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杭金衢高边坡工后评估报告

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-26 05:22:01
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杭金衢高边坡工后评估报告

浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告项目负责:晏露超参加人员:林灿阳熊波吴志刚熊晋杨俊伟陈世铭郭松马新凯技术审核:高和斌分院院长:王建松总工程师:廖小平(副总工)院长:朱本珍技术顾问:王恭先朱本珍宋学安中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月目录第一部分综述1一、项目概况1二、评估目的和意义1三、评估依据和原则1四、评估思路和工作程序2五、评估工作组织和开展2第二部分高边坡工后评估内
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导读浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告项目负责:晏露超参加人员:林灿阳熊波吴志刚熊晋杨俊伟陈世铭郭松马新凯技术审核:高和斌分院院长:王建松总工程师:廖小平(副总工)院长:朱本珍技术顾问:王恭先朱本珍宋学安中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月目录第一部分综述1一、项目概况1二、评估目的和意义1三、评估依据和原则1四、评估思路和工作程序2五、评估工作组织和开展2第二部分高边坡工后评估内
浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡

工 后 评 估 报 告

中铁西北科学研究院有限公司

二○一一年十月

浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡

工后评估报告

项目负责: 晏露超

参加人员: 林灿阳   熊  波   吴志刚   熊  晋

杨俊伟   陈世铭   郭  松   马新凯

技术审核: 高和斌

分院院长: 王建松

总工程师: 廖小平(副总工)

院    长: 朱本珍

技术顾问: 王恭先   朱本珍   宋学安

                         

中铁西北科学研究院有限公司

二○一一年十月

目    录

第一部分   综 述    1

一、 项目概况    1

二、评估目的和意义    1

三、评估依据和原则    1

四、评估思路和工作程序    2

五、评估工作组织和开展    2

第二部分   高边坡工后评估内容和方法    3

一、边坡工程分类    3

二、边坡工程稳定性影响因素    3

三、边坡稳定性评价与灾害风险评估    5

四、 常见边坡病害类型及整治工程对策    7

第三部分 浙江杭金衢高速公路高边坡工后评估    9

一、杭金衢高速公路高边坡工程概况    9

二、工程地质与水文地质条件    10

三、主要边坡病害问题与工程特点    12

四、边坡稳定状态评价    14

五、边坡灾害风险评估    15

第四部分 高边坡防控对策与整治措施建议    17

一、高边坡风险防控对策    17

二、高边坡病害工程治理原则    17

三、高边坡治理工程方案建议    17

四、几点必要的说明    17

附 件 一    21

附 件 二    23

第一部分   综 述

一、 项目概况

杭金衢高速公路是国家规划中的国道主干线"五纵七横"之一横——上海至瑞丽高速公路的组成部分,也是浙江省跨世纪发展战略的重要组成部分,全长290.5公里。北起杭州萧山红垦,与沪杭甬高速公路、杭宁高速公路、杭州机场路等相连,在金华境内又与金丽温高速公路、甬金高速公路相连,止于浙赣交界的常山县窑上村,与江西省犁园到温家圳高速公路相连。沿线经过萧山区、绍兴县、诸暨市、浦江县、义乌市、金华市金东区、金华市婺城区、兰溪市、龙游县、衢江区、衢州市柯城区及常山县等12个县(市、区),是浙江穿越县市最多的高速公路。该高速公路分二期工程建设,一期工程于2002年12月28日运营通车,二期工程于2003年9月22日投入运营。

图1-1 杭金衢高速公路地理位置图

随着杭金衢高速公路运营时间的推移和环境条件的变化,边坡岩土体逐渐松弛,在地表水和地下水的不断作用下,地质条件有恶化的趋势,特别是遇到灾害性气象如台风暴雨的作用和影响,高边坡产生一些病害在所难免,轻者会影响公路正常运营、交通通畅和安全行车,重者可能会引发塌方断道、车毁人亡等重大事故,造成不良的政治、社会影响和较大的经济损失。因此,当前的高边坡防护加固工程能否维持其长期稳定与安全,是一个必需引起高度重视的问题。

鉴于杭金衢高速公路高边坡稳定的重要性和交通安全要求,浙江交通投资集团有限公司杭金衢分公司有关领导和技术部门对该路段运营期高边坡工程问题非常重视。为了有效预防边坡病害,建设一条安全畅通的山区高速公路,2011年8月浙江交通投资集团有限公司杭金衢分公司特委托中铁西北科学研究院有限公司对杭金衢高速公路高边坡的稳定性进行工后评估,现场调查各边坡的状态,分析已有病害原因,评价其稳定性,提出完善高边坡防护加固工程的处治措施和保证边坡稳定和安全运营监测的建议。

中铁西北科学研究院有限公司基于浙江交通投资集团有限公司杭金衢分公司提供的有关路段或工点的工程地质勘察报告、施工图设计文件或变更设计文件,采用全线普查与重点复查相结合、定性分析与定量计算相结合、专人排查与专家会审相结合等方法,通过对杭金衢高速公路高边坡工点进行逐段逐点的现场踏勘与调查,认真排查边坡工程病害,补充收集工程地质与水文地质资料,掌握边坡工程工作现状,综合分析和评价高边坡工程的稳定现状和发展趋势,并提出具体的工程建议,为下一步高边坡的病害整治及补强加固提供依据。

二、评估目的和意义

浙江杭金衢高速公路具有里程长、跨度大、车流量多等特点,经常出现车辆拥堵现象。公路两旁虽有预留拓宽带,但由于在正式通车前对边坡整治设计观念的差异,部分高边坡防护加固没有达到高速公路设计标准,采用的加固措施是以预防边坡表层冲刷或掉块落石为主,防护手段较为单一,加固措施薄弱,因此其高边坡稳定与安全问题较为突出。为确保高边坡的长期稳定,对杭金衢高速公路高边坡进行工后评估,及时准确地把握边坡的稳定性现状和发展趋势,必要时实施补强加固工程或工程检测与监控量测,对杭金衢高速公路的交通运营畅通和安全具有重要的指导意义和实用价值。

三、评估依据和原则

1、评估依据

(1)、《公路工程地质勘察规范》(JTJ0-98)

(2)、《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)

(3)、《公路排水设计规范》(JTJ018-1997)

(4)、《公路养护技术规范》(JTJ073-1996)

(5)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)

(6)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)

(8)、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)

(9)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

(10)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)

(11)、《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)

(12)、《岩土工程监测规范》(YS5229-1996)

(13)、合同书《杭金衢高速公路高边坡、高路堤安全风险评价及工后稳定性评估》

(14)、浙江交通投资集团有限公司杭金衢分公司提供的“有关路段或工点的工程地质勘察报告、施工图设计文件或变更设计文件”。

(15)、杭金衢高速公路高边坡现场踏勘与调查补充完善的相关资料。

2、评估原则

(1)、基于保障高速公路行车安全的目的和要求,进行高边坡工后评估。

(2)、以地质条件为基础,结合坡形坡率和防护加固状况,采用系统的评估方法。

(3)、评价边坡的稳定性时,分析考虑边坡的发展趋势,即长期稳定性。

(4)、针对运营高速公路的特点和潜在不稳定边坡变形的主要原因,提出补强加固措施及监测建议。

四、评估思路和工作程序

基于边坡工程稳定性分析与评价的基本原则和传统方法,结合山区高速公路高边坡的工程特点,本次工后评估工作采用边坡稳定性量化评价法和数值分析计算法相结合的综合方法对高边坡的稳定状态进行评价,并根据边坡工程时空分布特征及其地质灾害特征,结合现场情况进行分析,对边坡灾害可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险进行边坡灾害风险评估,从而为边坡工程日常养护、边坡灾害防治措施的确定、边坡灾害事故应急方案等提出建设性意见。

边坡稳定性量化评价法是将边坡稳定性评价分为三个部分的内容,即结构工程、坡面变形和坡体变形评价,然后基于层次分析法和专家咨询法建立边坡稳定性评估模型,进而量化得出边坡的稳定指数。

数值分析计算法是结合边坡坡形坡率及防护加固工程设计,必要时补充收集资料或补勘与试验工作,采用数值分析的方法,计算边坡的稳定程度或稳定系数,以定量计算结果辅助定性综合分析和评价。

结合我公司在福建、广东、云南、贵州、四川和浙江等地区相关边坡工程调查与评估咨询工作经验,本次工后评估工作采用收集衢黄段高速公路资料与现场调查相结合,定性分析与数值计算相结合,边坡普查与重点复查相结合的系统工作程序,遵循由简到繁、由浅入深、全面排查、突出重点的工作原则,综合分析和评价高边坡当前稳定状态及其灾害风险,并提出相应的风险管理防控对策。

五、评估工作组织和开展

我公司在接受本次高速公路高边坡工后评估工作的委托任务之后,立即成立了“杭金衢高速公路高边坡工后评估项目组”,组织有关专家和技术人员尽快开展工作。其中,正高级技术人员3人,副高级技术人员3人,中初级技术人员8人。

针对杭金衢高速公路的运营现状,结合本项目工作计划,认真组织开展工作如下:

1、2011年8月15日到8月31日,赴委托单位及有关部门收集资料,并认真阅读沿线边坡设计图纸文件和相应工程地质勘查资料,并在管理处有关人员的大力协助下,对杭金衢高速公路的路堑高边坡、存在病害隐患的路堑边坡以及存在潜在病害、相对危害程度和重要性较高的路堤边坡进行现场踏勘与调查工作,收集现场资料并拍摄照片,现场调查工作完成边坡80处。

2、2011年9月1日到9月10日,整理杭金衢高速公路现场调查所取得的文字及照片资料,结合已收集到的边坡工程地质勘查和设计资料,筛选出存在严重病害和较大风险的重点高边坡。

3、2011年9月11日到9月30日,重点高边坡现场复查,核查所收集资料的准确性和可靠性,必要时进行现场增补完善,绘制边坡立面图。进一步查明工程地质条件、病害规模、安全隐患等。

4、2011年10月1日到10月31日,总结归纳有关成果资料,编写杭金衢高速公路高边坡工后评估报告。

第二部分   高边坡工后评估内容和方法

根据杭金衢高速公路高边坡的工程特点,本次工后评估工作是采用边坡稳定性量化评价法、数值分析计算法和边坡灾害风险评估相结合的综合评估方法。主要工后评估工作内容包括:边坡工程分类、边坡稳定性影响因素调查分析、边坡稳定性分析与评价、边坡灾害风险评估以及高边坡工程整治对策建议等。其基本原则和主要技术方法分述如下:

一、边坡工程分类

边坡工程的分类方法很多,从边坡工程工后评估的实用角度出发,边坡的分类应能体现各类型边坡的主要性质,便于在工程实践中通过分类快速把握边坡的基本特点,采用合理的分析方法进行边坡稳定性评估和防护加固工程处治。根据这一原则,在本次高边坡工程工后评估工作中采用如图2-1所示的分类方式。

