关于公路边坡稳定技术的研究

　　【摘要】边坡稳定技术是岩土工程中需要进行长期研究的一个课题，现阶段国内外已经取得了丰硕的成果。然而如何将边坡稳定技术与公路工程相结合，开发新的边坡加固与防护技术，是现阶段公路边坡稳定面临的主要任务之一。本文主要介绍了桩身预应力抗滑桩支挡技术和边坡灌浆处治技术两种边坡稳定技术，并用工程实例进行了说明。
　　【关键词】边坡稳定技术；预应力抗滑桩；边坡灌浆处治技术；
　　 在1988年，我国建立了第一条高速公路——泸嘉高速公路，该公路在我国的建设历史中已经有20多年，但是其路基边坡失稳问题一直没有得到很好的解决。近年来，通过工程实践的总结，路基边坡失稳仍然是一个普遍又突出的问题。
　　一、公路边坡地质灾害的危害
　　 在雨季，公路边坡的危害较其他时间更为普遍一些。边坡破坏带来了一系列的工程问题和环境问题，严重的中断了交通，甚至可能会造成人员伤亡，给国家和人民经济造成了巨大的损失。边坡的表层破坏会导致水土流失，还有可能导致边坡的深层、浅层破坏。边坡的浅层破坏造成了边坡的溜塌、落石，危及到了行车安全，导致人员伤亡的事故也是时有发生。边坡深层的破坏带来的后果更加严重，通常情况下都会中断交通，在发生病害之后在进行治理时其施工的难度会很大的增加。路堤边坡破坏往往会导致路边断板、开裂，这种现象十分的普遍，被称为难以解决的顽症，严重时会出现路堤整体滑动。
　　二、桩身预应力抗滑桩支挡技术
　　2.1受力机理
　　 抗滑桩是借助于周围沿途共同作用，把滑动体推力传递到稳定底层的一种抗滑结构。这种方法具有很强的抗滑能力，并且桩位灵活、施工简单、安全，因此在工程实际应用中得到了广泛的应用。桩身预应力抗滑桩是采用后张预应力技术，沿着桩身部分施加预应力。根据桩身与周围土体之间的相互作用，可以将桩分为“主动桩”和“被动桩”两类。
　　 抗滑桩承受的外力主要是作用在桩后的滑坡推力和桩前土体抗力。目前存在很多相关的计算方法，但是计算的结果差别不大。对于桩和桩群的受力计算，具有代表性的主要有：压力法、位移法、弹性法和有限单元法。有限单元法是近年来才开始采用的，在实际计算中普遍采用了简化处理。
　　2.2桩身预应力抗滑桩设计
　　 桩身预应力抗滑桩与普通抗滑桩的外力分布与加固方法基本相同，但是对于桩身预应力抗滑桩必须要考虑到预应力的施加以及施工工艺。首先进行的是桩身设计和桩身内力的计算。在这个过程中，要选择抗滑桩的形式，布置抗滑桩的位置，以及抗滑桩内力的计算等，特别需要注意的就是抗滑桩中的预应力钢筋和普通钢筋的应力分担。其次是桩身结构的配筋设计，配筋必须满足相关规范的要求。再次是预应力抗滑桩的结构设计，桩身结构必须满足抗滑桩施加预应力的需要，同时还要保证施工的方便，提高预应力抗滑桩的实用性。最后就是桩身施工工艺的设计研究，在这个阶段，需要修正预应力抗滑桩设计中间不合理的因素，降低工程造价。预应力抗滑桩的设计流程图如下图所示。
　　
　　2.3预应力抗滑桩的构造设计
　　 要确保结构设计在寿命内保持预应力，在后张预应力张拉设计中需要考虑的要素有很多。首先是混凝土的要求，通常情况下抗滑桩施工地段往往不能使用大规模的机具，因此抗滑桩混凝土不能按照预制梁结构进行考虑。由于抗滑桩体积结构的自身稳定性较好，而且抗滑桩自身的抗压能力较强，因此抗滑桩混凝土等级一般都不能过高。混凝土桩身强度等级为25C最为合适。
