路基作为道路工程的基础结构,其稳定性直接关系到道路的安全运营和使用寿命。在山区、丘陵地带及多雨地区,滑坡和水毁是路基面临的两大主要自然灾害威胁。滑坡通常由地质条件、降雨、地震等因素引发,导致土体或岩体沿滑动面下滑;水毁则主要由暴雨、洪水冲刷、浸泡路基,导致路基失稳、坍塌或冲毁。有效的路基防护技术措施需要综合考虑地质水文条件、工程经济性和长期耐久性,通过“防、排、固、护”相结合的策略,系统性地降低风险。以下将详细阐述应对滑坡与水毁的关键技术措施,并辅以实例说明。
一、 滑坡防治技术措施
滑坡防治的核心在于“稳坡固土”,通过改变坡体受力状态、增强土体抗剪强度或拦截滑体来防止滑坡发生或控制其运动。
1. 排水工程措施
水是诱发滑坡的最主要因素。地下水和地表水的渗透会增加土体重量、降低抗剪强度,并产生静水压力。因此,完善的排水系统是滑坡防治的基础。
地表排水系统:
- 截水沟:在滑坡体后缘(上方)设置环形截水沟,拦截坡面径流,防止水流进入滑坡区。截水沟通常采用梯形或矩形断面,材料可为浆砌片石、混凝土或土工膜衬砌。
- 排水沟:在滑坡体表面设置纵向和横向排水沟,快速汇集并排走坡面雨水。排水沟应与自然沟谷或路基边沟顺接。
- 坡面覆盖:对坡面进行植被覆盖或铺设土工布,减少雨水冲刷和入渗。
地下排水系统:
- 盲沟(渗沟):在滑坡体内设置纵向和横向盲沟,收集并排出深层地下水。盲沟通常由碎石、砂砾填充,外包土工布,底部设排水管。
- 仰斜排水孔:在滑坡体前缘或侧壁钻设仰斜孔,孔内安装PVC花管,直接排出深层地下水,降低孔隙水压力。钻孔角度通常为5°-15°,深度可达10-30米。
- 集水井与排水廊道:对于大型复杂滑坡,可设置集水井和排水廊道,系统性地疏排地下水。
实例说明:某山区公路K15+200段路基右侧发生中型土质滑坡,滑体体积约5000立方米。经勘察,滑坡主要由降雨入渗导致地下水位上升引发。治理方案中,首先在滑坡后缘10米外设置一道长80米的M7.5浆砌片石截水沟,断面尺寸0.6m×0.6m。其次,在滑坡体表面布设间距10米的纵向排水沟(宽0.4m,深0.3m),并与路基边沟连接。同时,在滑坡前缘钻设5排仰斜排水孔,孔径110mm,孔深15-20米,间距5米,内置φ100mmPVC花管,外裹无纺土工布。治理后,滑坡体含水量显著降低,滑动迹象消失。
2. 支挡与加固工程措施
当排水措施不足以稳定滑坡时,需采用支挡结构来提供抗滑力。
抗滑挡墙:
- 重力式挡墙:依靠自身重量抵抗滑坡推力,适用于中小型滑坡。墙身材料可用浆砌片石、混凝土。墙后需设反滤层和排水孔。
- 锚杆挡墙:由面板和锚杆组成,锚杆深入稳定岩土层,提供拉力。适用于岩质边坡或土质边坡,施工快速,对坡面扰动小。
- 加筋土挡墙:在填土中铺设土工格栅或金属拉筋,利用筋土摩擦力增强整体性。适用于填方路基边坡,抗震性能好。
抗滑桩:
- 悬臂式抗滑桩:桩身嵌入滑床以下稳定地层,上部自由,依靠桩的抗弯刚度抵抗滑坡推力。适用于中厚层滑坡,桩径通常0.8-2.5米,深度10-30米。
- 预应力锚索抗滑桩:在桩顶施加预应力锚索,将桩身弯矩转化为轴向压力,提高抗滑能力。适用于大型深层滑坡。
锚固工程:
- 锚杆/锚索框架梁:在坡面设置混凝土框架梁,梁内锚入预应力锚杆或锚索,将不稳定岩土体锚固在深层稳定地层。适用于岩质边坡或土质边坡,能有效控制变形。
- 系统锚杆:在坡面均匀布置砂浆锚杆,提高浅层土体的整体性。
实例说明:某高速公路K25+800段路基左侧为顺层岩质边坡,存在潜在滑坡风险。采用“锚杆框架梁+坡面防护”方案。框架梁尺寸为4m×4m,采用C25混凝土。每节点处设置一根φ28mm、长12米的砂浆锚杆,锚固段长度6米,设计抗拔力150kN。坡面挂网喷播植草防护。施工后,边坡位移监测数据显示,水平位移小于2mm/年,稳定性良好。
