是防治邊坡病害,提高邊坡穩(wěn)定性,改善環(huán)境景觀,保護生態(tài)平衡。邊坡防護設(shè)計的要點在于防護形式的選擇,即在充分了解和分析影響邊坡穩(wěn)定因素的基礎(chǔ)上,結(jié)合經(jīng)濟條件及環(huán)保需要,選定合理可行的防護措施。邊坡防護可分為構(gòu)造物防護和植物防護兩類。構(gòu)造物防護的選型及適用條件在有關(guān)規(guī)范和參考資料中介紹得很多,本文不再贅述,現(xiàn)重點探討植物防護與景觀設(shè)計。目前的山嶺區(qū)高等級公路路塹邊坡防護中以構(gòu)造物防護居多,而構(gòu)造物防護的邊坡極為呆板,與周圍自然景觀很不協(xié)調(diào),這一問題在多條高等級公路營運中反映出來,已被人們所認識,并有深刻的感受。而美好的環(huán)境能給人們愉快的心理和情感,隨著人們生活水平的提高,乘汽車旅游者劇增,因此,