山區(qū)路基災(zāi)害防治工程技術(shù)論文

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一、山區(qū)路基工程災(zāi)害與道路工程的關(guān)系

路基工程災(zāi)害與道路工程的選線設(shè)計(jì)、施工方法、施工質(zhì)量、治理措施等有密切關(guān)系。

（一）地質(zhì)條件不良地段的路基選線

某些山區(qū)道路路基工程的設(shè)計(jì)坡度能達(dá)到70°以上，設(shè)計(jì)高度多在15-40m以上，最高可達(dá)60m，而且個(gè)別地段還有順層高陡路基工程，所以，不穩(wěn)定的崩塌落石點(diǎn)特別多。山區(qū)道路周圍的傾倒崩塌，位于構(gòu)造破碎的巖層地帶，設(shè)計(jì)路基工程高度較高，坡度較陡。在構(gòu)造破碎基巖地段不適宜地設(shè)計(jì)高陡路基工程是崩塌落石嚴(yán)重的原因。所以在山區(qū)道路路基工程的設(shè)計(jì)選線中，這是必須注意的一點(diǎn)。

（二）切坡過多破壞了原有平衡使路基工程災(zāi)害形成和發(fā)展

我國很多山區(qū)公路和鐵路沿線的巖石殘積物是以松散堆積物為主體，它們的水穩(wěn)性差，遇水易崩解。公路切坡過多，破壞了原有的植被及其力學(xué)平衡，又設(shè)計(jì)成高陡路基工程，坡高多在15-30m以上，坡度多在40°以上，使水動(dòng)力強(qiáng)度增大，是造成坡面沖刷侵蝕、水土流失、坍塌、滑坡的重要原因。

（三）施工方法不當(dāng)、質(zhì)量不高、留下后患

山區(qū)道路施工中深挖土石方往往很大，施工方法多采用大爆破，使原本存在裂隙發(fā)育的巖體發(fā)生松動(dòng)、裂隙張開、寬度擴(kuò)大。加上施工質(zhì)量不高，巖質(zhì)路基工程施工不規(guī)范，坡面不平，巖體參差不齊；施工后期對(duì)危巖、浮石未進(jìn)行清理，使大多數(shù)高陡路基工程上都?xì)埩舸罅课r，給長期行車安全帶來后患。

二、山區(qū)道路路基的工程特點(diǎn)

山區(qū)由于山區(qū)地形、地質(zhì)等特點(diǎn)和公路路基設(shè)計(jì)要求特別是高速公路路基設(shè)計(jì)的更高要求，山區(qū)公路路基具有以下幾個(gè)方面特點(diǎn)：變異性和不確定性大，道路沿線的地形、地質(zhì)和水文等自然條件往往變化很大，即便在較短的路段內(nèi)，路基的填挖情況、巖質(zhì)和土質(zhì)以及水文條件都可能有較大差別，從而使路基的物理和力學(xué)性能有很大的差異；由于自然地面的起伏不平，路基形式有填方路堤、挖方路塹、半填半挖路基等三種類型，在縱、橫向均存在填挖交界過渡區(qū)，容易造成路基不均勻沉降，山區(qū)公路路基的不均勻沉降造成路面局部裂紋、沉陷的現(xiàn)象,不但會(huì)導(dǎo)致路基本身損壞,還將導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)損壞；由于地形變化復(fù)雜，路基邊坡高度和填挖高度相差較大，在路線跨越深溝時(shí)常常出現(xiàn)高路堤，且不可避免地存在陡坡、斜坡路基、路塹高邊坡；由于地形限制，山區(qū)路基工程往往需要通過設(shè)置支擋防護(hù)工程以確保路基穩(wěn)定，同的由于路基寬度大、土石方數(shù)量相對(duì)較大，有時(shí)也需要采用支擋工程以減少土石方數(shù)量；路基工程由于填挖造成地表植被損害等，破壞了自然景觀，且容易造成大面積的水土流失，故山區(qū)高速公路路基工程設(shè)計(jì)應(yīng)重視環(huán)境保護(hù)和水土保持。從地質(zhì)構(gòu)造上講，巖層的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，對(duì)山坡的穩(wěn)定性、滑動(dòng)面的形成以及滑坡的發(fā)展都有很大的影響，如堆積與巖層的接觸面愈陡，則堆積層土地體的重力作用就愈大，極易發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)。

三、山區(qū)道路路基災(zāi)害防治措施

（一）山區(qū)道路路基常見災(zāi)害

1、崩塌現(xiàn)象

崩塌是巨大的巖體與基層失去聯(lián)系后，在重力的作用下，瞬時(shí)突然從邊坡陡崖上倒塌下來，巖塊被撞碎的破壞形式。崩塌屬于坡體的破壞，其危害程度比較嚴(yán)重。對(duì)于山區(qū)的道路，由于山區(qū)地質(zhì)環(huán)境的特殊性，路基橫斷面容易形成路堤路塹形式，加陡了開挖路塹邊坡的坡度，加之雨水天大量涌入路塹的雨水沖刷，使得土質(zhì)較差、巖性松軟、風(fēng)化嚴(yán)重的的路基段產(chǎn)生破壞，經(jīng)常斷絕交通，給行人帶來不便。

