高速公路路基滑坡的成因及监测技术探讨

发表时间:2020/10/10   来源:《建筑实践》2020年6月16期   作者:秦向文
[导读] 高速公路路基滑坡的成因与地质条件、降水以及施工质量有关
        秦向文?
        身份证号:45032119780114****
        摘要:高速公路路基滑坡的成因与地质条件、降水以及施工质量有关,其问题的产生会对交通运输的安全可靠性产生较大的威胁。针对路基滑坡问题,技术人员研究了各种监测方法用于对滑坡问题的监测,便于采取各种措施实行对滑坡问题的预防和处理。
        关键词:高速公路;路基滑坡;监测技术
引言
        高速公路工程的施工规模较大,地质、水文条件比较复杂,同时还很容易受到外界因素的影响,无论任何方面出现问题,都有可能导致路基滑坡问题,并对高速公路建设施工带来诸多困难。因此,路基滑坡作为高速公路建设施工中较为常见的事故,其施工处理技术尤为重要。对高速公路滑坡路段路基施工技术的研究也是非常具有现实意义的。
1预防和处理公路工程路基滑坡的重要性
        斜坡上的岩土通过重力和外力的影响会出现滑坡现象,具体是因为沿坡内部较为软弱的地方所引起的整体性失衡。该情况会对公路工程产生巨大影响,且应对措施较为复杂,需要涉及的成本也较高。为了有效控制工程投资量,必须要做好滑坡问题的预防措施。滑坡的特点为:①同时性特点,由于地震、暴雨、海啸以及人类不合理开发活动等诱发因素的影响,会导致多数滑坡同时发生;②滞后性特点,很多滑坡现象的出现比诱发因素出现的时间稍晚,例如融雪、降雨以及部分人类活动都很可能会导致滑坡在活动出现一段时间之后才爆发。而且人类的不合理开发行为也会在很大程度上影响斜坡的稳定性,滑坡体本身的稳定性越差,则其保持稳定的时间越短。通过对其进行深入研究,能够切实保障公路路基施工的顺利完成,并且为未来再出现此相关问题提供有效的解决措施,促进我国公路工程的建设和发展。
2滑坡形成分析
        高速公路路基滑坡的形成,通常都是受地形地貌、地层岩性、水文条件、人类工程活动等多方面因素的共同影响。从这几方面来看,本项目的路基滑坡原因主要体现在以下几方面:第一,本项目所在高速公路施工路段位于山区,地形坡度为15~20??°,基岩主要为强风化石英片岩,强风化层厚度为11~17??m。由于基岩在遇水后发生软化,使弱风化层的强度出现明显提升,因而在岩体力学性质出现较大差异后,原本的裂隙逐渐发育,并最终促使滑坡形成。第二,本工程施工期间,施工方将居住区设置在斜坡处,不仅在斜坡上兴建了简易住房,同时还进行了边坡开挖施工,使斜坡稳定性受到了较大影响,并促使滑坡形成。第三,路基滑坡事故发生前,滑坡路段所在区域出现了集中、多发的大暴雨,由于降水量较大,因此在雨水下渗的影响下,岩层层面,斜坡下滑带的力学强度明显降低,抗滑性能也随之变差,最终在下滑力持续加大的情况下,促使滑坡形成。
3路基滑坡造成的影响
        高速公路路基建设过程中,如果将附近的山体或植被破坏就会影响坡体的整体结构状态,增加滑坡问题的可能性。在施工过程中,如果不注意做好边坡防护,导致周围的地形出现土质疏松和裂缝等问题,就会影响坡体的抗腐蚀能力,随着外界环境因素的干扰逐渐无法维持原状,引发山体移动和滑坡现象。路基滑坡直接导致高速公路安全性能降低,对交通运输产生巨大的影响,甚至危及人员生命安全。现阶段,高速公路多修建于山地区域,路基滑坡的出现就会影响施工进度,甚至导致路基整体结构性能被破坏,导致施工终止。滑坡不仅对对高速公路的交通运输产生影响,还会引发河道堵塞、公路损坏等次生问题。为了做好路基滑坡问题的防治,滑坡监测技术逐渐得到广泛的应用。
