探究高速公路高边坡稳定安全管理思路论文_苏文豪

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摘要:新的形势下提高高边坡稳定性,是我国公路行业面临的一个重要课题。运用科学高效勘察技术、确定合理设计方案,严格按照设计方案实施,通车后制定合理健康监控,保证项目高边坡稳定安全,为人们提供更好的服务、降低投资方投资成本和社会成本以及行车安全。本文就高边坡稳定发展现状、设计阶段、施工阶段实施管理策略以及通车后对边坡稳定进行健康监控等方面进行了分析,提供一些管理思路。

关键词:高边坡稳定;安全;技术方案;措施

高速公路建设是劈山建桥过程,往往易导致山体原生植被破坏、水土流失现象。设计工作者仅根据原山体裸露部分土质、临近项目情况,粗糙地套用设计公式进行边坡设计,易出现受地质不清、特殊土层工点查找不准确、山体开挖后岩土质变化较大,原先设计往往不符合实际情况等。因此设计阶段制定详细地质勘察方案,并严格实施,开挖过程中根据土质变化情况优化设计方案,通车后建立健康监控等手段,减少在建设期或通车后失稳,避免造成人员、经济上的重大安全事故。致力于提高边坡稳定性和保证边坡安全等方面的工作,有利于为交通运输等行业提供高质量、高效率、高稳定的服务,推动我国国民经济不断增长。

一、高边坡失稳的现状

高速公路是军防、灾难救治、生活快速通行道路和救命路,最近在运营中尤其是暴雨季节常出现或大或小边坡失稳,比如近期平汝高速、沈海高速(湖南段)等高边坡由于种种外力作用下,发生边坡失稳,造成路面破坏(附近桥梁也有移位)、无法正常通车,影响了正常军防、人民生活等。

平汝高速K409+040~K409+110处,塌方约3万立方,施工阶段已对该山体进行扰动,仅简单绿化防护。滑坡造成K409+040~K409+125段桥梁上部结构发生水平位移,双向交通阻断。

沈海高速(湖南段),顺层三级坡,边坡土层为砂性土,实施阶段代用锚索+锚杆+绿化等防护措施,但截排水系统未完善、排水沟较小或排水沟设计不合理,暴雨后,锚索、锚杆加固部分未发生任何失稳,在边坡侧角发生严重失稳,造成垮方约3000m³,虽不大,但砂土堆满半个车道,影响通车。

以上例子说明边坡稳定性仍是一门学问,需管理、设计、施工工程师们一道深入一线进行探讨和创新。目前我国对边坡稳定性理论知识和相关技术方面都需要进一步完善和创新,结合我国基础设施的功能、特点等,及时的了解边坡失稳的原因,创新边坡防护工程技术来提升边坡的稳定性,同时还要加强边坡的设计和安全施工等方面的管理[1],保证达到工程项目稳定性的相关标准。

二、设计阶段管理策略

建设方应从下面几个环节进行管理,如下:

(一)地质调绘

地质调绘高边坡设计重点应摸清路线走廊段表形地质情况和特殊地质、附近工程(国省道,老百姓房屋边坡)防护形式以及沿线植被情况。如某项目初步设计阶段推荐线约K3+500经过一处老滑坡体(约10万方),比较线高边坡加短桥,经预估造价比较线略高。目前虽老滑坡体属于稳定,开挖卸载后仍存在边坡失稳,或滑坡加大,因此采用比较线。地质选线的选择能够保证工程质量安全度,造价合理,方便后期的维护修理,不会破坏生态环境的平衡等要求[2]。

(二)地质勘查

建设方受管理工程师技术薄弱或管理人员较少,常由勘察单位自行勘察,数据真实性和完整性易出现偏差,因此建议引入专业勘察监理,进行全方位、无死角监督。建设方应从程序和过程上把关勘察质量。