2、翻漿的發(fā)生

潮濕地段的路基在冰凍過程中,土中的水分不斷地向上移動(dòng),使路基上部的含水量增大；再加上行車的作用,路面便會(huì)發(fā)生鼓包、冒泥等現(xiàn)象,人們稱之為翻漿。山區(qū)道路翻漿主要暴露在路基潮濕、冰凍作用嚴(yán)重、筑路材料缺乏等路段。山區(qū)道路翻漿也是山區(qū)路基破壞的主要形式之一。

3、水毀的出現(xiàn)

山區(qū)公路地形復(fù)雜,坡陡彎急,路面較窄,防護(hù)工程設(shè)置較少。而山溪河流變化幅度較大,洪水來勢(shì)兇猛,經(jīng)常造成水淹路面，導(dǎo)致排水不暢,山洪直沖路面,形成路基缺口,加之雨水滲入,使覆蓋層與山體巖層的粘結(jié)面摩擦力減小,而部分覆蓋層失穩(wěn)，致使深挖路段邊坡滑塌。水毀也是山區(qū)道路路基破壞的主要形式之一。

4、泥石流

地山嶺地區(qū)，由于瀑雨或大量的融雪水在溝浴中造成突然的短暫的間歇性水流，它挾帶著大量的固體物質(zhì)（如風(fēng)化后產(chǎn)物和山坡上的土體上的土粒、碎石、塊等，流動(dòng)過程中還挾帶砂礫石）而形成泥石流。泥石流的造成，主要是在瀑雨地區(qū)很短的時(shí)間的大量降水產(chǎn)生集中水流而形成山洪，而當(dāng)集水落石出區(qū)內(nèi)巖層風(fēng)化具有大量的松散堆積物，當(dāng)山坡坡面受到集中水落石出流及溝谷下切產(chǎn)生坍塌、崩塌、滑坡現(xiàn)象以后，成為泥石流固體的來源。泥石流是山區(qū)公路常見的一種病害，泥石流發(fā)生時(shí)，常沖毀路基，破壞橋涵等建筑物，斷絕交通。

（二）高路堤災(zāi)害防治設(shè)計(jì)

高路堤土石方工程量大、施工周期長、占地多、技術(shù)要求高、工后出現(xiàn)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，山區(qū)高速公路高路堤應(yīng)與高架橋在工期、水土保持、造價(jià)等方面綜合比較，在挖余土石方較少或較為合理（符合環(huán)保、水保要求）時(shí)，一般不要采用高填土方案。為減少工后剩余沉降和破壞，應(yīng)適當(dāng)提高路堤填土的壓實(shí)度。對(duì)于一般細(xì)粒土（含黃土）和粗粒土，當(dāng)填土高度大于10m時(shí)，其下路堤（路床頂面以下150cm以下）的壓實(shí)度應(yīng)控制在93％以上；當(dāng)填土高度為20-30m時(shí)，其上路堤（路床頂面以下—150cm）的壓實(shí)度應(yīng)控制在95％以上，下路堤的壓實(shí)度應(yīng)控制在93％以上3而對(duì)于填土高度大于30m的超高路堤，其上、下路堤的壓實(shí)度均應(yīng)控制在95％以上。高路堤土石方數(shù)量大，填筑用土料一般來源于多個(gè)取土場(chǎng)或多個(gè)路塹段的挖余土方、石渣，土性成分比一般路段復(fù)雜，最大干密度和最佳含水量變化較大，壓實(shí)指標(biāo)不易控制，常導(dǎo)致路基壓實(shí)施工不勻，造成路基不均勻沉降及浸水附加沉陷。因此，路堤填筑必須嚴(yán)格按重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最佳含水量來進(jìn)行填筑，并改進(jìn)檢測(cè)方法，加大檢測(cè)頻率，嚴(yán)格控制填土干密度。對(duì)有可能發(fā)生公路路基病害的地段，經(jīng)常進(jìn)行檢查和觀察，以便根據(jù)病害現(xiàn)象和原因，擬定防治措施，根據(jù)判斷可能發(fā)生的公路路基病害：新開挖的邊坡坡腳有水沖刷；有平行于斜坡的裂縫，斜坡上有不規(guī)則的鼓起；坡腳周圍有破裂和損壞現(xiàn)象，并有傾倒的樹木；在地面上有地下水流的地方，構(gòu)成山坡巖石的層時(shí)甚薄并有裂縫或滑動(dòng)或滑層的走向與路線垂直等；由于設(shè)計(jì)或施工不良，造成開劈石不徹底或坡度過陡，又受開山炸藥震動(dòng)，石坡裂縫，故經(jīng)過風(fēng)化或雨水沖刷而出現(xiàn)大小不等的塌方。

