在修建和运营中的高速公路边坡垮塌事故中,顺层边坡垮塌是比较突出的一类。顺层岩质高边坡在地质构造中包含各式各样的结构面,而结构面也是导致顺层岩质边坡失稳和变形的重要控制因素之一。结构面的强度参数往往与上下部岩体差距很大,这也是边坡产生变形的主要因素,尤其在岩层倾角较缓且含有软弱夹层时,软弱夹层对整个边坡的稳定性起着至关重要的作用。在实际的工程项目建设中,公路建设中常常将层面倾向与边坡倾向接近的边坡视为顺层岩质边坡。
在对顺层岩质边坡稳定性计算时,需要对岩质边坡的岩体岩性、走向与线路关系、不利结构面在岩土体的位置、地下水发育情况、岩层薄厚程度、岩层倾角的大小,以及开挖方式的选择等诸多影响因素进行考虑。因此,顺层岩质边坡的稳定性的评价及加固方案设计,一直成为高速公路路基专业设计的难点。
在过去高速公路建设中,遇到了大量的顺层岩质高边坡垮塌事故,如:十襄高速公路100多千米中高度大于40m的就有43处,滑坡导致工程处治费用增加了将近1亿元;京珠高速公路韶关段,有将近90处高边坡,在施工过程中及通车后,由于产生滑坡和变形,加固的费用总共超过8亿元;云南元磨高速公路总共里程147km,高于30m的高边坡就有400多处,出现病害段落占到了所有高边坡段落长度总和的一半,处治费用高达6亿元;重庆梁万高速公路总共里程62km,其中有20km路段通过砂岩泥岩互层路段,因此产生了很多顺层滑坡,在施工期间绝大多数的高边坡开挖后都出现了变形,增加的加固费用达2亿元;沪蓉西高速公路从宜昌至利川,总共330km,该段线路有将近30km路段穿越软岩地区,在工程建设中多处边坡发生失稳破坏,其中朝阳服务区更是导致了1.2km整体滑动,迫使当地整个村庄搬迁,这一事件造成了巨大的经济损失,更是造成了严重的工期延误;云南普宣高速公路起点有长达4km的顺层岩质边坡,其中有一段高达80m的边坡,最后成为高速公路建设中的控制性工程,加固费用达1亿元。(www.daowen.com)
设计方案中如果对边坡变形认识不足、考虑因素不全,当设计方案中采用的加固措施不适当时,往往会导致很多次级灾害,如挡墙失效,由于下滑力过大导致抗滑桩失效倾斜,由于过高考虑岩层的黏聚力导致锚索张拉不到设计值,这样既造成了较大的经济损失又耽误了工期。反之,如果设计过于保守,夸大下滑力,也会造成材料的浪费和经济损失。从已建的高速公路资料统计来看,顺层岩质边坡出现变形或者滑塌大多具有滞后性,一方面是因为在边坡开挖过程中没有进行及时的防护,另一方面是由于前期工作勘察工作量不足,在工后服务中不重视开挖岩层的变化,还有就是在边坡开挖中遇到极端天气,如暴雨入渗、地震等因素,迅速改变了边坡的应力平衡状态,产生滑坡,这些都势必会造成人员生命安全危害和经济损失。
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