地质勘查前,应根据实际情况制定合理勘察大纲和实施方案,建设方应组织引入勘察监理以及社会专业专家对此进行审查。监督过程特别注意是否照勘察大纲和方案实施以及勘察重点为老滑坡、岩堆、错落体等不良地质体以及膨胀土、高液限土、黄土、膨胀岩土等不良岩土分布情况。通过钻探,对每一段边坡对不同地层情况进行摸查岩性、土质、含水性等进一步详细勘察,相应试验数据是否真实性和完整性,其中勘察者应注意不同季节地层水也不一样性。

(三)边坡设计防护方案

应“以人为本”设计理念,遵循“减载、固脚、强腰、排水、绿化”相结合方案为原则,而且一次根治、不留后患。边坡防护设计最重要的是,避免盲目设计,避免简单力学计算法粗糙出图。

设计重点主要是减载、排水为主,根据勘察资料提供岩性、地层含水量制定边坡边坡坡率、平台宽度、边坡高度、防护形式(一般采用抗滑桩、预应力锚索框架梁、锚杆格梁、注浆钢锚管、绿化防护等),顺层边坡设计、反坡时需充分考虑需求土方情况合理优化腰平台宽度,较少防护形式等。截水沟、坡面斜水孔、平台水沟均系统设计,将坡面水尽快排出。在坡面绿化尽量选择能快速绿化,避免雨水冲刷。

(四)加强边坡施工图方案专家审查

该项工作主要高边坡方案设计完毕后进行。由建设单位组织高边坡设计和勘察的专家对设计单位提供资料(勘察收集所有资料和高边坡设计方案)进行审查;专家通过设计提供资料审查后,根据资料情况对一些相对较为特殊的边坡进行实地踏勘,并形成审查意见。

勘察方面主要是收集地质资料和试验手段是否满足要求。特别对含水量、地下水位、软弱岩层、特殊遇水强度弱岩性分布等情况,特别注意雨季情况,以及每段高边坡是否进行探查,避免盲设;

设计方面主要是勘查资料是否应用到设计图纸;对特殊的边坡,比如“扒地皮”、顺坡、高于50m、纯土质、存在特殊土质边坡进行重点审查,避免出现方案性错误;

(五)加强边坡开挖过程优化设计方案

在设计阶段仅靠钻探和物探虽能简单地判断地质初步情况,但仍无法准确判断,因此“动态设计、信息化施工的原则”格外重要。某项目一处边坡:顺层边坡为三级,第一级边坡坡率均为1:1,直接绿化,第二级边坡坡率均为1:1局部采用锚杆固腰,第三级边坡坡率均为1:1.25直接绿化。开挖过程中常出现局部塌方或坍塌,设计院根据现场情况盲目地原方案进行调整,一级变为锚杆,二级变为锚索,三级变为锚杆,出现小塌方采用片石进行回补,实施完毕后,忽略了该边坡全为土质边坡,且该土渗水性比较强,久泡水后强度下降极快,地下水丰富(补钻探后发现常水位较高),边坡将形成滑坡体。在强暴雨和连续降雨洗礼后,边坡仍出现大开裂,失稳,大面积滑坡在即,地表产生裂缝,最远裂缝距离路中线80m左右,滑体错台50cm左右,缝深1.4m,缝宽约20cm。开挖后对边坡的稳定性重视不够,也未进行梳理该边坡土质性质和地层含水量等。出现地基不牢,坐蹲式滑坡。最终进行再一次加强防护,在原防护方案在原基础上加强脚和腰位强度,确保稳定,采用一级抗滑桩、一级平台采用锚索抗滑桩、碎落台和一级平台加宽到13m;

重视开挖后岩质勘查,进一步详细分析防护方案合理性是边坡稳定重要途径之一也是有效地控制工程造价基础。这不是简单一句口号,而应该落到实处。上个例子是设计工程师,仅靠现象解决问题,无追踪梳理土质原性、含水量和方案合理性,造成严重后果。管理过程应加强对开挖边坡过程检查,更要要求设计方经委派经验丰富设计人员(特别是地质专家)常驻或常邀请专家进行定时或不定时巡查,必要时也应补充通过钻探或试验补充土岩性参数,否则又是盲设,其不到真正作用。

