浅析西南山区高速公路勘察设计

分类：交通运输论文发表 时间：2012-11-26 10:38 关注：(1)

　　摘要：随着公路建设的飞速发展，高速公路建设已全面进入西南山区，且呈大规模建设的趁势。在建设山区高速时面临的最大问题是山区独特的地形、地质、水文、生态等自然条件。本文结合个人对西南山区高速公路的勘察设计经验，阐述了西南山区高速公路高边坡工程地质勘察方法及设计原则和防治方法。

　　关键词：高速公路;路堑高边坡;勘察设计

　　一、概述

　　我国西南山区是基础设施和经济相对落后地区,在大力发展交通建设的今天,西南山区高速公路建设是其重点。山区地形复杂，高速公路局部选线相对唯一，且平曲线弯度和纵坡坡度变化不能太大，难免要产生大开挖形成路堑高边坡，山区一般地形地质条件复杂，地质灾害多发，路堑高边坡会对地质环境造成严重破坏，会诱发和加剧各种次生地质灾害的发生，使山区高等级公路建设中增加公路建设投资，影响建设工期，甚至给运营阶段公路运输带来严重的安全隐患，因此，要建设一条高标准的山区高速公路，首先必须重视和加强地质工作，地质勘察工作应贯穿于勘察设计、施工和运营的全过程，根据不同阶段应采取不同的方法和手段。

　　二、公路高边坡灾害发育特点及勘察方法

　　1.常见边坡类型及破坏形态

　　我省高速公路路堑边坡根据岩土体性质可分为三类：a.岩质边坡。岩质边坡是指组成坡体的物质主体为中风化岩体(如石灰岩、白云岩、泥岩、砂岩等)，呈块状结构及层状结构，边坡开挖后表面残坡积层或强风化岩层厚度小于5 m的边坡。b.土质~类土质边坡。单纯由残坡积土组成的土质边坡在我省高速公路中比较少见，类土质坡体的组成主要为全一强风化白云岩、泥岩、砂岩和粉砂岩等，岩石已大部分风化呈全风化、砂土状，但原岩结构清楚，手捏可碎成土状的边坡。这类边坡破坏受岩土强度、风化裂隙面和构造结构面的控制。c.二元结构边坡。主要指上覆为残坡积层或全一强风化基岩，下伏为中一微风化岩体的边坡，上覆岩土层介于边坡高度的1/3~1/2之间的边坡为二元结构边坡。

　　高速公路路堑高边坡的破坏主要有以下3种形式:a.滑坡，边坡坡体沿着不利结构面或软弱夹层整体向下滑动从而破坏路基路面。b.崩塌，部分岩土体在雨水冲刷下沿着破裂面从边坡上崩落下来，堆积在路面上，甚至破坏路面，造成交通中断。它有突发性，危害较大;c.坍塌。边坡表层松散土体或风化破碎层，在强降雨等作用下，或开挖后地下水渗流条件改变，坡脚或渗水处岩土体被软化，强度降低而引起上部边坡失稳。坍塌在适当的条件下可发展为坡体的整体滑动。其中以坍塌和滑坡最为常见，其危害性也最大。就滑坡而言，滑坡体厚度小于6m的浅层滑坡最为多见，一般二元结构边坡易沿土岩界面滑移，类土质边坡易沿不利结构面产生崩塌或滑移，而岩质边坡则多沿着节理裂隙面产生剥落。

　　2.工程地质勘察方法

　　2.1分阶段系统勘察

　　高边坡勘察应该贯穿于高速公路勘察的每个阶段，在工程可行性研究阶段，应尽可能详细地收集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方而的资料。利用遥感资料(卫片和航片)。以工程地质调查和测绘为主，开展以区域性、基础性为特点的地质工作，查明对路线有控制作用的区域性工程地质问题，如大型活动性断裂、滑坡、崩塌群发路段等，结合地质灾害评估，对严重不良地质路段建议选线尽量绕避。

　　在初步设计阶段，路线的走向和位置已基本确定，进入线路比选阶段，勘察工作以工程地质调查和测绘为主，结合少量钻探、物探工作。查明各方案线路沿线存在的不良地质路段，对于已存在的滑坡，查明其规模及稳定性，在此基础上进行线路比选。对于重大的地质病害应尽量绕避，实在无法绕避的要考虑工程措施的可能性与可靠性。对于不良地质路段，应尽量在路线的平纵面优化上下功夫(采用分离式路基、用桥隧构造物通过、从滑坡体上部通过、半路半桥等)避免高填深挖以减少对地质环境的破坏。提高工程措施的可靠性和安全度。对地质病害应以防为主，以治为辅，能避当避。

　　通过初步设计阶段的各种地质工作，已经基本查明路沿线的地质条件。但是工作深度和广度还不够。施工图设计阶段，应详查各路堑高边坡的地质情况，为工程施工图设计提供依据。进行1:2 000地质测绘采用调查、测绘、槽探、坑探、钻探、物探等综合勘察手段查明场地岩上体组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩土等工程地质条件在路线纵横方向的变化。

