宋濤、孔甲東、王剛、劉振奇、王珍福
(中國建筑土木建設(shè)有限公司西南公司,重慶404100)
地形滑坡是一種極其常見的自然環(huán)境災(zāi)害,常發(fā)生在較為陡峭的地帶,故此災(zāi)害分布尤為廣泛,它的發(fā)生總是伴隨著人們的財產(chǎn)損失或生命安全威脅。在進(jìn)行公路施工時,路塹邊坡上的土在重力的影響下逐漸向下產(chǎn)生微小滑動,在經(jīng)歷地震、雨水沖刷或者不合規(guī)施工等影響因素后發(fā)生滑坡?;聻?zāi)害耽誤工期,影響交通運(yùn)輸,嚴(yán)重的滑坡造成的破壞范圍非常大。因此在進(jìn)行公路施工時,不僅要嚴(yán)控工程質(zhì)量,也要注意外界環(huán)境對工程的影響。尤其對滑坡問題,需采取有效防護(hù)措施。
滑坡體是巖體或土體在坡面上滑動的部分,它的表面總是一個較陡的坡面,具有延伸較長、坡面高低不平等特點(diǎn)?;碌男纬捎苫麦w的穩(wěn)定性決定,而穩(wěn)定的滑坡體具有以下特性:具有寬大的滑坡平臺,且平整而沒有坍塌處;滑坡體坡面較為平緩,坡上長有植被,沒有坍塌或是裂痕;滑坡體前緣迎河部分存在經(jīng)河水沖刷留下的痕跡;滑坡體兩側(cè)的自然沖刷溝很深,甚至可以看到基巖;明顯可見的泉水從滑坡體舌部的坡腳流出。以上特點(diǎn)可以通過肉眼初步判斷滑坡體的穩(wěn)定性,但滑坡體具體情況需要做更進(jìn)一步的檢測與研究。影響路基邊坡穩(wěn)定性的可以是自然因素,也可以是人為活動因素。
導(dǎo)致滑坡的自然因素有外部降水、坡體自身結(jié)構(gòu)和地震等,其中水的作用是造成滑坡最主要的外部因素。
坡體內(nèi)部的巖土是黃土、紅黏土、泥沙等松散容易吸收水分的土壤成分,土體吸收了大量的水,大大提升了坡體的自重,降低了土體物理力學(xué)性質(zhì)和坡體穩(wěn)定性,增加滑坡風(fēng)險;坡體底部靠近河道,坡底長時間經(jīng)過河水沖刷并且底部巖土受到風(fēng)化影響,坡底對上層結(jié)構(gòu)的支撐力越來越小,突破承載極限時就會發(fā)生滑坡災(zāi)害;邊坡經(jīng)常受到雨水沖刷,會導(dǎo)致坡面上的泥土軟化并且順坡流失,同時坡體內(nèi)部的巖土成分不同,會產(chǎn)生裂縫,雨水可以通過縫隙滲透進(jìn)巖體內(nèi)部,經(jīng)過長時間浸泡和風(fēng)化作用,受到無法承載的外部力時巖體將會發(fā)生松動[1]。
坡體中的巖土種類較多,各土體性質(zhì)與強(qiáng)度都不相同,降低了坡體的穩(wěn)定性;而且在邊坡上有淤泥覆蓋的同時巖層松散,坡體的抗剪強(qiáng)度不高,坡體的質(zhì)量增加到一定程度時就會發(fā)生滑坡[2]。
由于震動使得坡體上的巖土變得破碎而松散,增加了坡體上的裂縫,促使了滑動。2008年的汶川地震、2010年的青海省玉樹地震以及2013年四川雅安地震都引發(fā)了滑坡災(zāi)害,而且這些滑坡的共同特點(diǎn)是滑坡分布廣、傷害高、面積大,地震損失中滑坡造成的損失占了主要部分。