图2-1 路堑边坡工程实用分类图

该分类系统主要将路堑边坡分为土质边坡、岩质边坡和二元结构边坡三个大类,而本次评估工作中的少数路堤边坡属于土质边坡中的均质土边坡亚类。

土质边坡即边坡主体由土类物质组成,如坡残积土层、全强风化土层、以及其它堆填土类物质,包含边坡土体基本均匀的均质土边坡或似均质土边坡和边坡土体结构面效应较为突出的类土质边坡等两个亚类。 

岩质边坡即边坡主体为岩体组成,体现强烈的岩体结构特征,由于其稳定性与边坡物质组成、风化破碎程度、岩体结构特征等具有密切关系,体现为不同的失稳模式和变形机制,综合道路工程中岩质边坡的主要特点,可以将岩质路堑边坡分为节理岩石边坡、破碎岩石边坡和层状岩石边坡等三个亚类。

节理岩石边坡是指风化破碎和节理发育不规则的岩体组成的路堑边坡。节理岩石边坡的边坡岩体通常呈块状结构、镶嵌结构或厚层状,岩体较完整,一般稳定性条件好,易形成高陡边坡,其失稳形态多沿结构面产生崩塌、局部楔形体破坏或沿复合结构面的整体滑动,稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪断强度控制,常体现为岩体综合抗剪强度。另外,差异风化界面是节理岩石边坡产生变形破坏的另一个重要依附面,尤其当风化界面过渡较为剧烈时,其物理力学性质差异较大,且产状一般呈顺倾向,易聚水软化发育成控制性滑移底界。

破碎岩石边坡是指坡体岩石由构造挤压、风化破碎成碎块状的岩体或破碎岩块组成的路堑边坡。破碎岩石边坡的稳定性取决于岩块间的镶嵌情况和咬合力,一般发育为圆弧破坏模式或者圆弧与折线的组合模式。破碎岩石边坡的物质来源主要有构造破碎体和变形堆积体。构造破碎体一般发育于大断层破碎带或几条断层交汇处,岩体经历了褶曲等构造挤压、风化和地下水等内外营力作用严重破碎,节理裂隙密集,岩块尺寸非常小,咬合程度很差,岩体结构面发育,多、短、小且分布不规则,密度大,平整度很差,充填物复杂,按其破碎程度也可细分为碎裂状和散体状两种,其岩体结构一般呈碎裂结构和散体结构。这种破碎岩石边坡在路堑边坡中虽然数量不是很多,但是一旦发生破坏威胁很大,往往成为极难处理的焦点工程;变形堆积体主要有崩塌或滑坡等形成的碎块石堆积物,经历翻滚、滑动、挤压等作用形成,或者是矿渣、洞渣等堆积体组成,其碎块间几乎没有粘聚力,产生破坏一般是整体性失稳。

层状岩石边坡是指由层状或似层状结构的岩体组成的路堑边坡。层状岩石边坡因为特殊的层状岩体结构和结构面、软弱夹层的存在而表现为强烈的各向异性特征。依据岩层产状与开挖面组合关系,可分为顺层边坡,逆层边坡,斜交边坡;常发生顺层滑坡,滑动崩塌,切层滑坡,倾倒及V形槽崩滑破坏。因此,对其边坡稳定性进行评估具有重要的工程意义。

二元结构边坡即边坡主体同时包括土类物质和结构性岩体,并大体相当,常以上覆土层下伏岩石呈现,突出体现土岩二元接触特点。

二、边坡工程稳定性影响因素

高速公路的高边坡的变形破坏性质复杂,影响因素众多,同时因为在开挖等人为改造过程中外在因素的扰动作用而表现出不同于的特点。

1)地形地貌条件

地形地貌特征是地质体在内外营力长期共同作用下形成的地表景观,是地质环境中最明显最直接的外在表现。场区总体地貌与地质灾害的发育程度具有统计上的关联,一般山地地貌场区均是路堑高边坡稳定性问题较为突出的地段,对崩塌、错落、滑坡及其堆积体形成的重力地貌应特别注意查明。在江河峡谷地段,由于断层影响,或由于岩性差异,可能形成周围高中间低的簸箕状缓坡地带,往往发育一定厚度的崩坡积物,易产生堆积层滑坡。在河曲凹岸冲刷部位和山区河谷的缓坡段均是容易产生滑坡的地区。

路堑开挖面的陡缓坡形对高边坡的稳定性同样具有影响,坡顶地形是陡坡、缓坡、平坡还是反坡不仅是评估路堑开挖坡面稳定性的重要参考,同时也一定程度上决定了路堑边坡体积规模和防护加固工程量的大小。

因此,在高边坡的踏勘调查中,应重视场区地貌特征的调查,尤其应尽可能查明与路堑高边坡稳定性关联紧密的古老病害特征、江河库岸条件、地面建筑限界、斜坡自然坡率、开挖地形等,并结合已有工程的经验类比,对边坡工程的稳定现状作出定性评价。

2)地质构造条件

在漫长的地质历史中,边坡岩体往往经历了不止一次的构造作用,形成了规模不等、性质各异的褶皱和断裂,对边坡的稳定性具有显著影响。大中型断层是强烈构造作用的产物,往往伴生规模不等的断层破碎带,破碎带内岩层产状紊乱,节理发育,岩体破碎,形成的破碎岩石边坡破坏一般均具有比较大的体积规模,同时,由于岩体破碎造成治理工程施工相对困难,往往成为线路建设的控制性工程。中小型断层在出露于开挖面附近时,常形成岩质路堑边坡破坏的控制性界面,断层内的泥化夹层等严重弱化岩体强度参数,是边坡稳定性分析中特别需要重视的问题。在褶曲轴部岩层变形极其剧烈,岩体破碎,容易产生边坡变形;大中型褶曲的一翼往往表现为单斜岩层,易产生顺层滑动。在地质构造发育地带,还有可能形成较高的地应力,地应力的主轴方向一般行,特别是对超高路堑边坡(百米以上),地应力对其稳定性的不利作用和影响不可忽视。

因此,在高边坡工程地质调查分析工作中,应通过露头调查、坑槽探、地质钻探,工程物探等多种手段尽可能查明场区地质构造特征和展布规律;尤其应重视对路堑开挖揭示的地质条件进行工程地质复核。

3)地层岩性条件

地层岩性是影响边坡稳定程度的基本因素之一。总体来讲,火成岩一般岩性坚硬,节理裂隙不甚发育,一般地质灾害发育程度较低,常表现为崩塌落石等破坏形式;沉积岩和变质岩岩性相对软弱,并常发育层面、片理面等优势性弱面,易形成边坡变形的依附面,发育成滑坡、倾倒等地质病害。

岩体风化程度同样是影响边坡稳定性的基本因素之一。同样的岩性条件,由于风化破碎程度的差异,其物理力学特性也存在较大差异。岩体在自然地质环境中,因为物理、化学和生物作用等风化营力的驱动,产生原生裂隙的扩展或产生新的裂隙,并发生体积变化和化学成分的改变,将改变岩体的物理力学特性,弱化岩体的承载能力,易产生坡体变形破坏。

因此,在高边坡的工程地质调查中应通过开挖露头的调查分析、工程勘探与岩体试验等手段确定边坡岩体的岩性条件,并进行边坡岩体的风化分级,以利于对边坡稳定性进行评估。

4)不利结构面发育状态

路堑高边坡的变形破坏大都与边坡岩体的结构特征和空间组合关系密切相关,对岩体结构面具有很强的依附特性。岩体中的不连续面包括节理、断层、层理面、片理面、地层分界面、风化破碎差异界面等。虽然岩块的强度一般较高,但是由于不连续面的存在将严重弱化岩体的力学性能,特别当在路堑开挖的影响范围内,这些不连续面存在不利倾向或组合时,岩体的承载能力将主要体现为不利结构面的强度。研究表明一个或多个结构面组合边界的剪切滑移、张拉破坏和错动变形是引起路堑边坡失稳的主要原因之一。

5)坡体结构特征

坡体结构是坡体内岩体或土体的分布和排列顺序、位置、产状及其与临空面的关系。众所周知,岩质边坡的破坏与土质边坡具有很大的不同,其破坏形态在很大程度上受控于坡体结构特征。从坡体结构入手,有利于建立边坡岩体结构与边坡变形破坏特征及其形成机制的对应关系。

查明坡体结构是边坡稳定性分析和防护加固工程处治的重要环节。在高边坡踏勘调查与稳定性分析中,应强化坡体结构的认识,综合考虑各方面因素的影响,进行边坡坡体结构的分析与评价。

6)地下水赋存与运移规律

地下水活动状态对路堑高边坡稳定性的影响是非常活跃的。大气降雨引起的坡表径流与入渗以及地下水位升降常成为公路沿线地质灾害集中发生的诱导因素。地下水对边坡稳定性的影响主要体现在对潜在失稳面产生的静水压力、浮托力(或孔隙水压力)和渗透力,总体上增加了边坡失稳的下滑驱动力;另外地下水位的急剧升高将严重损伤近滑面区岩土的强度特性,同时地下水的浸润对坡体岩土和结构面夹层有很强的软化效应,总体上减小了边坡的抗滑能力。

在高边坡的踏勘调查中应注意开挖面露头的干湿状态,可以通过地质钻探、工程物探和地下水位监测等确定坡体地下水活动状态和规律,也可以通过地下水的渗流模拟来加深对边坡水力学特征的了解。

7)边坡工程效应

路堑开挖的扰动作用是边坡产生破坏的触发因素,同时也是路堑高边坡失稳的主要原因之一。在路堑高边坡人为改造过程中的扰动作用一般有开挖卸荷影响、施工工艺影响、施工工序影响、施工或运营期自然营力影响,可统称为边坡工程效应。

开挖卸荷效应主要体现为近开挖面岩土体因为应力卸荷而产生松弛区,或称为卸荷带。开挖松弛区内边坡岩土体因为应力状态产生急剧变化而产生节理裂隙的扩展和体变扩容,造成岩土体力学性质的弱化,从而诱发松弛区岩土体的变形破坏,这种破坏可以是局部的,也可以是整体性的。

施工工艺对路堑高边坡稳定性的影响是多方面的,典型的如边坡开挖过程中的爆破。爆破形成龟裂带,或称为爆破直接损伤区,区内岩体强度可能降低30~50%之多,而实际施工中的确有不少边坡是由于不合理的爆破作业而炸塌的。

施工工序对路堑高边坡稳定性的影响主要体现为施工过程中的开挖过度超前而支护严重滞后。虽然设计强调采用逐级开挖逐级支护的施工工序,但实际施工时,超前开挖提前揭露顺倾向不利结构面引起边坡失稳或开挖面长期暴露而未能实施有效加固而引起边坡整体失稳的现象在有较多的案例。另外,由于不合理堆载,地表水引排不当等原因引发边坡开挖施工的次生病害也是屡见不鲜的。