4高速公路路基滑坡监测技术
        4.1大地测量法
        大地测量法是应用高精度测角、测距的光学和光电仪器配合适当的大地测量方法实现对滑坡的监测任务。常用的高精度仪器包括经纬仪、水准仪、全站仪等,通常采用前方交会法、视准线法、小角法、测距法及几何水准测量法等。该方法不仅可以对重点区域进行定点变形监测,而且监控面积大,能确定滑坡范围及变形状态,同时只要仪器量程满足要求,就可以观测滑坡演变全过程。这些优点使其备受测量人员的青睐,但也往往受到地形和气象条件限制,且外业工作量大,测量周期长,不能连续观测。测量机器人技术的出现大大弥补了这些缺点,测量机器人是在全站仪基础上集成激光、精密机械、微型计算机、CCD传感器以及人工智能技术的电子全站仪,能够代替人进行自动搜索、跟踪、识别和精准识别目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像信息。在金坪子滑坡变形中的应用体现了测量机器人的优点,它不仅能够自动快速检测,且时效性强,观测精度高,能够大大减轻工作人员的工作量,提高了工作效率。
        4.2简易监测法
        简易监测法是依靠人工直接观测的方式,确认高速公路周边地表是否存在裂缝、路基有无形变或者地下水位是否存在较大变化等,依靠人工的观测结果来确定是否存在滑坡隐患。工作人员使用简易监测法时,需要借助一定的仪器来辅助监测工作的开展。例如:工作人员对高速公路裂缝观测时,需要对其进行一定的标注和测量,标注可以通过喷漆或者张贴指示胶带的方式来实现,而裂缝尺寸的测量需要卷尺等测量工具来辅助实现。简易监测法可以用于观测已发生路基滑坡问题的区域,通过人工的观测和简易测量来确认滑坡问题所处的阶段,同时进一步分析是否有继续发展的趋势,从而为后续问题处理措施的应用情况提供一定的技术指导。这种监测方式工作量较大、流程复杂而且存在一定的危险性,主要适用于轻度路基滑坡问题产生的区域。
        4.3近景摄影测量法
        近景摄影测量法是将近景摄影仪放在两个不同位置的测点,同时对滑坡观测点摄影构成立体影像,利用立体坐标仪测量相片上各观测点三维坐标的一种方法。

该方法适用于地表位移变化速率较大的滑坡,其测量时信息容量高,信息易于储存,可远离摄影对象从而避开危险区域,可同时测量多点目标。但其缺点在于测量精度受测量设备影响误差较大,从而导致测量精度低,除此之外,该方法易受天气影响,专业化程度要求也较高,因而在滑坡监测技术中应用不够广泛。
        4.4自动遥感监测法
        自动遥感监测法可以通过已构建的卫星遥感系统,结合有线、无限传输技术,远程实现对高速公路区域地质状态的监测,自动采集、处理出高速公路存在的滑坡变形数据,根据数据结果制作各类滑坡数据参数的图表,便于工作人员了解高速公路的路基滑坡情况。这种方法主要适用于路基滑坡处于临界点或者正发生剧烈变化的时期,监测结果容易受到外界环境的干扰,不适合大面积推广。但是其发展潜力巨大,随着技术水平的不断突破,将会成为实现高速公路路基滑坡监测的重要方式。
5路基滑坡的整治措施
        5.1要及时消除来自地表水和地下水的危害