人類頻繁工程作業(yè),造成的滑坡也越來越多,總的來說,是因為不遵守施工規(guī)則以及違反自然規(guī)律造成的。施工路線選擇不合理,施工時可能由于坡體的構(gòu)造導(dǎo)致滑坡。如邊坡在受到風(fēng)化和雨水浸泡,坡體的強(qiáng)度比較低的情況下,施工時容易發(fā)生滑坡;不科學(xué)挖方也會導(dǎo)致滑坡。研究表明,施工開挖后引起滑坡的作用力會越來越大,而滑坡阻力會隨時間越來越小,使有些邊坡在開挖后幾年至幾十年后滑動失穩(wěn)。對于人工加固后暫時穩(wěn)定的邊坡,經(jīng)過長時間溫度變化、干濕循環(huán),邊坡的穩(wěn)定性無法長時間得到保障,多年后仍有滑坡產(chǎn)生的可能,滑動周而復(fù)始地反復(fù)出現(xiàn),即使降低邊坡的平緩度,如降到1∶3 即使是1∶4 也有失穩(wěn)的現(xiàn)象。施工人員對坡體防護(hù)時,防護(hù)不當(dāng)會為滑坡埋下安全隱患,例如對坡體內(nèi)部研究不透徹,打入抗滑樁的深度不夠,難以提升坡體的穩(wěn)定性,將無法有效抵擋滑坡體向下的滑力[3]。
滑坡治理體系的首要原則是“以防為主”,對滑坡的防止要果斷及時,對地質(zhì)環(huán)境的研究要透徹,找出滑坡體穩(wěn)定性的影響因素,采取正確的方法應(yīng)對,消除坡體產(chǎn)生滑坡的隱患,同時對于施工地點(diǎn)的選擇也要做充分的研究,不應(yīng)在滑坡體面積大、穩(wěn)定性不高的地方施工。
滑坡的防治要符合工程的實際,根據(jù)工程項目的實際情況,制定適當(dāng)?shù)目刂拼胧τ谝话阈怨こ?,滑坡體穩(wěn)定性較好時可采取簡單的防護(hù)措施,保證工程能安全順利地進(jìn)行;對于施工處有危險性高或破壞性強(qiáng)的滑坡體,要嚴(yán)肅認(rèn)真對待,采取及時、嚴(yán)謹(jǐn)、全面的防護(hù)措施,提升坡體的穩(wěn)定性并且長時間維護(hù),避免發(fā)生滑坡。要做到預(yù)防而不脫離治理,治理而不忽視預(yù)防,切實做到預(yù)防與治理相互結(jié)合[4]。
對于高原地區(qū)滑坡防護(hù),需遵循設(shè)計施工和養(yǎng)護(hù)相結(jié)合、因地制宜、就地取材的原則。在高原地區(qū)施工時,應(yīng)充分考察地質(zhì)情況,考慮施工條件和養(yǎng)護(hù)便利性,同時根據(jù)施工場地情況,制定合適的施工方案和防護(hù)措施。
經(jīng)過長時間的發(fā)展,抗滑樁逐漸占有突出地位,具有效果明顯、施工方便等特點(diǎn),憑借其突出的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于山體滑坡、路基邊坡等滑坡體治理中(見圖1)。抗滑樁是由兩部分組成:一是錨固段,二是抗滑段。兩個部分各有自己的作用,共同作用是加固坡面??够瑯吨饕獞?yīng)用在淺層或中厚層的巖質(zhì)、土質(zhì)坡體,在滑坡體上鉆樁孔而不會破壞其整體性與穩(wěn)定性,打入滑坡體的穩(wěn)固層后,抵抗來自上部滑坡體向下滑動的側(cè)向外力,這就需要抗滑樁的斷面具有承受強(qiáng)大剪力的能力,在設(shè)計樁斷面時要考慮實際情況,合理配筋,經(jīng)濟(jì)實用[5]。
設(shè)置排水設(shè)施,以應(yīng)對降水的危害,例如適當(dāng)修建排水孔、排水盲溝和排澇渠等設(shè)施。地表水的處理也十分重要,要圍繞滑坡體挖攔水溝,阻斷地表水滲透進(jìn)滑坡體內(nèi),攔水溝內(nèi)會不斷堆積淤泥,需及時清理以防水溝堵塞。尤其是高原地區(qū),雨季到來時降水量較高,滲入土石層;冬季氣溫降低,滲水凍結(jié)成冰體積增大,土層可能受凍脹影響出現(xiàn)裂紋,都會增加滑坡的風(fēng)險,所以高原地區(qū)路基排水設(shè)施十分重要。