　　在施工图设计阶段，应以钻探为主，结合物探方法，对边坡进行勘察，进行适当的水文试验，查明岩土体厚度、分布规律及地下水的发育情况，区分不良地质路段、高液限土路段和一般路基段。预测边坡开挖可能诱发的地质灾害，提出加固防护建议。对边坡开挖后可能产生破坏的坡体应进行补充测绘，增加地质勘察范围及密度，进行专题研究，以查明其对高速公路可能产生的危害。

　　2.2局部路段重点勘察

　　对于一般路堑高边坡只须进行常规的勘察，为施工图设计提供依据，而对线路经过的严重不良地质路段应进行深入勘察，如大型滑坡或不稳定斜坡往往成为影响一条高速公路造价和工期的决定因素，应进行有针对性的勘察。

　　对线路比选后必须经过的或前期未发现的已产生变形坡体，以及稳定性差的边坡，需要特殊加固防护，这些边坡均应作为单独工点进行重点工程地质勘察以便对边坡的整体稳定性进行评价。首先应查明场地岩土体组成岩层的倾向与坡向的关系岩层分布以及风化层、区域地质、水文地质条件地震资料气象资料。根据钻探确定土体厚度，结合工程地质测绘，判断是否存在不利结构面或软弱夹层。同时根据水文试验(注水或抽水试验)，判断是否存在地下水渗流面，即潜在滑动面。进而推测路堑边坡开挖后是否会发生失稳破坏，以及破坏时可能产生的推力，为治理方案的选择提供依据。其次，判断是否为古滑坡，对于古滑坡，应采用钻探、物探等手段进行重点勘察，查明其滑坡体厚度及滑坡边界，以便进行设计比选。如，某高速公路某路堑高边坡，经工程地质调绘发现，斜坡整体上形态呈“簸箕”形，据访问多年前坡体后缘见到10-20cm裂缝，且前缘土体边缘有间歇性泉水出露，确定为古滑坡。布置钻孔、物探，对其进行重点勘察，查明了滑坡面最大深度约8米，滑坡体以含碎石坡积粉质粘土为主。经几种设计方案比选后，线路进行了优化，并结合适当的治理，有效避免了高速公路施工及运营期间边坡的变形破坏。

　　三、公路高边坡的防护加固设计原则

　　1.边坡坡率设计

　　根据边坡勘察资料，对应的岩土体采用不同的安全坡率，一般残坡积土1:1.25～1:1.0;全～强风化1:1.0～1:0.75;中风化1:0.75～1:0.5;微风化1:0.5～1:0.3。采用台阶式放坡，边坡每8米设一平台，平台宽一般2~4米，若上部土体为高液限土应适当放缓坡率，并设置宽平台。

　　2.加固防护设计

　　一般路堑边坡的加固防护原则如下，松散土层：网格骨架、植草防护;坡残积层：拱型骨架防护,或喷播植草防护;全～强风化层：拱型骨架植草防护或镀锌网植草防护;中下部位强～中风化破碎岩体：锚杆框架加固;中～微风化岩体：(锚杆)镀锌网植草防护或不防护。贯彻“最大限度恢复自然景观、美化环境和生态工程”的现代设计理念。

　　对地质条件较差的边坡应进行特殊加固。对于存在顺层结构面或软弱夹层的类土质边坡或二元结构边坡，应进行适当的锚固，设置锚索(锚杆)框架，锚固段应深入软弱层以下，进入相对稳定的岩土体。对于滑坡体或不稳定坡体，应根据勘察资料，设置抗滑桩进行支挡，并验算边坡稳定性。对容易产生剥落的坡体，应进行浅表层变形防护，采用系统锚杆挂网防护。

　　3.排水设计

　　对于坡体地下水引排，以仰斜平孔排水引排为主，结合墙背盲沟及结构泄水孔处理，有时还用边坡渗沟、支撑盲沟及重点部位引排等坡体地下水引排工程措施。

　　对地表水引排，一般在路堑边坡堑顶均设有截排水沟，拦截边坡以外的地表水，坡面地表水通过平台上设置的拦水埂拦截，并通过急流槽排出坡面，减少了雨水沿着坡面下渗。

　　排水平孔的数量及间距应根据地下水位的高低及水量的大小确定，截排水沟的宽度应根据当地的多年最大降雨流量确定，并尽可能采用片混结构，根据已建成高速公路排水系统的调查，浆砌片(块)石排水沟的破坏数量远远高于片混结构，而排水系统的毁坏往往引发边坡的水毁破坏。

　　结论：

　　西南山区高速公路路堑高边坡数量众多，地质条件复杂多变，山区高速公路高边坡设计应重视地质工作，须综合运用多种勘察手段，对高边坡工点进行系统全面勘察和有重点的勘察，查明各路段影响边坡稳定的主要地质因素，针对不同的地质情况，因地制宜，进行安全、合理的设计。