在工后剩余沉降的處理上，建議在采取分層強(qiáng)夯、沖擊碾壓等各種技術(shù)措施盡可能減小工后剩余沉降量的前提下，根據(jù)工后沉降主要集中在路堤竣工后較短時(shí)間內(nèi)的特點(diǎn)，利用預(yù)壓沉降期再使路堤完成絕大部分剩余沉降；通過沉降觀測(cè)，待路堤沉降接近穩(wěn)定沉降量時(shí)再實(shí)施路面防護(hù)、排水及其它附屬工程。防止坍塌和崩塌的辦法，要根據(jù)坍塌的形成的原因，結(jié)合具體條件，因地制宜地進(jìn)行，常用的辦法有：引起表面水流：該法主要有修建起圍護(hù)作用的截水溝，把塌方以上斜坡處流下的水落石出截?cái)?，引?dǎo)到別處去，在塌方體表面上修建排水系統(tǒng)，把水匯集到塌方體以外；調(diào)整或改變塌方地區(qū)以內(nèi)人工灌溉設(shè)施。截?cái)嗟叵滤鳎簽榱私档偷叵滤唬瑴p少塌方體的重量滲透壓力，采取設(shè)置支撐盲溝的辦法把水截?cái)?，使塌方體干燥、聚集和排出斜縫中的地下水。用種植物和鋪砌塊石護(hù)坡等方法，增加邊坡防止上沖刷的能力進(jìn)行加固。設(shè)置支撐構(gòu)造物：設(shè)置擋土墻建筑物可增加邊坡的支撐力量，以維持土體的平衡，防止土體塌落下來，同時(shí)使路基內(nèi)側(cè)（挖方）坡腳變陡，減少邊坡挖方數(shù)量，加強(qiáng)坡腳土體的穩(wěn)定性。擋土墻結(jié)構(gòu)的選擇，斷面設(shè)計(jì)按有關(guān)的規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)。刷方減載：刷方減載通常在防止塌方中采用，其數(shù)量需根據(jù)土石的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)算，并考慮邊坡的地質(zhì)條件。改道繞線：當(dāng)塌方規(guī)模較大時(shí)，難以根治而路線不可能繞避時(shí)，可考慮改線，但應(yīng)作經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案的比較后才能確定。高路堤邊坡必須進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)達(dá)不到要求時(shí)，需要進(jìn)行加固處理。為提高高路堤的穩(wěn)定性，應(yīng)設(shè)置完善的防護(hù)和排水系統(tǒng)。地基和路堤可采用土工格柵、土工格室等土工合成材料加固處理；邊坡宜設(shè)置骨架（方格、拱形、菱形等）加生物防護(hù)；路肩應(yīng)設(shè)攔水帶集中排水。對(duì)于壩式路基（高路堤跨越?jīng)_溝且溝底無涵），上游有積水可能時(shí)，洪水位以下尚應(yīng)設(shè)防滲及護(hù)坡工程。

四、應(yīng)用研究實(shí)例

G316線K1718-K1885段位于漢江階地，該段道路沿線地質(zhì)條件差，道路技術(shù)等級(jí)低，經(jīng)過多次改造、改善，目前基本達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但沿線坡面巖石風(fēng)化嚴(yán)重，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)常發(fā)生，塌方、滑坡、泥石流遇雨經(jīng)常發(fā)生，為提高道路通行能力，確保道路安全暢通，近年來對(duì)路實(shí)施了災(zāi)害治理工程，在實(shí)際防治中，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)過程、災(zāi)情構(gòu)成及風(fēng)險(xiǎn)分析的基本理論體系，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，建立了岸坡穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)內(nèi)容及其體系結(jié)構(gòu)，確定了不同類型岸坡穩(wěn)定性在不同精度條件下的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1所示。對(duì)于各種不同類型岸坡的破壞方式，提出了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其量化方法，并選用影響因素綜合評(píng)判法、模糊綜合評(píng)判法和拓?fù)鋵W(xué)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)穩(wěn)定性分析。并將該方法應(yīng)用于示范路段，主要是對(duì)上坡面實(shí)施卸載、刷坡，坡面防護(hù)、坡腳支擋，土質(zhì)坡面進(jìn)行生物防護(hù)，風(fēng)化破碎石質(zhì)坡面采取掛網(wǎng)等措施，對(duì)滑坡根據(jù)不同情況分別采取抗滑樁加擋墻和坡腳抗滑擋墻加護(hù)坡加生物防護(hù)等措施，均取得了一定效果，對(duì)提高國道的抗災(zāi)害能力和保暢通能力具有重要作用和意義。

五、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和道路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷改善，道路建設(shè)甚至高速公路建設(shè)越來越多的進(jìn)入山區(qū)。山區(qū)道路建設(shè)線性指標(biāo)要求較高，工程難度較大，工程環(huán)境較為艱巨，在地質(zhì)條件復(fù)雜的路段，地質(zhì)環(huán)境相對(duì)脆弱，在深度挖掘、高度填坑和隧道挖掘等工程活動(dòng)下，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率也隨之增加。因此，在山區(qū)道路的路基工程中，引入災(zāi)害防治技術(shù)，并研究出具有針對(duì)性的可行的措施是路基工作中的研究重點(diǎn)。