通常擋土墻修建在滑坡體的下部,也就是坡腳的位置,其具有對坡體的破壞小且可以快速穩(wěn)定滑坡體的特點(diǎn)。擋土墻不但可以有效減小滑坡的危險性還可以穩(wěn)定坡腳,提升滑坡體的穩(wěn)定性。施工時設(shè)置擋土墻之前,需要對防護(hù)坡體進(jìn)行透徹研究,根據(jù)坡體內(nèi)部的巖土結(jié)構(gòu)設(shè)計擋土墻的強(qiáng)度,以免因滑坡的沖擊力使墻體變形破壞而防護(hù)失效。
所謂滑坡減載就是消除滑坡體上部的部分坡體,減輕坡體的承載力以至于降低滑坡下滑力,提高滑坡體的穩(wěn)定性。使用該方法時需要根據(jù)滑坡體的大小施行。如小滑坡體可完全消除;遇到大滑坡體時,可以和其他防治方法聯(lián)合使用。消減滑坡體的質(zhì)量僅僅是減小滑坡的破壞力,實際上還是無法消除滑坡的可能,因此在減小滑坡體質(zhì)量后配合其他的防治措施,可以更有效提升防治措施的穩(wěn)定性。消減后的滑坡土體不應(yīng)當(dāng)隨便放置,可以堆放在坡前緣位置,能提升坡腳的穩(wěn)定性。
預(yù)應(yīng)力技術(shù)的出現(xiàn)改變了以往被動的抵抗滑坡的局面,施加預(yù)應(yīng)力后減小了滑坡體的滑力并且增強(qiáng)了滑坡地帶的法向應(yīng)力,大大提升了滑坡的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)最適用于較陡的巖石坡,打入巖體內(nèi)可以提供不同方位和不同大小的抵抗力,延長了滑坡體塑性變形的變形階段,可以主動控制滑坡的破壞過程。錨桿的不同類型可根據(jù)不同的巖土結(jié)構(gòu)選取:二次注漿型錨桿應(yīng)用于滑坡體和滑床為硬質(zhì)巖石,同時滑帶有明顯變形時效果最好;一次注漿摩擦型錨桿主要應(yīng)用于滑坡體為松散柔軟的巖土,然后在外錨端加鋼筋混凝土和格子梁穩(wěn)固坡體。錨桿和抗滑樁可聯(lián)合防護(hù),不僅可以減少抗滑樁的配筋、打入深度,還大大提升坡體穩(wěn)固性。預(yù)應(yīng)力錨桿與抗滑樁聯(lián)合使用方案作為一種有效的防護(hù)方式,錨固力較強(qiáng),但施工過程較為復(fù)雜,且施工成本較高,因此需根據(jù)工程情況合理選用施工方案。
滑坡防護(hù)的方法很多,以上五種是較為常見的治理方法。其他方案還有坡面綠化加固方案,破面綠化主要在坡體上種植樹木或移植草皮,其中移植草皮可選用塊狀或帶狀的形式,可以穩(wěn)固土質(zhì)較松軟的坡體,配合其他加固措施大大減小滑坡發(fā)生的概率,同時還起到美化的作用,但對于高原地區(qū),土層環(huán)境較差、生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū),綠植方案就不適用了。
滑坡一直是施工過程中不可忽視的危險源,無論是滑坡體內(nèi)部還是外部條件,導(dǎo)致滑坡的因素都很多,為此在工程施工時需要進(jìn)行深入研究,結(jié)合實際的施工環(huán)境,確定滑坡的結(jié)構(gòu),綜合外部環(huán)境影響因素,選定合適的防護(hù)加固方案,并且竣工后還需注意定期對邊坡進(jìn)行養(yǎng)護(hù),消除安全隱患,使滑坡體穩(wěn)定期限長久。