關(guān)于公路邊坡穩(wěn)定技術(shù)的研究

　　【摘要】邊坡穩(wěn)定技術(shù)是巖土工程中需要進(jìn)行長期研究的一個課題，現(xiàn)階段國內(nèi)外已經(jīng)取得了豐碩的成果。然而如何將邊坡穩(wěn)定技術(shù)與公路工程相結(jié)合，開發(fā)新的邊坡加固與防護(hù)技術(shù)，是現(xiàn)階段公路邊坡穩(wěn)定面臨的主要任務(wù)之一。本文主要介紹了樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁支擋技術(shù)和邊坡灌漿處治技術(shù)兩種邊坡穩(wěn)定技術(shù)，并用工程實例進(jìn)行了說明。

　　【關(guān)鍵詞】邊坡穩(wěn)定技術(shù)；預(yù)應(yīng)力抗滑樁；邊坡灌漿處治技術(shù)；

　　 在1988年，我國建立了第一條高速公路——瀘嘉高速公路，該公路在我國的建設(shè)歷史中已經(jīng)有20多年，但是其路基邊坡失穩(wěn)問題一直沒有得到很好的解決。近年來，通過工程實踐的總結(jié)，路基邊坡失穩(wěn)仍然是一個普遍又突出的問題。

　　一、公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的危害

　　 在雨季，公路邊坡的危害較其他時間更為普遍一些。邊坡破壞帶來了一系列的工程問題和環(huán)境問題，嚴(yán)重的中斷了交通，甚至可能會造成人員傷亡，給國家和人民經(jīng)濟造成了巨大的損失。邊坡的表層破壞會導(dǎo)致水土流失，還有可能導(dǎo)致邊坡的深層、淺層破壞。邊坡的淺層破壞造成了邊坡的溜塌、落石，危及到了行車安全，導(dǎo)致人員傷亡的事故也是時有發(fā)生。邊坡深層的破壞帶來的后果更加嚴(yán)重，通常情況下都會中斷交通，在發(fā)生病害之后在進(jìn)行治理時其施工的難度會很大的增加。路堤邊坡破壞往往會導(dǎo)致路邊斷板、開裂，這種現(xiàn)象十分的普遍，被稱為難以解決的頑癥，嚴(yán)重時會出現(xiàn)路堤整體滑動。

　　二、樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁支擋技術(shù)

　　2.1受力機理

　　 抗滑樁是借助于周圍沿途共同作用，把滑動體推力傳遞到穩(wěn)定底層的一種抗滑結(jié)構(gòu)。這種方法具有很強的抗滑能力，并且樁位靈活、施工簡單、安全，因此在工程實際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁是采用后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)，沿著樁身部分施加預(yù)應(yīng)力。根據(jù)樁身與周圍土體之間的相互作用，可以將樁分為“主動樁”和“被動樁”兩類。

　　 抗滑樁承受的外力主要是作用在樁后的滑坡推力和樁前土體抗力。目前存在很多相關(guān)的計算方法，但是計算的結(jié)果差別不大。對于樁和樁群的受力計算，具有代表性的主要有：壓力法、位移法、彈性法和有限單元法。有限單元法是近年來才開始采用的，在實際計算中普遍采用了簡化處理。

　　2.2樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計

　　 樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁與普通抗滑樁的外力分布與加固方法基本相同，但是對于樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁必須要考慮到預(yù)應(yīng)力的施加以及施工工藝。首先進(jìn)行的是樁身設(shè)計和樁身內(nèi)力的計算。在這個過程中，要選擇抗滑樁的形式，布置抗滑樁的位置，以及抗滑樁內(nèi)力的計算等，特別需要注意的就是抗滑樁中的預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的應(yīng)力分擔(dān)。其次是樁身結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計，配筋必須滿足相關(guān)規(guī)范的要求。再次是預(yù)應(yīng)力抗滑樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，樁身結(jié)構(gòu)必須滿足抗滑樁施加預(yù)應(yīng)力的需要，同時還要保證施工的方便，提高預(yù)應(yīng)力抗滑樁的實用性。最后就是樁身施工工藝的設(shè)計研究，在這個階段，需要修正預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計中間不合理的因素，降低工程造價。預(yù)應(yīng)力抗滑樁的設(shè)計流程圖如下圖所示。　　

　　2.3預(yù)應(yīng)力抗滑樁的構(gòu)造設(shè)計

　　 要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計在壽命內(nèi)保持預(yù)應(yīng)力，在后張預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計中需要考慮的要素有很多。首先是混凝土的要求，通常情況下抗滑樁施工地段往往不能使用大規(guī)模的機具，因此抗滑樁混凝土不能按照預(yù)制梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮。由于抗滑樁體積結(jié)構(gòu)的自身穩(wěn)定性較好，而且抗滑樁自身的抗壓能力較強，因此抗滑樁混凝土等級一般都不能過高�；炷�土樁身強度等級為25C最為合適。

　　 預(yù)應(yīng)力筋選一般采用的是鋼絞線或者是剛強鋼絲，由于抗滑樁的受力和施加預(yù)應(yīng)力一般比較大，施工現(xiàn)場的環(huán)境較差，因此抗滑樁通常采用的是集中應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋也采用鋼絞線。預(yù)應(yīng)力波紋管是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵，其采用薄鋼帶螺旋繞制而成，解決了傳統(tǒng)無縫鋼管存在的質(zhì)量差、效率低、精度低等缺點。波紋管的波形增加了管道額剛度，波紋管的凹凸面使得管道和混凝土密切接觸而不會脫落。

