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关键词:造孔 锚索 注浆 张拉 检测
1 工程概况
阳左高速公路ZB5合同段位于山西省晋中市和顺县境内,施工里程为K58+600(断链前)~K76+400,全长17.842公里,主要由奥陶系峰峰组、第四系中更新统离石组、上更新统峙峪组黄土组成、全新统选仁组河谷冲积土组成;峰峰组主要岩性为中厚-厚层状石灰岩、含泥质灰岩,中夹的泥灰岩等组成;离石组黄土以棕黄色粉质粘土为主,局部夹薄层钙质结核层及古土壤层;峙峪组黄土以褐黄色粉质粘土为主,局部夹层状砾石层及砾卵石透镜体,砾卵石层局部富集厚度较大,选仁组由砂、砾、卵石及砂性土等组成,峙峪组黄土局非自重Ⅰ级(轻微)湿陷,湿陷厚度为0-9m。
2 主要设计参数
K71+907~K72+005高边坡二级边坡,K72+099~K72+200段采用压力分散型预应力锚索进行处理,预应力锚索的材质为6根Φj15.24mm的高强度、低松弛的无粘结预应力钢绞线,其抗拔强度为1860Mpa。锚索长26m,根据设计长度其荷载为600KN,坡面反向下倾与水平面夹角20°,锚索锚固段分为三个相同的锚固单元,并且锚固段的长度为10m,同时按照格梁方形进行布置,间距、截面尺寸分别为3.5×3.75m、0.5×0.5m。其张拉承压结构为A型锚斜托结构。
采用压力分散型预应力锚索对K72+030~K72+150高边坡三级边坡进行处理,利用4根Φj15.24mm的高强度、低松弛的无粘结预应力钢绞线编制预应力锚索,其标准抗拔强度为1860MPa。锚索长26m,其设计荷载为400KN,锁定荷载440KN,坡面反向下倾与水平面夹角为20°,锚索锚固段分为两个相同的锚固单元,锚固段长度为10m,按照格梁方形的方式进行布置,间距和尺寸分别为3.5×3.75m、0.5×0.5m;将B型锚斜托结构作为张拉承压结构。
锚索孔径Φ130mm,采用30套OVM15-6型二级边坡锚具,采用18套OVM15-4型三级边坡锚具,按照25cm×25cm×2cm的尺寸设置锚斜托钢垫板,并且在数量方面与锚索相互匹配。按照3.5×3.75m、3.5m设置锚索间距和纵梁间距,且横梁每段长为9~12m,根据坡面现场的实际地质条件对具体间距进行调整,在坡面岩体中镶嵌纵、横梁厚度的一半。
3 施工方案
3.1 工艺流程
在施工过程中,准备、造孔、锚索制作与安装、砼结构钢筋制安、注浆、锁定锚索张拉、验收、封锚7个环节是进行锚索施工的主要内容,具体流程如图1所示:
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3.2 施工准备
①开挖成形设计锚固工程坡面并进行验收。
②施工所用预应力锚索等材料试验检验合格,试验报告及锚固参数经设计代表确认合格。见图2。
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3.3 造孔
3.3.1 锚孔测放。按照设计图纸在已施工完成的坡面上提前确定预应力锚杆的位置,测量放线采用全站仪进行,对孔位及锚孔方位角进行确定,同时用红色油漆进行标记。在施工过程中,如果坡面不平顺或者场地比较特殊,在确保坡体稳定和结构安全的前提下,经设计代表和监理工程师的认可,可以将定位精度进行适当放宽或者对锚孔定位进行调整。如图3所示。
3.3.2 钻孔设备。根据锚固地层的类型、锚孔孔径、深度及施工场地条件等,在施工过程中对钻孔设备进行选择,并且钻孔设备的性能需要经过监理工程师的认可。
3.3.3 钻机就位。为了确保钻机安放牢固,钻机施工平台在承载力和稳固性要满足设计条件。锚孔开钻就位后,在±50mm、±100mm范围内控制纵横、高程的误差,根据设计要求确定钻孔倾角和方向,并且其误差分别控制在±1.0°和±2.0°。
3.3.4 钻进方式。在施工过程中,为了防止水流入坡体造成坡体地质恶化,采用无水干钻的方式对锚孔进行钻进,禁止开水钻进,同时确保孔壁的粘结性能;施工中,严格控制钻孔速度,防止钻孔扭曲和变径,在一定程度上确保下锚顺利,防止意外发生。
3.3.5 钻进过程。为了处理每个孔的地层变化,钻压、钻速等钻进状态,以及地下水等情况,在钻进过程中,需要安排专人对施工现场进行记录,同时对塌孔、缩孔等现象进行停钻处理,通过灌浆固壁的方式进行处理,在灌浆过程中,灌浆压力控制在0.1~0.2MPa,当水泥砂浆初凝后,对钻孔进行扫孔处理,并进行重新钻进。
3.3.6 孔径孔深。钻孔完毕后,要确保孔径、孔深满足设计要求。
3.3.7 清理锚孔。当钻孔符合设计深度后,为了防止孔底尖灭,达不到设计孔径,需要稳钻1~2分钟。钻孔完成后,对于孔内的沉碴、岩粉及水体等通过采用高压空气(风压0.2~0.4Mpa)的方式全部清除,避免水泥砂浆与孔壁岩土体之间的粘结强度降低。
3.3.8 检验锚孔。监理工程师对成孔后的锚孔经验收合格后,进行下一道施工工序。