施工或运营期自然营力影响主要是指因为边坡施工周期过长,期间受持续暴雨冲击、坡面水土流失等因素影响引发边坡施工期次生病害,以及在边坡长期运营养护过程中路堑边坡历时环境背景变化的不利作用和影响。

三、边坡稳定性评价与灾害风险评估

1、边坡稳定性评价

边坡稳定性分析与评价的传统方法有:工程地质类比法、地质数据图解分析法、数值分析计算法和工程检测监测法。本次高边坡工后评估工作主要采用层次分析与专家咨询综合评价法,并对重点高边坡结合数值分析计算法进行稳定系数验算。

(1)层次分析与专家咨询综合评价法

该方法法将边坡稳定性评价分为三个部分的内容,即结构工程、坡面变形和坡体变形评价,然后基于层次分析法和专家咨询法建立边坡稳定性评估模型,如图2-2所示:

 

图2-2 边坡层次分析结构模型

结构工程所包括的四个方面:排水工程、防护工程、支挡工程和锚固工程,当它们不存在时,对边坡的稳定是不利的;而坡面变形评价及坡体变形评价的六个方面,当它们不存在时,对边坡的稳定则是有利的,因此,这三部分的评价是分别评价,然后再综合评价。其中结构工程的评价,采用层次分析法,而坡面变形及坡体变形的评价,则按其组成要素的重要程度结合专家意见定权评价。

该方法最终得出稳定指数作为边坡稳定性评价的量化指标,稳定指数满分为100分。

(2)数值分析计算法

数值分析计算法即是通过建立边坡计算模式,确定岩土计算指标,选择特定计算方法,得出边坡稳定程度或安全程度的定量指标和结论,即稳定系数或安全系数。

在《公路路基设计规范》中,边坡或滑坡稳定性检算是采用我国岩土工程界经常使用的传递系数法或推力传递法,国外多采用Morgenstern & Price及其它能同时满足力和力矩平衡的方法;但传递系数法具有简单易行的特点,而且,当采用以反算指标作为其计算基础时,上述各种极限平衡方法的结果相差不大,传递系数法基本能够满足边坡工程实践的需要。然而,近年来,随着岩土工程试验与测试技术的进步和发展,应用于边坡稳定性分析计算的各种参数指标更为全面、准确和科学,以及边坡工程实践的客观需求,如边坡加固工程的分析计算,在边坡工程稳定性分析和加固工程检算实践中越来越多地运用Morgenstern & Price法。在本次工后评估报告中,对较为重要的高边坡,采用Slope/W软件,运用Morgenstern & Price方法进行边坡稳定性分析计算。

(3)边坡稳定程度分级及评价标准

综合运用上述边坡稳定性分析计算手段和评估方法,一般地,可以将边坡稳定程度划分为稳定、基本稳定、稳定性差和不稳定四个等级,如表2-1所示。

根据《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)表3.7.4,对于高速公路等高等级道路工程,路堑边坡稳定系数在正常工况条件下为1.2~1.3。本报告简称“稳定安全系数”为“稳定系数”,并用“Fs”表示,其定量划分标准为:边坡稳定系数大于1.2为稳定的边坡;边坡稳定系数介于1.2和1.1之间为基本稳定的边坡;边坡稳定系数介于1.1和1.0之间的为稳定性差的边坡;边坡稳定系数小于1.0为不稳定边坡。

其定性描述如下:

当前边坡无变形迹象,无重要不利稳定因素的作用和影响,防护加固工程设计充分、质量良好、作用可靠,这类边坡划分为稳定的边坡;

当前边坡基本无变形,无重要不利稳定因素,防护加固工程设计基本可行、质量可靠,这类边坡划分为基本稳定的边坡;

当前边坡存在局部坡面或防护结构变形但无严重变形和破坏,明确存在不利稳定因素的作用和影响,或者边坡高陡、结构复杂、工程安全特别重要,或者防护加固工程设计不足、质量一般、针对性不强。结合有关工程实践和设计经验,经过工程地质类比,如不增补一定的防护加固工程,将有可能存在边坡严重变形或破坏的危害和威胁,这类边坡划分为稳定性差的边坡。

当前边坡已发现较为严重的变形和破坏,存在易滑地层或岩组、或不利稳定的坡体结构条件、或岩体不利结构面发育、或坡体地下水丰富等重要不利稳定因素的作用和影响,或者防护加固工程明显不足、质量粗劣、效果较差或已失效,结合有关工程经验,如不采取及时有效的防护加固工程措施,边坡将严重变形或破坏,危害和威胁交通安全,这类边坡划分为不稳定的边坡。

表2-1 边坡稳定性等级及划分标准

稳定性等级划分标准
定性描述定量指标
稳定无变形,无不利稳定因素,防护加固工程设计充分、质量良好、稳固可靠。

Fs≥1.2

稳定指数≥90

基本稳定基本无变形,无重要不利稳定因素,防护加固工程设计基本可行、质量可靠。

1.1<Fs<1.2

80≤稳定指数<90

稳定性差存在局部坡面或防护结构变形但无严重变形和破坏,明确存在不利稳定因素的作用和影响,或者边坡高陡、结构复杂、工程安全特别重要,或者防护加固工程设计不足、质量一般、针对性不强。结合有关工程实践和设计经验,经过工程地质类比,如不增补一定的防护加固工程,将有可能存在边坡严重变形或破坏的危害和威胁。

1.0<Fs≤1.1

60≤稳定指数<80

不稳定发现较为严重的变形和破坏,存在易滑地层或岩组、或不利稳定的坡体结构条件、或岩体不利结构面发育、或坡体地下水丰富等重要不利稳定因素的作用和影响,或者防护加固工程明显不足、质量粗劣、效果较差或已失效。

Fs≤1.0

稳定指数<60

2、边坡灾害风险评估

边坡灾害风险评估,是根据边坡工程时空分布特征及其地质灾害特征,结合现场情况进行分析,对边坡灾害可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险计算,从而为边坡工程日常养护、边坡灾害防治措施的确定、边坡灾害事故应急方案等提出建设性意见的一种评价方法。综合考虑易发指数、危险指数和易损指数,以风险指数作为边坡灾害风险评估的量化指标。

高边坡灾害风险评估是建立在全面的和系统的高边坡安全检查成果的基础上。高边坡安全检查包括高边坡基本信息调查和高边坡动态信息调查。高边坡基本信息是其边坡灾害易发性评价工作的基础,高边坡动态信息是其边坡灾害危险性评价工作的依据。并且,在其相关高速公路路段交通状况与设计要求的条件下,分析评价高速公路对特定边坡灾害的承灾能力,即边坡灾害易损性评价。

最后,综合边坡灾害易发性评价、边坡灾害危险性评价和边坡灾害易损性评价结果,提出高速公路高边坡灾害风险指数。同时,根据其边坡灾害风险指数确定风险等级,进而依据边坡灾害风险管理准则提出相应的防控对策。高边坡灾害风险评估体系如下图2-4所示。

    

                         

图2-3 高边坡灾害风险评估体系示意图

为了统一高边坡灾害风险评估标准,综合高边坡地质灾害易发度、危险度和易损度提出一种简易高速公路高边坡风险的计算方法,具体以风险指数表示,如下式所示:

风险指数=危险度×易发度×易损度

易发度=易发指数/24

危险度=危险指数(100-稳定指数)/100

易损度=易损指数/6

易发指数:通过归纳高边坡失稳诱发地质灾害的主要影响因素,提出高边坡地质灾害的易发性分析方法,建立易发指数计算模式。

危险指数:是基于高边坡防护加固工程结构的缺损状态和边坡地质病害的发育状态,提出高边坡稳定性分析和高边坡危险性分析与评价方法,建立危险指数计算模式。

易损指数:结合高速公路的交通流量和设计时速等高边坡灾害风险控制指标,提出高边坡灾害易损性分析方法,建立易损指数计算模式。

在高边坡风险评估结论的基础上,根据其风险指数可以划分为五个不同的风险等级,并对应于可忽略、可容许、可接受、不可接受和拒绝接受五个接受准则。为了与浙江省交通投资集团《高速公路高边坡安全风险检查评价指引(试行)》中的分类标准相统一,将可忽略和可容许级别的边坡归为Ⅰ类,可接受级别的边坡归为Ⅱ类,不可接受和拒绝接受级别的边坡归为Ⅲ类,详见表2-2。

表2-2 高边坡灾害风险管理决策

浙江交投集团高边坡安全风险类别风险级别

风险指数接受准则
Ⅰ类一级≤0.05

可忽略
二级0.05~0.1

可容许
Ⅱ类三级0.1~0.15

可接受
Ⅲ类四级0.15~0.25

不可接受
五级≥0.25

拒绝接受
四、 常见边坡病害类型及整治工程对策

一般地,基于山区高速公路的调查研究和相关既有研究成果,结合路堑边坡工程病害的性质和规模,可总结归纳路堑高边坡常见病害包括坡面变形病害、坡体变形病害和防护加固工程结构变形病害等三个方面。如图2-5所示。

图2-4 路堑边坡工程病害分类图

坡面变形病害一般包括:风化剥落、流石流泥(坡面冲刷)、掉块落石、溜坍等;坡体变形病害一般包括:崩塌、滑坡、坍塌、坍滑、倾倒、溃屈、错落等;防护加固工程结构变形破坏一般包括:坡面或地下排水工程设施损毀、坡面普通防护工程结构变形或破坏(如骨架、护墙、植草等)、桩墙等支挡工程变形或破坏、锚固工程变形和破坏(如锚喷、锚索或锚杆、钢筋混凝土梁或墩等)。

风化剥落是指坡面裸露的岩体在岩石物理风化和水理作用下逐渐演变成碎屑物质剥离底层岩面而形成坠落的病害现象。风化剥落是较为常见的岩质路堑边坡病害类型,硬质岩剥落较缓慢,而软质岩则相对较严重。风化剥落对道路安全影响不大,但是由于长期风化剥落,将使边坡岩体形成巨大的凹崖腔,使上部硬质岩体形成危岩。

流石流泥(坡面冲刷)是指坡面岩土在坡面泾流或暴流的冲刷下产生泥石流失的现象(规模较大时可产生坡面泥石流)。这种病害在施工期十分常见,在运营期也时有发生,对于普通防护的低等级山区公路则更为普遍。南方花岗岩地区常发育砂土状强风化层,颗粒较粗,粘粒含量很少,易崩解,抗冲刷能力很差,因此在雨季期间流石流泥现象十分严重,大量坡面冲刷物流向碎落台或路面,堵塞排水沟,常在坡面形成密集的冲刷沟槽,并导致喷播草仔流失而影响坡面绿化效果。