　　 由于預(yù)應(yīng)力抗滑樁是單端張拉的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，所以其鋼筋網(wǎng)和底部錨具都可以預(yù)先安置完成。首先是需要選擇錨具，現(xiàn)階段的錨具生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，都是經(jīng)過大量的試驗和分析得出來的。然后就是端部抗壓的設(shè)計，預(yù)應(yīng)力抗滑樁在集中力較大的部分經(jīng)常會出現(xiàn)局部壓裂破壞。在這個階段可以將端部破壞問題簡化為一個局部混凝土抗壓破壞問題，目前常用的解決方法是配置螺旋筋和鋼筋網(wǎng)，同時在抗滑樁兩段的錨具布置中進(jìn)行偏移，增加錨具下混凝土的承壓面積。

　　2.4施工工藝

　　 普通的抗滑樁施工工藝是：施工準(zhǔn)備；放線和定樁位；開挖樁孔；地下水處理；護(hù)壁；鋼筋籠制作與安裝；混凝土澆注；混凝土振搗；混凝土養(yǎng)護(hù)。預(yù)應(yīng)力抗滑樁還要在這些工藝的基礎(chǔ)上增加一些內(nèi)容：預(yù)應(yīng)力筋的定位、預(yù)應(yīng)力張拉和孔道灌漿。

　　2.5工程應(yīng)用

　　 在云南昆石高速公路的K22和K61段路塹邊坡開挖后，出新了一些不穩(wěn)定的狀態(tài)，需要進(jìn)行抗滑處理，在處治方案中，采用了樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁。K61段滑坡工程位于昆石高速公路K61+000～K61+350之間，地處于宜良縣蓬萊鄉(xiāng)木星村委會駐地唐家灣，距離縣城約5km。由于工程3月開工，人工邊坡形成后就進(jìn)入了雨季，導(dǎo)致了坡面形成大量裂縫，最明顯的是坡面截水溝已產(chǎn)生滑移破壞。通過對當(dāng)?shù)氐貙訋r性以及水文地質(zhì)條件的考察，并對滑坡成因進(jìn)行了相關(guān)分析，該段滑坡的抗滑樁工程全部采用預(yù)應(yīng)力矩形截面抗滑樁，并根據(jù)滑坡地形的起伏和基巖面的埋深，共采用22根抗滑樁，預(yù)應(yīng)力抗滑樁比同類普通抗滑樁的工程造價降低了30%左右。

　　三、邊坡灌漿處治技術(shù)

　　 公路邊坡的淺層坍塌十分普遍，如果采用支擋、錨桿防護(hù)等措施不經(jīng)濟。開展邊坡灌漿處治技術(shù)，是有效的解決現(xiàn)階段邊坡問題的指導(dǎo)方向，其不僅可以增強邊坡巖土體的強度，加強邊坡的自穩(wěn)能力，減少開挖量，使邊坡加固達(dá)到經(jīng)濟、環(huán)保，具有很強的現(xiàn)實意義。

　　 邊坡加固工程中，灌漿技術(shù)根據(jù)實際應(yīng)用情況可以分為兩種：邊坡巖土體的整體灌漿和對滑動面的灌漿。對于邊坡巖土體的灌漿可以大大提高灌體的整體性，提高巖土體的抗剪強度。灌漿的過程中，水泥漿沿著列席和軟弱界面滲入，經(jīng)歷裂隙充填、劈裂延伸、滲透與擠密、形成新的漿脈骨架幾個階段。通過對邊坡潛在的滑動面進(jìn)行灌漿，可以有效提高滑動面位置的巖土體的強度，從而增強邊坡的穩(wěn)定性。灌漿設(shè)計與施工涉及到灌漿壓力、擴散半徑、灌漿量等幾個重要的參數(shù)，影響灌漿加固的影響因素主要是漿液的性質(zhì)、孔隙物理性質(zhì)以及灌漿工藝。

　　 邊坡灌漿加固設(shè)計需要遵循一定的程序，首先是對現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，探明邊坡工程的地質(zhì)特性和水文地質(zhì)條件；然后結(jié)合工程性質(zhì)、灌漿目的和地質(zhì)條件，初步選定灌漿方案；選定方案之后，需要進(jìn)行灌漿試驗，除了室內(nèi)試驗外，還需要進(jìn)行工程現(xiàn)場的灌漿試驗，從而確定灌漿技術(shù)參數(shù)、檢測要求和灌漿施工工藝；確定了灌漿方案，最后就是進(jìn)行設(shè)計和計算，需要進(jìn)行漿材和配方的設(shè)計，布置灌漿孔并計算灌漿量。

　　四、綜述

　　 目前邊坡加固與防護(hù)技術(shù)除了作者已經(jīng)介紹的樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁支擋技術(shù)和邊坡灌漿處治技術(shù)還有很多，如植被混凝土的開發(fā)及其護(hù)坡技術(shù)、土工合成材料生態(tài)護(hù)坡技術(shù)、人工格室路堤加筋技術(shù)等。對于公路邊坡的防護(hù)技術(shù)的研究還有待于進(jìn)一步的深入進(jìn)行。

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