        地表水和地下水能够对公路工程路基滑坡产生直接影响,过多的水分会对公路路基的稳定性产生严重影响,所以如何消除水对于路基边坡的危害就成为了防治公路路基滑坡现象出现的最关键环节。1)做好清除地表水的工作。排除地表水是公路工程路基建设过程中必不可少的环节,其能够有效降低滑坡出现的概率。对此需要应用一种能够长期使用的有效措施。例如,可以在滑坡所处范围之外设置截水沟、引泉、滑坡体上的地表水排水沟以及滑坡区的绿化带等方式。排水工作主要是为了拦截、旁引滑坡区外的地表水或者是将易滑坡区域的雨水及泉水进行排除,使其达到阻止地表水流入滑坡区域内的目的。2)做好清除地下水的工作。相对于将地下水都在某个位置而言,流通是清除地下水最为有效的措施,一般情况下所应用的方式有三种:①支撑盲沟,除了排水还能够起到支撑作用;②设置截水沟,拦截水流或者是将其引流到斜坡区域的外围;③仰斜孔群,通过在水平位置进行钻孔,引出其中的地下水,并将其排除。除此之外,还可以通过设置盲洞、渗管以及垂直钻孔等形式达到清除地下水的目的。3)尽可能避免水库及河水的水体对滑坡体坡脚的冲刷。可以在滑坡体的上游修建能够将主流向对岸进行引流的堤坝,并且可以在滑坡体的前端抛石、铺设石笼以及修建钢筋混凝土排水管,从而达到稳固滑坡体的目的。
        5.2设置抗滑桩
        高速公路的路基滑坡监测是为了及时发现滑坡问题并将其处理。滑坡处理工作的第一步,需要工作人员设置抗滑桩。在滑坡上中下的断面处进行载荷卸载,并在推力小且滑体薄弱的区域设置抗滑桩,可以降低滑坡体积。具体设置抗滑桩的过程中,需要分析工程的实际情况,确认边坡的稳定系数、坡体的饱水重度数值、坡体正常状态的重度值,根据数据参数计算出坡体滑力并进行抗滑桩的设置。抗滑桩的设置时可以通过人工挖孔并设置混凝土护壁的方式来实现,通过计算分析确认抗滑桩的长度尺寸及数量。
        5.3增加边坡岩土体的力学强度
        在公路工程路基施工过程中,需要采取修筑挡板和护墙的形式来强化对于不稳定岩石的支撑;应用混凝土钢筋抗滑桩进行阻滑支撑;使用凝固灌浆法强化边坡岩土体的自身强度;对有裂缝或软结构面的岩体边坡进行加固;在公路路基两边种植灌木和草皮等植物,依靠植物固化土壤,尽可能降低地表水及降水对于路基的冲刷,有效改善边坡岩土体的力学强度,提高公路路基的抗滑能力。
        5.4制定必要的边坡防护措施
        为达到更好的边坡防护效果,可针对边坡滑坡采取以下防护措施:(1)考虑到该路段滑坡边坡的坡度较大,且其中的土体显得较为松散,土体的整体稳定性不足,因此在边坡防护中采用砌体封闭防护的方式,应用浆砌片石、块石、浆砌预制块等材料对边坡做出防护加固;(2)考虑到该区段岩层存在较为严重的风化、剥落现象,为有效降低风化带来的不良影响,可在边坡滑坡路段的表面喷射一层素混凝土,以此形成对原有土层的防护,使各土层之间的抗滑能力能够得到保持,从而达到较好的边坡防护效果;(3)对于其中个别石质坚硬,但其整体稳定性又显得不足的路段,在进行加固的过程中可以采用挂网锚喷防护措施。该方法主要在边坡的表面先铺设一层钢筋网,并通过向土体中打入锚杆或土钉的方式固定钢筋网,最后再在钢筋网的表面喷射素混凝土,从而实现对边坡的封闭式防护。由于该路段降雨量较大且风化较为严重,对刚完成施工处理的岩土层稳定性影响较大,对之采取封闭式防护具有较高的必要性,且取得的防护效果较为突出。
结束语
        滑坡现象能够对公路路基造成严重危害。当前在公路路基滑坡的预防与处理方面已经取得了一定的研究成果,并产生了部分先进技术,能够为日后的公路路基施工提供一定的帮助和支持。对于公路路基滑坡的现象需要及时预预防,在施工的过程中,施工方需要及时、认真落实相关勘测工作,充分了解施工道路的地质情况,有效整治可能导致滑坡现象出现的行为,尽可能将滑坡现象出现的概率降至最低,切实保障公路运输的稳定、可靠。
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