掉块落石一般指坡体上由于节理、风化等形成的小型土块或岩石等分离体在重力、冰劈、根劈、或其它外力的作用下从坡顶或坡面掉落的病害现象。落石的物质来源:一种是坡顶或坡面由于风化破碎、植物根劈形成的碎石或崩塌残留物;一种是由于结构面切割形成的小型楔体;土块的来源通常为坡顶覆盖层的解体物质。掉块落石的体积较小,其破坏力也不髙,但高边坡的掉块落石,其能量也不可低估,构成较大的安全威胁。

溜坍是指坡面土体在强度软化和动静水压等作用下产生浅表层沿某些沟槽溜滑并坍移堆积于坡脚的病害现象,多发生在降雨期,一般具塑流性质。

根据非饱和土力学理论分析,坡面岩土体的强度是由粘聚力、摩擦角和基质吸力三者共同组成的。一旦降雨使坡面岩土饱和时,基质吸力急剧消失,岩土强度降低,并产生动静水压作用,容易形成溜坍病害。

崩塌是坡体上部分岩土体在重力作用下突然脱离山体向下坠落、翻滚、甚或碰撞,并堆积于坡脚的坡体病害现象。

崩塌一般具有突发性,破坏力强,常造成较大的危害。崩塌可以分为滑移型崩塌、倾倒型崩塌和错断式崩塌三种类型。

滑坡是指斜坡上的部分岩土体由于各种原因在重力作用下沿一定的软弱面(或软弱带)整体地向下滑动并以水平运动为主的坡体地质病害现象。

 滑坡是边坡工程常见的和重要的病害现象之一。滑坡一般性质复杂、规模相对较大、灾害后果严重、治理工程投资和难度也相对较大。

坍塌一般是指土质边坡或破碎岩石边坡,在降雨或地下水等触发因素的作用下,由于坡率过陡,坡脚软化失去支撑,致使其上覆相应部分岩土崩解、坍落,并堆于坡脚的坡体病害现象。

具有富水性和突发性。在路堑边坡工程中常见。

坍滑是指坡面岩土在饱水的状态下产生浅表层部分岩土整体坍移滑动的坡体病害现象。大多因暴雨触发,呈流塑状。

倾倒变形是坡体上部岩体向外回弹松弛,并向临空方向作悬臂弯曲,逐渐向坡内发展,同时岩层之间发生错动并伴有拉裂,最后形成坡体突发失稳现象。

常见于反倾或陡倾层状结构边坡岩体中。这种破坏模式在沉积岩地区的反倾地层中较为多见,似层状构造的火成岩也有发现。

溃屈破坏主要发育在等坡顺倾层状岩石边坡中,当岩层倾角与坡角大致相近时,坡脚岩层因剪切变形而呈鼓起状,同时产生层面拉裂、脱层等现象。

错落是指被陡倾的构造结构面与后山完整岩体分开的风化破碎岩体,因坡脚受冲刷或人工开挖而被压缩,引起的坡体以垂直下错为主的变形现象。

在一定的结构面组合下,如变形体的后缘是沿一组陡而深的结构面发育时,往往变形体比不动体破碎。由于变形体在压力增大的条件下,先自行下错压密,同时挤压中前部,直到形成向临空面倾斜的底部破碎带。

为了防止或避免路堑边坡发生上述工程病害,必须对有关路堑高边坡进行防护加固工程设计。对于路堑边坡防护加固工程设计的一般性原则,主要是基于抑制路堑边坡各种变形和破坏的可能性设计防护加固工程措施,包括坡面变形防护、浅表层变形防护、块体变形防护、深部变形防护、坡脚应力集中防护和地表地下水的引排处理等措施。其常见病害类型的防护加固工程对策可总结如表2-3所示。

表2-3 路堑边坡常见病害类型的防护加固工程对策

常见病害类型防护加固工程对策
风化剥落、流石流泥、溜坍植被护坡、圬工防护、喷浆防护、截排水
掉块落石锚喷防护、岩面植草、主被动网、明洞棚洞
崩塌、倾倒刷坡放缓、锚固注浆、岩面植草、截排水

滑坡减重刷方、抗滑支挡、锚固注浆、截排水、避让
坍塌、坍滑刷坡放缓、坡脚支挡、锚固注浆、截排水

溃屈坡脚支挡、锚固注浆、截排水
错落减重刷方、坡脚支挡、锚固注浆、截排水
防护加固工程是依据路堑边坡稳定程度与等级标准设计,并经优化比选确定,总体防护加固工程设计原则如下:

对于稳定的边坡,即边坡稳定系数大于1.2,一般无需增设额外支挡加固工程,原有防护及加固工程可维持坡体的总体稳定,日常养护即可。

对于基本稳定的边坡,即边坡稳定系数介于1.2至1.1之间,原有防护及加固工程基本满足坡体稳定性需要,日常养护即可,必要时局部调整坡率设计或防护工程措施。

对于稳定性差的边坡,即边坡稳定系数介于1.1至1.0之间,若不增设防护及加固工程,可以保持暂时稳定,但在考虑各种不利因素的作用下,将有边坡失稳的可能,建议增补一定的防护及加固工程,或经刷坡放缓级处理,使边坡稳定系数提高到1.2以上。

对于不稳定的边坡,即边坡稳定系数小于1.0,必须增加支挡加固工程,或放缓边坡坡率,以及采用刷坡放缓与支挡加固相结合处理,从而维持坡体稳定,确保边坡稳定系数达到1.2以上。

第三部分 浙江杭金衢高速公路高边坡工后评估

一、杭金衢高速公路高边坡工程概况

杭金衢高速公路北起杭州萧山红垦,与沪杭甬高速公路、杭宁高速公路、杭州机场路等相连,在金华境内又与金丽温高速公路、甬金高速公路相连,止于浙赣交界的常山县窑上村,与江西省犁园到温家圳高速公路相连。沿线经过萧山区、绍兴县、诸暨市、浦江县、义乌市、金华市金东区、金华市婺城区、兰溪市、龙游县、衢江区、衢州市柯城区及常山县等12个县(市、区),全长290.5km。按重丘高速公路标准修建,设计四车道,杭绍段与金华段设计时速120km/h,衢州段设计时速100km/h。

本次工后评估总共评估了80处高边坡(包括74处路堑边坡与6处路堤边坡),杭金衢高速公路高边坡基本信息见表3-1。

表3-1 杭金衢高速公路高边坡基本信息表

序号边坡编号路段起讫桩号边坡位置最大坡高(m)

边坡类型
1G60HSBP001L

杭绍段K37+181~+24124岩质边坡
2G60HSBP002L

杭绍段K38+540~+61024岩质边坡
3G60HSBP003L

杭绍段K38+632~+75024岩质边坡
4G60HSBP004L

杭绍段K38+774~+83921岩质边坡
5G60HSBP005L

杭绍段K38+8~+95823岩质边坡
6G60HSBP006L

杭绍段K39+041~+17124岩质边坡
7G60HSBP007R杭绍段K39+756~+835岩质边坡
8G60HSBP009R杭绍段K40+158~+40028岩质边坡
9G60HSBP008L

杭绍段K40+178~+36838岩质边坡
10G60HSBP010R杭绍段K40+678~+82422岩质边坡
11G60HSBP011L

杭绍段K187+576~+78640岩质边坡
12G60HSBP012L

杭绍段K187+840~+92023岩质边坡
13G60HSBP013L

杭绍段K190+050~+18640岩质边坡
14G60HSBP014R杭绍段K195+872~K196+02834岩质边坡
15G60HSBP015L

杭绍段K196+765~+81222岩质边坡
16G60HSBP016R杭绍段K203+932~+K204+37634岩质边坡
17G60HSBP017R杭绍段K210+148~+38834岩质边坡
18G60HSBP018L

杭绍段K210+312~+36029岩质边坡
19G60HSBP019L

杭绍段K216+442~+47722岩质边坡
20G60HSBP020L

杭绍段K220+485~+68252岩质边坡
21G60HSBP021L

杭绍段K235+658~+74023岩质边坡
22G60HSBP022R杭绍段K235+690~+76024岩质边坡
23G60HSBP023R杭绍段K236+012~+07624岩质边坡
24G60HSBP024R杭绍段K236+476~+56023岩质边坡
25G60HSBP025R杭绍段K249+378~+48623岩质边坡
26G60HSLD207L

杭绍段K251+423~+705

8.4土质边坡(堤)

27G60HSBP026R杭绍段K251+508~+84625岩质边坡
28G60JHBP003R金华段K258+687~70729岩质边坡
29G60JHBP004L

金华段K258+497~52714岩质边坡
30G60JHBP004R金华段K258+497~52714岩质边坡
31G60JHBP005R金华段K259+097~29730岩质边坡
32G60JHBP007R金华段K259+497~57716岩质边坡
33G60JHBP008L

金华段K259+727~79716岩质边坡
34G60JHBP009L

金华段K259+527~61724岩质边坡
35G60JHBP012L

金华段K260+597~86734岩质边坡
36G60JHBP013L

金华段K260+327~42718岩质边坡
37G60JHBP016R金华段K261+7~84724岩质边坡
38G60JHBP018R金华段K262+127~19713.5岩质边坡
39G60JHBP020L

金华段K262+577~76754岩质边坡
40G60JHBP021L

金华段K261+797~K262+05728岩质边坡
41G60JHBP023L

金华段K262+7~K263+21726岩质边坡
42G60JHBP024L-1

金华段K265+067~21046岩质边坡
43G60JHBP024L-2

金华段K265+210~34724岩质边坡
44G60JHBP026R金华段K267+167~26722岩质边坡
45G60JHBP028L-1

金华段K267+577~80528岩质边坡
46G60JHBP028L-2

金华段K267+805~K268+04732岩质边坡
47G60JHBP031L

金华段K268+267~32715岩质边坡
48G60JHBP032R金华段K269+007~09715岩质边坡
49G60JHBP033R金华段K269+257~49755岩质边坡
50G60JHBP036L

金华段K269+297~39730岩质边坡
51G60JHBP038R金华段K270+197~36715岩质边坡
52G60JHBP041L

金华段K270+197~32715岩质边坡
53G60JHBP042L

金华段K270+797~K271+29718岩质边坡
54G60JHBP042R金华段K270+797~K271+29735岩质边坡
55G60JHBP046L

金华段K272+597~K273+18730岩质边坡
56G60JHBP048L

金华段K273+197~29724岩质边坡
57G60JHBP049R金华段K273+147~27722岩质边坡
58G60JHBP054L

金华段K277+547~74722岩质边坡
59G60JHBP057R金华段K279+097~24738岩质边坡
60G60JHBP058R金华段K279+417~49716岩质边坡
61G60JHBP061L

金华段K279+347~59722岩质边坡
62G60JHBP062R金华段K280+7~99716岩质边坡
63G60JHBP0L

金华段K280+797~K281+02738岩质边坡
G60JHBP129R金华段K354+477~+69713岩质边坡
65G60QZLD015L

衢州段K381+060~+300

8土质边坡(堤)

66G60QZLD015R衢州段K381+060~+300

8土质边坡(堤)