3. 削坡减载与压脚
- 削坡减载:清除滑坡体后缘的不稳定土体,减轻下滑力。适用于滑坡体后缘较陡、土体较松散的情况。削坡坡度需根据土体性质确定,一般不陡于1:1.5。
- 压脚:在滑坡体前缘(坡脚)堆填土石方,增加抗滑力。适用于滑坡前缘有足够空间的情况,堆填体需压实并做好排水。
实例说明:某县道X101路基右侧为土质滑坡,滑体后缘陡峭(坡度约45°),前缘有农田空间。治理方案为:对滑坡后缘进行削坡,坡度放缓至1:1.5,削坡土方约3000立方米;同时在坡脚堆填3000立方米碎石土作为压脚体,压脚体坡度1:2,并设置排水沟。治理后,滑坡稳定性系数从1.05提高至1.25。
二、 水毁防治技术措施
水毁防治的核心在于“疏导与防护”,通过引导水流、减少冲刷、增强路基抗冲刷能力来应对洪水威胁。
1. 路基排水系统
完善的排水系统是防止水毁的第一道防线。
- 边沟与排水沟:路基两侧设置边沟,及时汇集路面和坡面径流。边沟断面尺寸根据汇水面积和设计流量计算,常用梯形或矩形,材料为混凝土或浆砌片石。在挖方路段,边沟应与截水沟连接。
- 急流槽与跌水:在陡坡路段或排水沟纵坡较大处,设置急流槽或跌水,防止水流冲刷沟底。急流槽通常用混凝土浇筑,内壁光滑,底部设消能设施。
- 涵洞与通道:在路基跨越沟谷处设置涵洞,确保水流畅通。涵洞孔径需根据设计流量计算,并考虑泥沙淤积。对于季节性河流,可采用过水路面或漫水桥。
实例说明:某山区公路K5+300段为挖方路基,左侧边坡汇水面积大,暴雨时水流冲刷严重。治理方案为:在边坡上方设置一道长50米的M7.5浆砌片石截水沟(断面0.5m×0.5m),截水沟末端接一条长30米的混凝土急流槽(宽0.6m,深0.4m),急流槽坡度15%,末端设消力池。同时,将原有边沟加深至0.8米,并采用混凝土衬砌。治理后,路基边坡冲刷现象基本消除。
2. 坡面防护工程
坡面防护可减少雨水入渗和坡面冲刷,增强路基稳定性。
植物防护:
- 植草护坡:适用于土质边坡,坡度不陡于1:1.5。选择根系发达、耐旱的草种,如狗牙根、高羊茅。施工时先整坡,撒播草籽,覆盖无纺布养护。
- 灌木与乔木护坡:在坡脚种植灌木或乔木,形成多层次防护。适用于坡度较缓的边坡,能有效固土防冲。
- 三维网植草:在坡面铺设三维土工网,网内填土植草,适用于坡度较陡(1:0.75-1:1)的土质边坡,能有效防止水土流失。
工程防护:
- 浆砌片石护坡:适用于坡度较陡、土质较差的边坡。护坡厚度通常0.3-0.5米,设伸缩缝和泄水孔。
- 混凝土框格护坡:在坡面浇筑混凝土框格,框格内植草或填土。适用于风化岩质边坡,能有效防止坡面剥落。
- 喷射混凝土护坡:在坡面喷射混凝土,厚度5-10cm,适用于岩质边坡,能快速封闭坡面,防止风化。
- 土工格室护坡:在坡面铺设土工格室,格室内填土植草,适用于坡度较陡的土质边坡,能提高坡面抗冲刷能力。
实例说明:某国道G318路基右侧为粉砂土边坡,坡度1:1.25,易受雨水冲刷。采用三维网植草防护。施工步骤:①清理坡面,整平;②铺设三维土工网(网孔尺寸5cm×5cm),用U型钉固定;③网内覆土5cm,撒播草籽(狗牙根、黑麦草混播);④覆盖无纺布,洒水养护30天。治理后,坡面植被覆盖率达90%以上,水土流失减少80%。
3. 冲刷防护工程
针对水流直接冲刷路基坡脚的情况,需设置专门的防冲刷结构。
导流结构:
- 丁坝:在河流或沟谷中设置丁坝,将主流挑离路基,保护坡脚。丁坝材料可用浆砌片石、混凝土或土工袋。丁坝长度、间距需根据水流方向、流速计算。
- 顺坝:沿水流方向设置顺坝,引导水流顺直,减少对路基的冲刷。适用于河道弯曲段。
护岸工程:
- 抛石护岸:在坡脚抛填块石,厚度0.5-1.0米,范围超出冲刷深度。适用于流速较大、河床较稳定的河段。
- 石笼护岸:用铁丝网装填块石,形成柔性护岸,能适应河床变形。石笼尺寸通常1m×1m×2m,网孔尺寸10cm×10cm。
- 混凝土护岸:在坡脚浇筑混凝土挡墙或护面,抗冲刷能力强,但成本较高,适用于重要路段。
实例说明:某公路K12+400段路基紧邻河道,洪水期水流直接冲刷坡脚。治理方案为:在坡脚外侧设置一道长100米的抛石护岸,抛石厚度0.8米,宽度3米,块石粒径20-40cm。同时,在上游设置一道长20米的丁坝,丁坝与水流方向夹角30°,坝体采用浆砌片石,坝头用混凝土加固。治理后,经多次洪水考验,坡脚无明显冲刷痕迹。
三、 综合防护策略与监测维护
1. 综合防护策略
滑坡与水毁往往相互关联,需采取综合措施。例如,排水工程既能防治滑坡,也能减少水毁风险;支挡结构既能稳定滑坡,也能保护路基免受冲刷。在实际工程中,应根据地质勘察、水文分析结果,制定“一坡一策”的综合防护方案。
实例说明:某山区公路K30+500段路基左侧为土质边坡,坡高20米,坡度1:1.25,坡脚有季节性溪流。该路段同时面临滑坡和水毁风险。综合防护方案为:
- 排水:坡顶设截水沟,坡面设横向排水沟,坡脚设纵向排水沟,坡体内设仰斜排水孔。
- 支挡:坡脚设置重力式挡墙(高4米,顶宽1米),墙后设反滤层。
- 坡面防护:坡面采用三维网植草,坡脚挡墙以上部分采用浆砌片石护坡(高2米)。
- 冲刷防护:溪流侧设置抛石护岸,长度50米。
- 监测:在坡顶、坡中、坡脚设置位移监测点,定期监测。 该方案实施后,边坡稳定性显著提高,经受住了多次暴雨和洪水考验。
2. 监测与维护
防护工程完成后,需建立长期监测和维护机制。
监测内容:
- 位移监测:采用全站仪、GPS或测斜仪监测边坡水平和垂直位移。
- 水位监测:在排水孔、盲沟出口设置水位计,监测地下水位变化。
- 裂缝监测:对坡面裂缝进行标记,定期测量宽度变化。
- 降雨监测:记录降雨量,分析降雨与位移的关系。
维护措施:
- 定期巡查:每月至少巡查一次,检查排水沟是否堵塞、护坡是否破损、植被是否枯死。
- 及时修复:发现排水沟堵塞、护坡裂缝等问题,及时清理和修复。
- 植被养护:对植草护坡进行定期修剪、施肥、补播,保持植被覆盖。
- 清淤疏通:每年汛期前后对排水系统进行清淤,确保排水畅通。
实例说明:某高速公路K45+100段路基右侧边坡治理后,建立了自动化监测系统。在坡顶、坡中、坡脚各安装一个GNSS位移监测点,数据实时传输至监控中心。同时,在坡体内安装3个渗压计监测孔隙水压力。系统设置预警阈值:位移速率超过2mm/天或孔隙水压力骤升时自动报警。2023年汛期,监测到一次位移速率异常(3mm/天),经巡查发现是截水沟局部堵塞导致,及时疏通后位移恢复正常。该系统有效预防了潜在滑坡。
四、 结语
路基防护技术措施应对滑坡与水毁风险,需坚持“因地制宜、综合治理、预防为主、防治结合”的原则。通过科学的排水工程、合理的支挡加固、有效的坡面防护和冲刷防护,并结合长期监测与维护,可以显著提高路基的稳定性和耐久性。在实际工程中,应充分考虑地质水文条件、工程造价和施工条件,选择最适宜的技术措施组合,确保道路安全畅通。随着新材料、新技术的应用(如生态护坡、智能监测),路基防护技术将更加高效、环保和智能化,为道路基础设施的可持续发展提供有力保障。