　　 预应力筋选一般采用的是钢绞线或者是刚强钢丝，由于抗滑桩的受力和施加预应力一般比较大，施工现场的环境较差，因此抗滑桩通常采用的是集中应力结构，预应力筋也采用钢绞线。预应力波纹管是后张法预应力混凝土结构中的关键，其采用薄钢带螺旋绕制而成，解决了传统无缝钢管存在的质量差、效率低、精度低等缺点。波纹管的波形增加了管道额刚度，波纹管的凹凸面使得管道和混凝土密切接触而不会脱落。
　　 由于预应力抗滑桩是单端张拉的现浇混凝土结构，所以其钢筋网和底部锚具都可以预先安置完成。首先是需要选择锚具，现阶段的锚具生产技术已经比较成熟，都是经过大量的试验和分析得出来的。然后就是端部抗压的设计，预应力抗滑桩在集中力较大的部分经常会出现局部压裂破坏。在这个阶段可以将端部破坏问题简化为一个局部混凝土抗压破坏问题，目前常用的解决方法是配置螺旋筋和钢筋网，同时在抗滑桩两段的锚具布置中进行偏移，增加锚具下混凝土的承压面积。
　　2.4施工工艺
　　 普通的抗滑桩施工工艺是：施工准备；放线和定桩位；开挖桩孔；地下水处理；护壁；钢筋笼制作与安装；混凝土浇注；混凝土振捣；混凝土养护。预应力抗滑桩还要在这些工艺的基础上增加一些内容：预应力筋的定位、预应力张拉和孔道灌浆。
　　2.5工程应用
　　 在云南昆石高速公路的K22和K61段路堑边坡开挖后，出新了一些不稳定的状态，需要进行抗滑处理，在处治方案中，采用了桩身预应力抗滑桩。K61段滑坡工程位于昆石高速公路K61+000～K61+350之间，地处于宜良县蓬莱乡木星村委会驻地唐家湾，距离县城约5km。由于工程3月开工，人工边坡形成后就进入了雨季，导致了坡面形成大量裂缝，最明显的是坡面截水沟已产生滑移破坏。通过对当地地层岩性以及水文地质条件的考察，并对滑坡成因进行了相关分析，该段滑坡的抗滑桩工程全部采用预应力矩形截面抗滑桩，并根据滑坡地形的起伏和基岩面的埋深，共采用22根抗滑桩，预应力抗滑桩比同类普通抗滑桩的工程造价降低了30%左右。
　　三、边坡灌浆处治技术
　　 公路边坡的浅层坍塌十分普遍，如果采用支挡、锚杆防护等措施不经济。开展边坡灌浆处治技术，是有效的解决现阶段边坡问题的指导方向，其不仅可以增强边坡岩土体的强度，加强边坡的自稳能力，减少开挖量，使边坡加固达到经济、环保，具有很强的现实意义。
　　 边坡加固工程中，灌浆技术根据实际应用情况可以分为两种：边坡岩土体的整体灌浆和对滑动面的灌浆。对于边坡岩土体的灌浆可以大大提高灌体的整体性，提高岩土体的抗剪强度。灌浆的过程中，水泥浆沿着列席和软弱界面渗入，经历裂隙充填、劈裂延伸、渗透与挤密、形成新的浆脉骨架几个阶段。通过对边坡潜在的滑动面进行灌浆，可以有效提高滑动面位置的岩土体的强度，从而增强边坡的稳定性。灌浆设计与施工涉及到灌浆压力、扩散半径、灌浆量等几个重要的参数，影响灌浆加固的影响因素主要是浆液的性质、孔隙物理性质以及灌浆工艺。
　　 边坡灌浆加固设计需要遵循一定的程序，首先是对现场地质调查，探明边坡工程的地质特性和水文地质条件；然后结合工程性质、灌浆目的和地质条件，初步选定灌浆方案；选定方案之后，需要进行灌浆试验，除了室内试验外，还需要进行工程现场的灌浆试验，从而确定灌浆技术参数、检测要求和灌浆施工工艺；确定了灌浆方案，最后就是进行设计和计算，需要进行浆材和配方的设计，布置灌浆孔并计算灌浆量。
　　四、综述
　　 目前边坡加固与防护技术除了作者已经介绍的桩身预应力抗滑桩支挡技术和边坡灌浆处治技术还有很多，如植被混凝土的开发及其护坡技术、土工合成材料生态护坡技术、人工格室路堤加筋技术等。对于公路边坡的防护技术的研究还有待于进一步的深入进行。
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