67衢州段K416+380~+460

9土质边坡(堤)

68衢州段K416+380~+460

9土质边坡(堤)

69G60QZLD022衢州段K420+397~+497

下行双向15土质边坡(堤)

70G60QZBP001R衢州段K416+747~+92024类土质边坡
71G60QZBP002L

衢州段K416+7~K417+01524类土质边坡
72G60QZBP003XL衢州段K420+580~+786下行左侧26类土质边坡
73G60QZBP003XR衢州段K420+580~+786下行右侧22类土质边坡
74G60QZBP004L

衢州段K421+447~+727类土质边坡
75G60QZBP005R衢州段K428+277~+46733类土质边坡
76G60QZBP006R衢州段K429+677~+720类土质边坡
77G60QZBP007R衢州段K430+247~+39731岩质边坡
78G60QZBP008L

衢州段K432+167~+32724类土质边坡
79G60QZBP009L

衢州段K449+197~+39726类土质边坡
80G60QZBP010L

衢州段K456+150~+35025类土质边坡
杭金衢高速公路高边坡调查总计80处,其中杭绍段27处,金华段37处,衢州段16处。高边坡按高度分类:低于20m的有20处,占总数25%;20m~29m的有39处,占边坡总数49%;30m~39m的有15处,占总数19%;高于40m的有6处,占总数7%。如图3-1所示,20m~29m的边坡所占比例较大,达到一半。

路堑高边坡按边坡类型分类:类土质边坡有10处,占边坡总数13%;岩质边坡有处,占边坡总数79%;土质边坡(堤)有6处,占边坡总数8%。如图3-2所示,杭金衢高速公路高边坡主要为岩质边坡。

图3-1 杭金衢高速公路边坡高度统计

图3-2 杭金衢高速公路边坡类型统计

二、工程地质与水文地质条件

1、地形地貌

杭金衢高速公路杭绍段主要为低山丘陵和冲洪积平原两类地貌,少量分布山间凹地、坳沟、河谷平原及山前倾斜平原等,山峰海拔高程可达200m以上。其中丘陵区多基岩裸露,风化层厚度变化较大,一般为5~40m,缓坡处和山坡中下部多有残坡积碎石,含碎石粉质粘土分布,厚度1~3m;平原地貌区主要沉积砂砾石、碎砾石混粘性土,山前倾斜平原地貌多由碎石、卵石、砂混粘性土组成,含少量块石,河谷平原区主要为冲积、冲洪积卵石、砂卵石、砂,表部多为粘性土。

金华段主要位于金衢盆地中部,居第四纪冲洪积平原,地形平坦开阔,由于受地质构造和风化剥蚀作用的影响,垄岗和坳沟呈有规律的排列,组成波状起伏的缓丘地形。根据构造形式、外营力切割强度和地貌形态等特征,可分为岗地、坳沟、基座阶地、一级阶地、河漫滩地貌五个亚类。其中岗地组成岩性主要为紫红色泥质粉砂岩,地形坡度较平缓,标高最高约70m;坳沟区域主要为上更新统冲洪积、坡洪积粉质粘土,沟内多为水田或旱地,水塘、水库分布较多,沟渠纵横交错,坡度一般5.8~13‰;基座阶地主要由中更新统冲洪积粉质粘土、含砾粉质粘土和含粘性土砾(卵)石组成,构成垄岗地貌,一般岗地顶部地形平缓,两侧坡度较陡,粉质粘土层厚度一般顶部厚,两侧逐渐变薄乃至尖灭,基岩出露;一级阶地主要由上更新统冲积粉质粘土、砂土、卵(砾)石组成,上细下粗,地形平坦,地面坡度为0.1~1.0%,阶地上灌溉水渠和河沟纵横交错,并存在少量废弃河曲,暗塘;河漫滩主要分布于衢江及其两岸,根据地形的相对高程可分为漫滩和超漫滩,漫滩以边滩为主,由卵(砾)石组成,浅部分布有薄层粉砂,超漫滩上多为水田,岩性上为粉质粘土,粉砂,下为中、细砂,卵(砾)石,地形平坦开阔,坡度一般在1‰左右。

衢州段主要位于金衢盆地中部至西缘,沿线经过地段地貌形态可分为:河谷平原区、坳沟区、垄岗区、丘陵区等。河谷平原区以堆积地貌为主,可进一步划分为河漫滩和一级阶地两个亚区;坳沟区是盆地中一种独特的地貌形态,以堆积地貌为主,呈树枝状展布,谷底横向平缓,纵向多呈阶梯状,平时多数干涸无水,少数有小沟,雨季有流水;垄岗区是一种侵蚀堆积地貌,它与坳沟区往往相间出现,可进一步划分为基座阶地垄岗和基岩垄岗两个亚区,基座阶地垄岗亚区以堆积地貌为主,它由若干个大小不一的冲洪积扇组成。

2、地层岩性

杭绍段线路出露主要有前第四纪地层和第四纪地层。其中前震旦纪上墅组岩性以紫红、灰紫色块状流纹质晶屑熔结凝灰岩夹灰绿色晶屑熔结凝灰岩为主,夹少量青灰色泥岩,另外还有灰绿、灰黄色层状变质细砂岩、粉砂岩、泥岩、千枚状页岩、片岩等一套浅变质碎屑沉积岩;早寒武世荷塘组岩性以灰黑色薄层状硅质砂岩、含炭硅质页岩为主,下部夹有黑色石煤层和灰黑色灰岩透镜体,局部夹灰黄、紫红、灰绿色粉砂质泥岩和粉砂岩;晚寒武世华严寺组岩性以深灰色薄层状含灰岩透镜体泥质灰岩为主,夹条带状灰岩;晚志留世唐家坞组岩性为紫红、灰黄色中厚层状含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩,夹钙、泥质粉砂岩、泥岩;晚泥盆世西湖组岩性为灰白、青灰、灰紫色厚层状砂砾岩、含砾中粗砂岩、石英砂岩、凝灰质砂岩等;早白垩世朝川组岩性为灰紫、黄褐、青灰色中厚层状砂砾岩夹粉、细砂岩;早白垩世方岩组岩性以紫红色中厚层状砂砾岩、含砾砂岩、钙泥质粉砂岩为主,夹少量灰紫色角砾凝灰岩;古生界上奥陶统长坞组岩性以深灰色页岩、钙质砂岩夹灰岩组成,薄层—中厚层状,风化剧烈,裂隙发育;中生界上侏罗统寿昌组岩性以灰绿、浅灰色凝灰质砂岩、沉凝灰岩、凝灰岩为主,略显层理状;第四纪地层包括全新统冲洪积层、上更新统上段冲洪积层、上更新统下段坡洪积层和上更新统坡残积层。

金华段区域地层主要为上白垩统金华组和第四纪地层。其中上白垩统金华组以钙质、泥质粉砂岩为主,部分地段为粉砂质泥岩,局部为粉砂岩、细砂岩,中厚层状构造为主,岩层往往呈厚薄相间、软硬交替的特点,其差异风化明显。岩层产状平缓,一般倾角<15°,在褶皱的翼部产状较陡,最大倾角达30°左右,岩石抗风化能力弱,尤其是粉砂质泥岩和泥质粉砂岩,全—强风化层厚度一般3—7米;中更新统地层主要分布于垄岗上,岩性为冲洪积含砾(碎石)粉质粘土,含粘性土碎(卵)石,总厚度一般3—10米;上更新统下段分布于山前地带,岩性主要为坡洪积含碎石粉质粘土,厚度一般2—5米。上更新统上段主要分布于较开阔的坳沟内,岩性一般上部为粉质粘土,下部为含粘性土碎(砾)石或卵石,总厚度一般2.5—6.5米;全新统主要成因为冲积,岩性上部为粉质粘土、亚砂土,下部为中、细砂,圆砾、卵石等。

衢州段主要出露上白垩统金华组沉积岩和第四系中更新统至全新统的山前堆积、河流相堆积的碎石土、砂土和粘性土。金华组地层抗风化能力较弱,强—中风化层厚度较厚,地层中区域构造裂隙发育较少,但风化裂隙十分发育,呈龟裂纹状,该组的岩石主要为灰岩、泥岩、泥质粉砂岩、砂岩、砂砾岩等极软—软质岩石,力学强度低;第四纪地层岩性主要有洪积网纹红土、砾石,坡洪积粉质粘土、砂土、含砾粉质粘土,冲洪积亚砂土、粉质粘土、含粘性土卵石、卵砾石,冲积淤泥质土、粉质粘土、粉细砂等。

3、地质构造

杭金衢高速公路沿线区域地质构造主要有:

(1)江山—诸暨复式向斜

东南以江山—绍兴深断裂为界,西北以寿昌—临浦复式背斜毗邻,整体呈北东55°方向延伸,全长250km。复式向斜大部分被晚侏罗纪火山岩和白垩纪沉积盆地所覆盖,仅在复式向斜的东北端和西南端出露和保留由古生代地层形成的褶皱构造。

(2)江山—绍兴深断裂

该断裂沿浙赣线呈北东向展布,向南西延伸以衢州、江山至江西与萍乡—广丰深断裂连接。北东经江山穿越金衢盆地,贴紧金华大山南缘直抵绍兴富盛,继续北上,省内出露长度280km。该断裂由规模不等的断裂组成地表断裂带,断面倾向南东或北西,以北西居多,倾角45°—88°之间。沿断裂带岩层破碎,动力变质现象明显。该断裂带在本区表现与路线走向近于平行或斜交30°的一系列小断层。

(3)华夏系构造

主要表现为N50°—60°E褶皱、冲断裂、挤压带及片理带、并相应发育有与褶皱轴面大致平行的二次纵张断裂(节理)。常山、玉山、江山古生界地层形成两个复式向斜,常(山)玉(山)盆地为半路堑式的断陷盆地,由于遭受后期构造断裂破坏,白垩系呈单斜。

4、水文地质、气象及地震条件

根据地下水富存条件、水理性质及水力特征,沿线地下水可划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类。松散岩类孔隙水主要分布于全新统冲积、上更新统冲洪积及中更新统冲洪积的圆砾、卵石或含粘性土卵(碎)石含水层中,季节性变化明显,受大气降水、灌溉回水、洪水期江水侧渗补给,水质类型为HCO3-Ca型;基岩裂隙水含水层岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩,单层厚度较大,岩质较软,产状平缓,构造裂隙不甚发育,以浅部风化裂隙为主,水量较小,但在近河部位,补给条件好,水质为HCO3-Ca、HCO3-Ca-Na型。地下水对砼无腐蚀性。

杭金衢高速公路穿越地区属亚热带季风气候区,温暖多雨,四季分明。年主导风向为东北偏东风。历年平均气温17.3℃,最高气温出现在7月份,平均28—29℃,极端最高气温可达40℃以上;最低气温出现在1—2月份,平均气温3—4℃,极端最低气温可达零下9℃。历年平均降水量1393.4mm,降雨日约158天,降雪日约10天,雨量集中在4—9月,其中5、6月份为梅雨季,占全年降水量的31%,9月份的台风雨表现不甚明显,相对湿度80%左右。