三、施工阶段实施管理策略

(一)明确管理思路

施工安全管理重点思路:风险评估-重大风险源-重大安全事故-安全-应急为主轴。制定相应标准化施工达标考核制度,狠抓平安工地建设以及标准化施工落实。

要求施工单位、监理单位、建设方需成立高边坡专家小组和应急处置小组,专家成员主要由总工程师和技术骨干和专家为主。施工团队内部必须完善管理体系,严抓按照图纸思路进行开挖和防护。开挖过程岩性和含水量情况与图纸描述岩性进行对照以及根据实际岩性对照设计防护形式是否与设计说明一致,若存在不一致性,应提前告知。当出现失稳的前兆时,及时根据现场情况做好观察工作和停止施工,做好安全围闭工作,在雨季时,又未完善排水系统时,应先完善临时排水系统,经多方专家诊疗后,制定防护方案,方可进一步实施。

(二)明确重点狠抓边坡防护排水

边坡失稳常出现在雨季或连续暴雨之后,主要实施过程时,排水系统未能快完成,临时排水系统未能做。建议应做好临时排水系统(一般先挖出沟型,采用高强砂浆三面光面或采用不透水彩布封闭避免漏水)措施;

上图明显就是在完成边坡开挖,未及时实施平台水沟和坡顶截水沟,也未实施临时,造成边坡冲刷出现大面开裂。

(三)合理的健康监控信息技术

随着我国信息技术快速发展和广泛应用,其在高边坡工程中的应用也十分广泛。在边坡施工过程中一般都会对重点边坡进行施工监控,监控项目主要有表面位移监测(水平位移和垂直位移)、深层水平位移监测、裂缝监测、锚索应力监测、降雨量监测及地下水位监测。近年来,随着信息技术的发展,自动监测系统迅猛发展,自动监测系统基本不受地形、植被、天气等的影响,能够实现全天候监控,实时数据传输,方便管理者随时了解边坡稳定状态,并且能做到及时预警。利用信息技术,将各类自动监测元件整合为边坡健康监控系统,可以有力的指导边坡安全施工,极大的提高管理效率及水平,保证边坡施工安全。通过在施工过程中预埋锚索应力监测元件、地下水位监测元件等,可以在工后对边坡进行持续健康监控,掌握其安全状况。

四、通车后管理策略

高边坡工程完工后,要定期对边坡的稳定性进行监控和检查,主要目的是防止在营运过程中由于气候、环境、人为等外在因素的变化而破坏边坡的稳定性。

一般情况下,工后要请专业单位进行监测咨询,制定合理的监测方案,要对变形尚未稳定,有塌滑或滑移变形历史,地质条件差或地质环境复杂安全风险高,边坡出现变形或破坏迹象等的边坡在工后进行变形监测,对三级以上边坡进行定期病害检查。

通过边坡监测预警及定期病害检查,能够及时的发现存在的安全隐患,并进行预防性养护,达到治早治小的目的,防止造成滑坡等灾害,导致经济、人员等方面的较大损失。同时,对营运公路边坡进行稳定监控,能够对于突发安全事故做到事前预防,及时进行应急处理,保证交通行业及相关行业正常的运作。

五、结束语

对于高边坡的稳定性能,要做到施工前对线路地质等情况进行详细的勘测,做好全面的准备工作,也需要制定应急方案来应对施工中出现的突发情况;在施工中对各个环节的技术、安全性能、质量等方面进行严格的监控,保证整体工程顺利的进行;在竣工后期使用的过程中也要对高边坡的稳定性能进行监控,保证整体工程的安全质量不会存在任何问题,为社会提供优质的服务。

总之,应该对工程边坡稳定性进行合理的管控,要进一步创新边坡工程施工技术,保证能够顺应时代发展的要求。

参考文献:

[1]李强,张平,钱勇等.高边坡施工的安全管理[J].中国西部科技,2010,9(3):67-69.

[2]马国师.浅谈立洲水电站高边坡施工的安全管理[J].四川水力发电,2011,30(1):38-39,50.

[3]高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南 中华人民共和国交通运输部

论文作者:苏文豪

论文发表刊物:《基层建设》2016年15期

论文发表时间:2016/11/10

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