摘要：山区高等级公路多布线于河谷平缓地段,公路路基濒临水库受水库多重作用,路基沉陷、失稳等病害多发,影响道路使用性能及行车安全。文章通过分析山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治问题,提出工程治理方案供工程治理与预防参考。
关键词：山区公路；水库路段；坍塌预测；处治
引言
随着我国交通路网的不断完善和交通事业的发展，对于贫困和偏远地区的公路建设不断增加，山区公路和沿河公路以及沿库区公路得以改建或新建。山区公路受地形、地质限制，基本以沿地形展线为主。典型情况为两山夹一沟，公路沿沟展线，形成沿溪线。由于沿沟水流比降，沟下游路段常遇水库存在，此路段路基受到常年或季节性浸水、河流的淘蚀和搬运的作用，造成路基边坡稳定性下降，对驾乘人员的安全和财产造成一定的影响。
1 影响岸坡边坡稳定的主要因素
1.1 波浪作用
影响塌岸的主要外因为波浪作用。在水库蓄水、运行过程中，风浪及地表水冲刷作用下，地形坡度较陡的岸坡的土体和岩石不断被冲刷、淘蚀，造成土体直接被水流搬运带走，岩石表面不断风化侵蚀而剥落，造成原有岸坡失稳。坍落物堆积形成浅滩，直至波浪无力冲击岸壁与塌落物时，塌岸作用结束，进入稳定状态。
1.2 边岸的地质形态构造
根据水库以往边岸的情况，一般边岸较陡、高度较高路段，都是形成塌岸较为严重路段。一般岸嘴由于受到多面风浪的侵蚀，塌岸宽度较大。凹岸和平直岸段较为轻微。岸坡上陡下缓路段，浅滩不易形成，塌岸发展速度较快。
1.3 水位变化
水位变化主要为水库运营过程中蓄水、放水造成水位变化和雨水下渗造成地下水位变化两个方面。蓄水、放水过程中，边岸土质和岩石受到水位变化的干湿影响，同時受到风蚀和日照作用下，易产生风化破碎现象，导致岩石破坏塌落。水位涨落幅度越大，边岸破坏范围越大。雨季地下水水位变化主要是由雨水随裂缝渗入土体或岩石裂隙，造成土内含水量增加，失稳后造成坍塌。
1.4 淤积影响
淤积影响主要指边岸形成浅滩的时间对塌岸的影响。一般快速形成淤积而产生浅滩路段，塌岸宽度均较小。形成塌岸主要集中在蓄水期前4年，因此，了解掌握水库蓄水时间是非常必要的。
2 水库路段路基设计原则
水库路段路基勘测过程中应收集水库设计水位、淹没范围、气象等资料。详细测绘水库水位变化幅度范围内的地形、地貌及地质及受水库影响情况。设计过程中首先应考虑路基高度应能满足设计洪水频率水位要求;其次应保证路基边坡的稳定性。在设计过程中应充分考虑水库水位变幅带内受到风浪的侵袭、冲击和淘蚀。
3 休止角的确定
路基工程中，安全系数为K=1，α=φ时，抗滑力等于滑动力，土体处于极限平衡状态，达到自然休止角，此时相应的坡角就等于无粘性土的内摩擦角。库区段边坡，自然休止角α受动水力的作用，与静止状态边坡存在不同，找出α影响范围，并进行避让或提前支护，有利于工程的顺利实施及安全运营。 水库路段岸坡受水库冲刷、洪水季节推移力、水体浮力、冰压力、凹岸冲刷及水位变化等综合影响，简称动水压力（D=rw?I?A），休止角不断的变化，因此，对最不利休止角范围的确定关系着项目成败。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般而言，休止角最不利下滑点选在水库设计低水位+低水位时波浪冲刷深度处，通过K=M抗/M滑=（f∑Nc+clc+fb∑Nb+cblb）/（∑Tc+∑Tb），K>1.25，验算得到休止角，路基在休止角外侧通过，或在休止角范围通过开挖至稳定土层进行支护保障路基的稳定、安全。
4 坍岸预测