地震方面,浙江省地震具有震级小、强度弱、频率低等特征,且均为浅源地震。杭金衢高速公路穿越地区属相对稳定区域,地震震中震级大多小于4级,地震基本烈度为小于Ⅵ度区,本次评估过程中也将不予考虑地震力对边坡的影响。

三、主要边坡病害问题与工程特点

通过现场调查分析,杭金衢高速公路全线边坡工程存在以下特点: 

1、为了杭金衢高速公路今后的扩建,一般边坡坡脚到高速公路护栏预留有6—8m的拓宽带,可能考虑到存在拓宽带作为缓冲以及对边坡整治观念的差异,部分边坡设计没有完全达到高速公路设计标准。

2、对边坡实施的工程措施从加固范围、力度来看,部分不能满足边坡稳定要求,不能保证路线运营安全。从调查情况来看,部分高边坡没有做任何主动加固防护处理,或仅作了坡面防护工程。

3、杭金衢高速公路大多数边坡采用的加固措施是以预防边坡浅表层冲刷或掉块落石为主,边坡加固以各形式的植草防护、锚喷、柔性网为主,加固措施较为薄弱。

4、杭金衢高速公路对边坡排水重视不够,排水措施不够完善。现场调查发现全路段两侧边坡多处坡表植被冲刷严重,部分边坡锚喷面渗水严重,一级挡墙及护面墙漫流痕迹也比较常见,总的来说,坡面排水系统不够完善,坡体地下排水措施比较缺乏。

5、在运营过程中,部分防护结构出现不同程度的变形和损毁迹象。

总结杭金衢高速公路高边坡病害问题主要有以下几类:

(1)坡面冲刷

病害特点:坡面冲刷是指坡面地表水和地下水作用下,坡面的喷播基层或坡面土石被其冲刷带走,导致坡面形成冲沟,致坡面裸露或大面积的坡面绿化破坏,部分格构梁底部冲刷形成空洞。

杭金衢高速公路高边坡坡面排水系统不够完善,部分边坡的坡顶没有截水天沟,大多数的边坡没有平台排水沟,造成雨水在坡面和墙顶漫流,容易形成坡面冲刷及边坡侧坡局部冲刷坍滑,长此以往,必定影响边坡主体的稳定性,如照片NO1、NO2。

原因分析:边坡的地表水排水系统不完善,坡面的平台排水沟和坡顶的截水天沟部分没有设置,而且没有联系成一个排水系统。

影响程度:对道路运营基本没有安全影响,但长期坡面冲刷,坡面将形成较大冲沟,坡面大面积流石流泥,致使坡面局部破坏,也会发展为边坡坡体变形,同时也会影响边坡的环境协调与道路畅通。

         

照片N01:坡面冲刷(杭绍段K40+178~+368左坡)      照片N02:坡面冲刷(杭绍段K40+158~+400右坡)

(2)掉块落石

病害特点:掉块落石一般指坡体上由于节理、风化等形成的小型土块或岩石等分离体在重力、根劈、或其它外力的作用下从坡顶或坡面掉落的病害现象。一种是坡顶或坡面由于风化破碎、植物根劈形成的碎石或崩塌残留物;一种是由于结构面切割形成的局部的楔形体;土块的来源通常为坡顶覆盖层的解体物质。

杭金衢高速公路高边坡上部一般为强风化岩层,岩体较破碎,部分边坡结构面倾向路面,由于防护工程不够,经过长期的风化作用,坡体表面破碎岩块局部变形、失稳,容易掉落或形成局部危岩体,呈掉块落石形式破坏,如照片NO3、NO4。

影响程度:根据掉块落石的体积大小,边坡的高陡不同,其破坏力程度也会不同;但杭金衢高速公路部分岩质边坡较高陡,高边坡的掉块落石能量也很大,虽有预留拓宽带作为缓冲,但对行车仍然构成较大的安全威胁,甚至可能导致车毁人亡。

       

照片N03:掉块落石(杭绍段 K196+765~+812左坡)   照片NO4:掉块落石(杭绍段 K210+312~+360左坡)

(3)崩塌

病害特点:崩塌是坡体上部分岩土体在重力作用下突然脱离山体向下坠落、翻滚、甚或碰撞,并堆积于坡脚的坡体病害现象。崩塌一般具有突发性,破坏力强,常造成较大的危害。如照片NO5、NO6。

原因分析:边坡的地质基础差,节理裂隙发育,存在不利结构面,因没有对不良地质结构进行防护,或防护工程不足,导致岩块在环境外力的长期作用下逐渐产生应力松弛,崩塌脱落。

影响程度:崩塌破坏其范围往往比掉块落石要大,可能造成部分道路中断,砸坏或掩埋车辆。一般对高速公路短期或长期运营均构成潜在威胁,甚至可能引起大范围的破坏,造成道路阻塞,引发交通中断。

       

照片NO5:崩塌(杭绍段 K190+050~+186 左坡)      照片NO6:崩塌(杭绍段 K203+932~K204+376右坡)

(4)坍塌

病害特点:坍塌一般是指土质边坡或破碎岩石边坡,在降雨或地下水等触发因素的作用下,由于坡脚软化失去支撑,致使其上覆相应部分岩土崩解、坍落,并散堆于坡脚的坡体病害现象。如照片NO7、NO8。

原因分析:边坡的地质基础差,岩体较破碎,不良地质现象多,没有对不良地质结构进行防护,或防护工程不足,在地表地下水、坡体应力调整等作用下,导致边坡局部或整体失稳。

影响程度:局部的坍塌,会造成部分道路中断,当向后牵引则可能发展为大规模的边坡滑坡,一般对高速公路短期和长期运营均构成威胁,甚至会引起大范围的破坏,造成道路阻塞,交通中断或掩埋车辆,潜在威胁性较大。

        

照片N07:坍塌(杭绍段 K210+148~+388 右坡)     照片N08:坍塌(衢州段 K420+580~+786 下行左坡)

(5)溜坍

病害特点:坡面土体在强度软化和动静水压等作用下产生浅表层沿某些沟槽溜滑并坍移堆积于坡脚的病害现象,多发生在降雨期,一般具塑流性质,如照片N09、N010。

原因分析:边坡地质基础较差,对坡面的防护或排水工程不足,在地表地下水、坡体应力调整等作用下,导致边坡局部出现岩土体滑溜在坡脚。

影响程度:一般溜坍的影响较小,但会对路面造成淤积,影响行车安全。如果任其随意发展,会引起边坡的局部坍滑,可能向坡体牵引进而发展为较大规模的坡体坍滑。

      

照片N09:溜坍(衢州段 K381+060~+300 左堤)     照片N010:溜坍(衢州段 K381+060~+300 右堤)

(6) 防护加固工程结构变形或破坏

主要病害特点:

1)挡墙或护面墙局部出现外鼓、错开或裂缝现象,可能预示坡体产生变形,应注意加强日常巡查及观测,必要时对边坡进行监测,如照片NO11、N12。

2)防护网由于施工质量问题和环境长期腐蚀的作用下,损毁严重,完全失去坡面防护效果,如照片NO13、N14。

3)锚喷面或砼喷面上出现裂缝,可能预示边坡变形,需立即查明原因,引起重视,如照片NO15、NO16。

原因分析:防护结构设计或施工不完善,坡体变形预兆。

影响程度:对边坡稳定性存在不同程度的影响,且预示可能有潜在的不稳定因素,应立即查明原因,采取措施,避免发生大规模的病害。

      

照片NO11:墙面外鼓(杭绍段 K235+658~+740左坡)        照片NO12:墙面裂缝(金华段 K270+797~K271+297右坡)

     

照片NO13:防护网损毁(杭绍段 K187+576~+786左坡)      照片NO14:防护网损毁(杭绍段 K187+840~+920左坡)

       

照片NO15:锚喷面裂缝(杭绍段 K220+485~+682左坡)       照片NO16:锚喷面裂缝(金华段 K280+797~K281+027 左坡)

四、边坡稳定状态评价

基于边坡工程稳定性分析与评价的基本原则和常用方法,结合杭金衢高速公路高边坡的工程特点,本次工后评估工作采用边坡稳定性量化评价法和数值分析计算法相结合的综合评价方法。经过现场安全检查、重点复查、计算分析、以及专家会审等分析和研究工作,对杭金衢高速公路高边坡工程逐一进行工后稳定性评价。杭金衢高速公路高边坡稳定状态评价成果详见表3-2。

表3-2 杭金衢高速公路高边坡稳定性评价汇总表

序号边坡编号路段起讫桩号边坡位置最大坡高(m)

稳定性评价

1G60HSBP001L

杭绍段K37+181~+24124基本稳定
2G60HSBP002L

杭绍段K38+540~+61024稳定
3G60HSBP003L

杭绍段K38+632~+75024稳定
4G60HSBP004L

杭绍段K38+774~+83921稳定
5G60HSBP005L

杭绍段K38+8~+95823稳定
6G60HSBP006L

杭绍段K39+041~+17124稳定
7G60HSBP007R杭绍段K39+756~+835稳定
8G60HSBP009R杭绍段K40+158~+40028基本稳定
9G60HSBP008L

杭绍段K40+178~+36838基本稳定
10G60HSBP010R杭绍段K40+678~+82422基本稳定
11G60HSBP011L

杭绍段K187+576~+78640稳定性差
12G60HSBP012L

杭绍段K187+840~+92023基本稳定
13G60HSBP013L

杭绍段K190+050~+18640稳定性差
14G60HSBP014R杭绍段K195+872~K196+02834稳定性差
15G60HSBP015L

杭绍段K196+765~+81222稳定
16G60HSBP016R杭绍段K203+932~+K204+37634稳定性差
17G60HSBP017R杭绍段K210+148~+38834稳定性差
18G60HSBP018L

杭绍段K210+312~+36029稳定性差
19G60HSBP019L

杭绍段K216+442~+47722基本稳定
20G60HSBP020L

杭绍段K220+485~+68252不稳定
21G60HSBP021L

杭绍段K235+658~+74023基本稳定
22G60HSBP022R杭绍段K235+690~+76024基本稳定
23G60HSBP023R杭绍段K236+012~+07624稳定
24G60HSBP024R杭绍段K236+476~+56023稳定
25G60HSBP025R杭绍段K249+378~+48623基本稳定
26G60HSLD207L

杭绍段K251+423~+705

8.4稳定
27G60HSBP026R杭绍段K251+508~+84625稳定
28G60JHBP003R金华段K258+687~70729基本稳定
29G60JHBP004L

金华段K258+497~52714稳定
30G60JHBP004R金华段K258+497~52714稳定
31G60JHBP005R金华段K259+097~29730基本稳定
32G60JHBP007R金华段K259+497~57716稳定
33G60JHBP008L

金华段K259+727~79716稳定
34G60JHBP009L

金华段K259+527~61724稳定
35G60JHBP012L

金华段K260+597~86734稳定
36G60JHBP013L

金华段K260+327~42718稳定
37G60JHBP016R金华段K261+7~84724基本稳定
38G60JHBP018R金华段K262+127~19713.5稳定
39G60JHBP020L

金华段K262+577~76754稳定
40G60JHBP021L

金华段K261+797~K262+05728稳定
41G60JHBP023L

金华段K262+7~K263+21726稳定
42G60JHBP024L-1

金华段K265+067~21046基本稳定
43G60JHBP024L-2

金华段K265+210~34724稳定
44G60JHBP026R金华段K267+167~26722稳定
45G60JHBP028L-1

金华段K267+577~80528稳定
46G60JHBP028L-2

金华段K267+805~K268+04732基本稳定
47G60JHBP031L

金华段K268+267~32715稳定
48G60JHBP032R金华段K269+007~09715稳定
49G60JHBP033R金华段K269+257~49755基本稳定
50G60JHBP036L

金华段K269+297~39730稳定
51G60JHBP038R金华段K270+197~36715稳定
52G60JHBP041L

金华段K270+197~32715稳定
53G60JHBP042L

金华段K270+797~K271+29718稳定
54G60JHBP042R金华段K270+797~K271+29735稳定
55G60JHBP046L

金华段K272+597~K273+18730稳定
56G60JHBP048L

金华段K273+197~29724稳定
57G60JHBP049R金华段K273+147~27722稳定
58G60JHBP054L

金华段K277+547~74722基本稳定
59G60JHBP057R金华段K279+097~24738基本稳定
60G60JHBP058R金华段K279+417~49716稳定
61G60JHBP061L

金华段K279+347~59722稳定
62G60JHBP062R金华段K280+7~99716稳定
63G60JHBP0L

金华段K280+797~K281+02738不稳定
G60JHBP129R金华段K354+477~+69713稳定
65G60QZLD015L

衢州段K381+060~+300

8不稳定
66G60QZLD015R衢州段K381+060~+300

8不稳定
67衢州段K416+380~+460

9基本稳定
68衢州段K416+380~+460

9稳定
69G60QZLD022衢州段K420+397~+497

下行双向15稳定
70G60QZBP001R衢州段K416+747~+92024稳定
71G60QZBP002L

衢州段K416+7~K417+01524稳定
72G60QZBP003XL衢州段K420+580~+786下行左侧26稳定性差
73G60QZBP003XR衢州段K420+580~+786下行右侧22稳定
74G60QZBP004L

衢州段K421+447~+727稳定
75G60QZBP005R衢州段K428+277~+46733稳定
76G60QZBP006R衢州段K429+677~+720稳定
77G60QZBP007R衢州段K430+247~+39731稳定
78G60QZBP008L

衢州段K432+167~+32724稳定
79G60QZBP009L

衢州段K449+197~+39726稳定
80G60QZBP010L

衢州段K456+150~+35025稳定
如图3-3所示,在杭金衢高速公路80处边坡中,稳定的边坡51处,占边坡总数63%;基本稳定的边坡18处,占边坡总数23%;稳定性差的边坡7处,占边坡总数9%;不稳定的边坡4处,占边坡总数的5%。

图3-3 杭金衢高速公路边坡稳定性统计图

五、边坡灾害风险评估

综合杭金衢高速公路高边坡的灾害易发性、危险性和易损性评价,计算得出各个边坡的风险指数,根据相应的风险级别按表2-2进行风险分类,并与按照浙江省交通投资集团有限公司《高速公路高边坡安全风险检查评价指引(试行)》所进行的安全风险评价结果互为参照,最终综合风险类别取风险较高者。杭金衢高速公路高边坡灾害风险评估结果详见表3-3,表中《指引》即为浙江省交通投资集团有限公司《高速公路高边坡安全风险检查评价指引(试行)》的简称。

表3-3 杭金衢高速公路高边坡灾害风险评估汇总表

序号路段起讫桩号边坡位置中铁西北院风险评估

《指引》评价结果综合风险类别
风险级别风险类别
1杭绍段K37+181~+241二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
2杭绍段K38+540~+610一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
3杭绍段K38+632~+750一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
4杭绍段K38+774~+839一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
5杭绍段K38+8~+958一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
6杭绍段K39+041~+171一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
7杭绍段K39+756~+8一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
8杭绍段K40+158~+400二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
9杭绍段K40+178~+368二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
10杭绍段K40+678~+824二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
11杭绍段K187+576~+786四级Ⅲ类Ⅲ类Ⅲ类
12杭绍段K187+840~+920二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
13杭绍段K190+050~+186五级Ⅲ类Ⅰ类Ⅲ类
14杭绍段K195+872~K196+028四级Ⅲ类Ⅲ类Ⅲ类
15杭绍段K196+765~+812一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
16杭绍段K203+932~+K204+376四级Ⅲ类Ⅰ类Ⅲ类
17杭绍段K210+148~+388四级Ⅲ类Ⅰ类Ⅲ类
18杭绍段K210+312~+360三级Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类
19杭绍段K216+442~+477二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
20杭绍段K220+485~+682五级Ⅲ类Ⅲ类Ⅲ类
21杭绍段K235+658~+740二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
22杭绍段K235+690~+760一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
23杭绍段K236+012~+076一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
24杭绍段K236+476~+560一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
25杭绍段K249+378~+486二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
26杭绍段K251+423~+705

二级Ⅰ类Ⅰ类
27杭绍段K251+508~+846一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
28金华段K258+687~707二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
29金华段K258+497~527一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
30金华段K258+497~527一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
31金华段K259+097~297三级Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类
32金华段K259+497~577一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
33金华段K259+727~797一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
34金华段K259+527~617一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
35金华段K260+597~867一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
36金华段K260+327~427一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
37金华段K261+7~847一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
38金华段K262+127~197一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
39金华段K262+577~767一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
40金华段K261+797~K262+057二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
41金华段K262+7~K263+217一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
42金华段K265+067~210二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
43金华段K265+210~347一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
44金华段K267+167~267一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
45金华段K267+577~805一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
46金华段K267+805~K268+047二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
47金华段K268+267~327一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
48金华段K269+007~097一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
49金华段K269+257~497二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
50金华段K269+297~397一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
51金华段K270+197~367一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
52金华段K270+197~327一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
53金华段K270+797~K271+297一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
54金华段K270+797~K271+297二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
55金华段K272+597~K273+187一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
56金华段K273+197~297一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
57金华段K273+147~277一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
58金华段K277+547~747二级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
59金华段K279+097~247二级Ⅰ类Ⅱ类Ⅱ类
60金华段K279+417~497一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
61金华段K279+347~597一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
62金华段K280+7~997一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
63金华段K280+797~K281+027四级Ⅲ类Ⅲ类Ⅲ类
金华段K354+477~+697一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
65衢州段K381+060~+300

四级Ⅲ类Ⅲ类
66衢州段K381+060~+300

四级Ⅲ类Ⅲ类
67衢州段K416+380~+460

二级Ⅰ类Ⅰ类
68衢州段K416+380~+460

一级Ⅰ类Ⅰ类
69衢州段K420+397~+497

下行双向一级Ⅰ类Ⅰ类
70衢州段K416+747~+920一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
71衢州段K416+7~K417+015一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
72衢州段K420+580~+786下行左侧四级

Ⅲ类Ⅰ类Ⅲ类
73衢州段K420+580~+786下行右侧一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
74衢州段K421+447~+7一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
75衢州段K428+277~+467一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
76衢州段K429+677~+7一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
77衢州段K430+247~+397一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
78衢州段K432+167~+327一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
79衢州段K449+197~+397一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
80衢州段K456+150~+350一级Ⅰ类Ⅰ类Ⅰ类
如图3-4所示,在杭金衢高速公路80处边坡中,Ⅰ类的边坡有67处,占边坡总数83%;Ⅱ类的边坡有3处,占边坡总数4%;Ⅲ类的边坡有10处,占边坡总数13%。

图3-4 杭金衢高速公路边坡灾害风险分类统计图

第四部分 高边坡防控对策与整治措施建议

一、高边坡风险防控对策

在高速公路高边坡风险评估结论的基础上,根据其风险指数可以划分为五个不同的风险等级,分别对应于可忽略、可容许、可接受、不可接受和拒绝接受等五个接受准则,并提出相应的防控对策,如表4-1所示。

表4-1 高边坡风险防控对策

风险等级风险指数接受准则防控对策
一级≤0.05可忽略日常养护管理
二级0.05~0.1可容许加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意
三级0.1~0.15可接受完善边坡工程监控措施,引起重视
四级0.15~0.25不可接受制订病害防治工程方案,工程整治
五级≥0.25拒绝接受封闭交通和启动预案,应急抢险
二、高边坡病害工程治理原则

针对高边坡设计的特殊性,结合本段高速公路的特点和实际情况,高边坡病害的工程整治建议遵循以下原则:

1、建议首先对坡面排水系统进行完善。由于杭金衢高速公路高边坡坡面排水系统普遍不够完善,平台排水沟及截水天沟堵塞比较严重,部分挡墙及护面墙上见明显的漫流痕迹,影响或恶化坡体的稳定条件,甚至对高边坡的原防护工程造成损毁或破坏,使得这些工程的防护效果减弱,或有失效的危险。建议通过日常专项的坡面排水措施修补完善,同时恢复坡面被损毁植被等防护工程。

2、建议对坡体地下水较丰富的高边坡增设地下排水设施。杭金衢高速公路部分边坡地下水较丰富,坡脚及坡面出现严重渗水现象,在长期地下水作用下,岩土体及软弱结构面软化,抗剪等力学指标降低,容易引起边坡局部甚至整体失稳,应妥善地疏排坡体地下水。

3、建议根据边坡稳定性评价的等级先后进行整治。首先,对不稳定和稳定性差的边坡进行先期治理,及时消除危险性大的病害,杜绝安全事故的发生;然后,对基本稳定但局部存在病害的边坡进行治理,保障高速公路的长期安全运营。

4、在运营过程中应及时跟踪边坡的变形发展,加强地表宏观变形巡查,对一些不稳定或者稳定性差并有潜在隐患的高边坡,建议进行地表位移和坡体的深孔位移监测。

三、高边坡治理工程方案建议

根据杭金衢高速公路高边坡病害的整治原则和主要病害治理工程措施与使用条件,本报告对杭金衢高速公路经调查发现的高边坡病害工程逐一分析研究治理工程方案。 

杭金衢高速公路高边坡共80处,通过对这些高边坡病害的性质和类型进行归纳,边坡稳定性的定性分析与定量计算,治理工程的分析比较,建议采取不同的整治措施,详见表4-2。

四、几点必要的说明

1、在本次杭金衢高速公路高边坡工程工后评估工作中,其评估基础资料主要来源于委托单位提供的相关路段工程地质勘察报告、施工图设计文件等,存在某些路段资料缺失的情况。在评估工作中,主要是结合高边坡现场调查和重点复查工作对其地形条件、地质基础、以及坡体结构等信息进行补充完善,但因当前大多数边坡坡体基本被防护工程覆盖,难免存在个别遗漏或偏差,恳请指正。

2、本次工后评估报告除了对杭金衢高速公路高边坡的稳定性状态及其发展趋势进行评价与预测工作外,还对有关高边坡工程病害逐一提出了治理工程方案建议。由于所收集的基础资料信息与实际工程有所偏差,在进行专门的治理工程方案设计和施工图设计时,宜以现场测量所得数据为准。

3、在本次杭金衢高速公路高边坡工程工后评估工作过程中,承蒙浙江交通投资集团有限公司杭金衢分公司有关领导及工程技术人员的大力支持和协助,在此诚挚致谢!