路线通过水库区，对于库区两侧山体的土质的物理力学性质，必须取样通过试验确定，以作为预测坍岸的依据。
在坍岸预测时，需综合考虑水库风速（v=风速比值×陆地风速）、浪高2h=0.073KW，波浪侵袭高hz=3.20K0（2h）tga等影响因素，从而计算得到波浪冲刷深度hd=2.5h/d。
对于土质路段，通过计算确定得到的休止角α，受降雨量、土质性质、表面植被综合影响，计算所得α须增加2-2.5倍确定。
泥沙淤积严重路段，应采用稳定淤积高程，作为计算起点，通过地勘资料确定的匀质土或非匀质土进行计算，得到坍塌棱体范围。
岸质路段，一般坍岸较少，主要取决于岩层的风化速度，内摩擦角等确定稳定岸坡角。
5 处治方案
当公路通过库区段以路基形式通过时，在预测坍岸段，可进行绕避或加强边坡处治措施。对于路基绕避方案不可行时，坍岸边坡主要采用以下处治方式：
（1）放缓边坡并进行边坡加固：路基通过坍岸段，放缓边坡，一般大于1：1.75，并沿竖向每高约6-8m设置一处边坡平台，平台宽度不小于2m。坡面设置现浇混凝土护坡，其下设置天然砂砾反滤层，以防止水土流失。设置护坡可在水库水位下落时地下水能较为顺畅地排出坡提，不会造成护坡体过大的水压力，保证了岸坡的稳定。同时为了避免护坡基础受到水流冲刷，可在基础外侧设置石笼。
（2）设置挡土墙：U形深窄库区段，展线时多以挖方通过，对于边坡临库处，采用沿坡面开挖至预测休止角外侧安全范围，设置挡墙对路基进行支护。挡土墙适合于下伏完整基岩，土层小于6m的土质或混合型岸坡。此种方式是运用最广、造价较低的支挡工程。正常水位以下宜采用普通挡土墙，正常水位以上考虑加筋挡土墙。
（3）設置抗滑桩：因库区水位不断起落影响，带走阶地前缘土体，部分坡积体受软弱面影响产生滑坍，通过设置抗滑桩保证土体稳定。对于具有软弱夹层的易滑岩石边坡或土层大于10m，地标有明显的破坏变形迹象或已发生滑动路段，宜采用抗滑桩。其优点是可以抵挡较大的推力，治理效果好，缺点是界面大、埋深长、造价高。省道313线斑鸠水库塌岸路段土质岸坡厚8-10m，长200m，采用抗滑桩进行处理，共布设抗滑桩42根，桩长25m，直径1.5m，桩间距5m，嵌入岩层平均深度10m。
（4）桥梁跨越：部分库区段受实际地形限制，支护困难，要进行路基处理时，代价极其高昂，针对此种情况，采用桥梁方式通过，避免过渡支护及保证运营安全。
（5）锚杆、锚索框格防护：路基通过土层大于6m，坡度较陡的土质，以及强风化的岩石岸坡稳定性较差路段。休止角影响范围受风化、破碎影响，岩石易崩坍变形，采用锚杆、锚索框格对边坡进行加固，保证边坡的稳定、安全。采用预应力锚杆或锚索框格防护中现浇混凝土框格起到传力作用，框格梁与坡面的接触面积大，可减小坡面反力，同时它的整体刚度大，使坡面的受力、变形较均匀。因此，此方法适用于松散堆积层滑坡的治理。
结语
公路通过库区时，应从库岸再造影响因素入手进行多因素治理设计，根据库岸再造速度、特点、库水位变化等，分段分区设计防护工程，根据实际地形、地质、水文条件，应用科学的方法，提前预测休止角的影响范围，在搜集水库资料、工程地质和水文地质调查后，采取针对性的处治方案，可有效保障后期路基安全，关系着项目的成败，意义重大。
参考文献
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论文作者:潘大伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/8
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