表4-2 浙江杭金衢高速公路高边坡整治措施建议表

序号边坡编号路段起讫桩号边坡位置最大坡高(m)

边坡类型稳定性评价综合风险类别风险防控对策整治措施建议
1G60HSBP001L

杭绍段K37+181~+24124岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意
2G60HSBP002L

杭绍段K38+540~+61024岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
3G60HSBP003L

杭绍段K38+632~+75024岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
4G60HSBP004L

杭绍段K38+774~+83921岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
5G60HSBP005L

杭绍段K38+8~+95823岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
6G60HSBP006L

杭绍段K39+041~+17124岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
7G60HSBP007R杭绍段K39+756~+835岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
8G60HSBP009R杭绍段K40+158~+40028岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意一、二级平台增设排水沟,修复植草及边沟。
9G60HSBP008L

杭绍段K40+178~+36838岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意一、二级平台增设排水沟,修复植草。
10G60HSBP010R杭绍段K40+678~+82422岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修复植草,清理边沟,酌情增设平台排水沟。
11G60HSBP011L

杭绍段K187+576~+78640岩质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除边坡表面危石;增设系统锚杆;在岩石裸露区域施设SNS主动防护网或进行锚喷防护。完善边坡排水系统。

12G60HSBP012L

杭绍段K187+840~+92023岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意建议清除边坡表面危石;施设SNS主动防护网;完善边坡排水系统;对一级墙顶变形处采取简易观测措施。

13G60HSBP013L

杭绍段K190+050~+18640岩质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除边坡表面危石;增设锚固工程加固;在岩石裸露区域进行锚喷防护;完善边坡排水系统。

14G60HSBP014R杭绍段K195+872~K196+02834岩质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除边坡表面危石;增设系统锚杆;在岩石裸露区域施设SNS主动防护网或进行锚喷防护。完善边坡排水系统。

15G60HSBP015L

杭绍段K196+765~+81222岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理一级平台增设被动防护网。
16G60HSBP016R杭绍段K203+932~+K204+37634岩质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除边坡表面危石;增设锚固工程加固;在岩石裸露区域进行锚喷防护。完善边坡排水系统。

17G60HSBP017R杭绍段K210+148~+38834岩质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除边坡表面危石;施设锚索(杆)框架加固坡体,在岩石裸露区域进行锚喷防护。完善边坡排水系统。
18G60HSBP018L

杭绍段K210+312~+36029岩质边坡稳定性差Ⅱ类完善边坡工程监控措施,引起重视清除边坡表面危石;施作挂网植草;完善边坡排水系统。
19G60HSBP019L

杭绍段K216+442~+47722岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意三级坡面增设挂网植草防护。
20G60HSBP020L

杭绍段K220+485~+68252岩质边坡不稳定Ⅲ类封闭交通和启动预案,应急抢险清除边坡表面危石;增设锚杆十字面板;在岩石裸露区域施设SNS主动防护网或进行锚喷防护;采取坡面裂缝监测措施。

21G60HSBP021L

杭绍段K235+658~+74023岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修补护面墙。
22G60HSBP022R杭绍段K235+690~+76024岩质边坡基本稳定Ⅰ类日常养护管理修补一级墙顶平台。
23G60HSBP023R杭绍段K236+012~+07624岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
24G60HSBP024R杭绍段K236+476~+56023岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理完善边坡排水系统。
25G60HSBP025R杭绍段K249+378~+48623岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修补锚喷面破损处,完善边坡排水系统。
26G60HSLD207L

杭绍段K251+423~+705

8.4土质边坡(堤)

稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意
27G60HSBP026R杭绍段K251+508~+84625岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
28G60JHBP003R金华段K258+687~70729岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修复植草,清理疏通排水沟,完善边坡排水系统。
29G60JHBP004L

金华段K258+497~52714岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
30G60JHBP004R金华段K258+497~52714岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
31G60JHBP005R金华段K259+097~29730岩质边坡基本稳定Ⅱ类完善边坡工程监控措施,引起重视清理疏通排水设施,完善边坡排水系统。
32G60JHBP007R金华段K259+497~57716岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
33G60JHBP008L

金华段K259+727~79716岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
34G60JHBP009L

金华段K259+527~61724岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
35G60JHBP012L

金华段K260+597~86734岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理一、二级平台增设排水沟。
36G60JHBP013L

金华段K260+327~42718岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
37G60JHBP016R金华段K261+7~84724岩质边坡基本稳定Ⅰ类日常养护管理清理一级平台碎石,疏通排水设施,修补墙面勾缝。
38G60JHBP018R金华段K262+127~19713.5岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
39G60JHBP020L

金华段K262+577~76754岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔。
40G60JHBP021L

金华段K261+797~K262+05728岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意清理疏通边坡排水设施,完善边坡排水系统,修补锚喷面。
41G60JHBP023L

金华段K262+7~K263+21726岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔。
42G60JHBP024L-1

金华段K265+067~21046岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔;对护面墙裂缝采取简易观测措施。
43G60JHBP024L-2

金华段K265+210~34724岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
44G60JHBP026R金华段K267+167~26722岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,完善边坡排水系统。
45G60JHBP028L-1

金华段K267+577~80528岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,完善边坡排水系统。
46G60JHBP028L-2

金华段K267+805~K268+04732岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔。
47G60JHBP031L

金华段K268+267~32715岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔。
48G60JHBP032R金华段K269+007~09715岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
49G60JHBP033R金华段K269+257~49755岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意清理疏通排水设施,酌情增设一定数量的排水孔,修补喷面。
50G60JHBP036L

金华段K269+297~39730岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
51G60JHBP038R金华段K270+197~36715岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
52G60JHBP041L

金华段K270+197~32715岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
53G60JHBP042L

金华段K270+797~K271+29718岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
54G60JHBP042R金华段K270+797~K271+29735岩质边坡稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修补一级挡墙裂缝;二级平台增设排水沟,清理疏通排水设施。
55G60JHBP046L

金华段K272+597~K273+18730岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
56G60JHBP048L

金华段K273+197~29724岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通边坡排水设施。
57G60JHBP049R金华段K273+147~27722岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
58G60JHBP054L

金华段K277+547~74722岩质边坡基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意清理疏通排水设施,一、二级酌情增设一定数量的排水孔。
59G60JHBP057R金华段K279+097~24738岩质边坡基本稳定Ⅱ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意修补勾缝,清理疏通排水设施,三、四级坡脚增设平台排水沟。
60G60JHBP058R金华段K279+417~49716岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
61G60JHBP061L

金华段K279+347~59722岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
62G60JHBP062R金华段K280+7~99716岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
63G60JHBP0L

金华段K280+797~K281+02738岩质边坡不稳定Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治疏通边坡原有排水孔,并在渗水量较大区域施作仰斜排水孔;边坡变形区域及其附近增设锚固工程加固;可采取地表位移监测措施。
G60JHBP129R金华段K354+477~+69713岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
65G60QZLD015L

衢州段K381+060~+300

8土质边坡(堤)

不稳定Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治修复破损格构梁,并在格构内客土植草,完善路堤排水系统。
66G60QZLD015R衢州段K381+060~+300

8土质边坡(堤)

不稳定Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治清除坍滑处松散土体,进行嵌补并恢复植草防护,完善路堤排水系统。
67衢州段K416+380~+460

9土质边坡(堤)

基本稳定Ⅰ类加强日常养护管理及必要的监控措施,需要注意加大植草密度,完善排水系统。
68衢州段K416+380~+460

9土质边坡(堤)

稳定Ⅰ类日常养护管理修复排水沟,清理疏通排水设施,完善排水系统。
69G60QZLD022衢州段K420+397~+497

下行双向15土质边坡(堤)

稳定Ⅰ类日常养护管理
70G60QZBP001R衢州段K416+747~+92024类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理修复四级坡面TBS植草;修复二级坡面外鼓区域。

71G60QZBP002L

衢州段K416+7~K417+01524类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理修复二级坡面外鼓区域。
72G60QZBP003XL衢州段K420+580~+786下行左侧26类土质边坡稳定性差Ⅲ类制订病害防治工程方案,工程整治四级坡刷坡放缓至稳定坡率并恢复植草防护;若因地形条件刷坡受限时,可清除坍滑体,平整坡面并施设锚固工程加固。
73G60QZBP003XR衢州段K420+580~+786下行右侧22类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
74G60QZBP004L

衢州段K421+447~+727类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理四级坡采取挂网植草防护。
75G60QZBP005R衢州段K428+277~+46733类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
76G60QZBP006R衢州段K429+677~+720类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
77G60QZBP007R衢州段K430+247~+39731岩质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理
78G60QZBP008L

衢州段K432+167~+32724类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理三级坡侧加强植被防护。
79G60QZBP009L

衢州段K449+197~+39726类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施。
80G60QZBP010L

衢州段K456+150~+35025类土质边坡稳定Ⅰ类日常养护管理清理疏通排水设施,完善边坡排水系统。
附 件 一

杭金衢高速公路重点边坡数值分析计算图

                

杭金衢杭绍段 K195+872~K196+028 右坡                                        杭金衢杭绍段 K220+485~+682 左坡

          

杭金衢杭绍段 K235+658~+740 左坡                                             杭金衢金华段k280+797~K281+027 左坡

附 件 二

浙江杭金衢高速公路高边坡安全检查评价表(中铁西北院)

(共80处)

文档

杭金衢高边坡工后评估报告

浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月浙江杭(州)金(华)衢(州)高速公路高边坡工后评估报告项目负责:晏露超参加人员:林灿阳熊波吴志刚熊晋杨俊伟陈世铭郭松马新凯技术审核:高和斌分院院长:王建松总工程师:廖小平(副总工)院长:朱本珍技术顾问:王恭先朱本珍宋学安中铁西北科学研究院有限公司二○一一年十月目录第一部分综述1一、项目概况1二、评估目的和意义1三、评估依据和原则1四、评估思路和工作程序2五、评估工作组织和开展2第二部分高边坡工后评估内
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