3.4 制作与安装锚索
3.4.1 锚筋体材料。预应力锚索为纲绞线或高强钢丝。
3.4.2 组装锚筋体。①搭设高度不小于30cm组装平台,在组装平台上组装锚索体。②锚索编束的过程中,严格按照设计尺寸进行下料,同时保持钢绞线或高强钢丝顺直,并且排列均匀,不能出现扭、叉现象,每股长度的误差控制在±50mm范围内。③为了确保施工质量,采用机械对钢绞线进行切割处理,并进行除油、除锈处理,剔除存在死弯、机械损伤,以及锈坑的材料等。④根据设计要求,对钢绞线或高强钢丝进行平直编排,沿着锚索体轴线方向设置隔离支架,对于自由段来说要间隔1.5~2.0m,对于锚固段来说要间隔1.0~1.5m。⑤捆扎牢固锚索编束,捆扎材料不能选用镀锌材料。根据设计要求通过塑料套管对锚索体自由段进行处理,对锚固段相交处的塑料管管口用铅丝进行密封绑扎。⑥组装完成锚索体隔离支架与紧箍环后,将导向帽接装在其底端,在一定程度上方便下锚。依据设计要求尺寸制作相应册导向帽,在±5mm和±20mm范围内控制制作尺寸、接装定位的误差。
3.4.3 锚筋体防腐。对锚筋体自由段严格按照设计要求进行防腐与隔离处理。通常情况下,首先涂刷防锈漆,然后涂抹脱水黄油,最后外套塑料套管,进而完成对锚筋体的防腐、隔离处理。
3.4.4 隔离支架。对于隔离支架,其制作材料通常选用钢质、塑料,或者选用对锚筋体无损害的材料。
3.4.5 塑料套管。通常情况下,按照设计要求,确定塑料套管的材质、规格和型号等。在套管中不能出现剪断和接头现象,尽量保持套管的完整性,为了避免拉脱和破损,需要对接头进行牢固绑接和密封处理。
3.4.6 注浆管。根据设计要求选用注浆管,确保注浆管的强度,在一定程度上保证注浆顺利,不能出现堵塞、爆管或拉断现象。
3.4.7 锚筋体长度。根据设计要求制作锚筋体,在±50mm范围内控制锚固段长度的误差,自由段长度需要根据设计要求进行确定,对张拉设备和施工工艺进行考虑,预留长度通常要超过1.0~1.5m。
3.4.8 检验锚筋体。制作完成锚筋体后,检查锚筋体各组成部件。确保各部件满足相关规范要求,通过编号挂牌的方式进行存放,现场监理工程师认可后才能使用。
3.4.9 储存、运输与吊装锚筋体。因地制宜拟定方案,对锚筋体进行储存、运输和吊装。顺直分开组装完成的锚筋体,同时进行干燥通风处理。运输和吊装锚筋体时,操作要谨慎,避免损伤介质和组成部件。
3.4.10 安装锚筋体。锚筋体入放锚孔前,对锚筋体制作质量进行检查,确保锚筋体组装符合设计要求,同时要经现场监理工程师的认可。
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3.5 注浆
3.5.1 注浆设备:注浆设备应满足设计要求,并经监理工程师认可。
3.5.2 注浆材料:根据设计要求选择注浆材料,试验检测合格才能使用。通常情况下选用水灰比0.4~0.45的纯水泥浆,必要时加入适量的外加剂或掺加剂。
3.5.3 原材料要求:原材料需经试验室检测合格,并经监理工程师认可,各项指标符合设计要求。
3.5.4 注浆准备:按照批复的施工组织设计要求配备原材料和所需设备。注浆作业开始和中途停止时,为了防止出现堵管,对注浆泵及注浆管路采用水或水泥浆进行。
3.5.5 注浆浆液:锚筋体安装完成后应立即进行锚孔注浆,根据施工原则,不得超过24小时。注浆浆液严格按照配合比进行配置,并且搅拌均匀,注浆浆液随搅随用。
3.5.6 注浆结束。注浆方式采用孔底返浆的方式进行,注浆停止的标准,以孔口溢出浆液或者排气管停止排气为准。注浆结束后,利用清水清洗干净注浆管、注浆枪和注浆套管。
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3.5.7 注浆记录与试验。注浆过程中需要详细记录注浆。同时,对于每批次的注浆都要进行相应的浆体强度试验,在一定程度上满足浆体的设计强度。
3.6 张拉锁定与封锚
3.6.1 张拉锁定设备。锚筋的张拉锁定,根据设计要求,可使用简易张拉方式和相应锁定器具。
3.6.2 锚索张拉。在安装锚具的过程中,保持与锚垫板和千斤顶之间密贴对中,同时保持千斤顶轴线与锚孔及锚筋体轴线在同一条直线上。按一定程序对锚筋进行张拉,在正式张拉锚杆前,按照设计张拉力值的0.1~0.2倍对锚杆预张拉1~2次,确保锚固体各部分接触密贴。
3.6.3 张拉锚筋程序:严格按照设计要求和批复的施工组织设计实施锚筋张拉程序。
3.6.4 锁定锚筋:张拉锚筋时,当张拉达到最大张拉荷载值后,持荷稳定10~15分钟,然后进行卸荷锁定。锁定锚具和夹片根据技术标准与质量要求进行选用。
3.6.5 锚孔封锚:锚筋锁定后,通过机械对余露的锚筋进行切割,同时外露锚筋留5~10cm,电弧烧割的方式严禁出现在切割过程中。利用水泥净浆按照设计要求,地锚垫板及锚头的空隙进行注浆,进行封锚,通常采用强度超过20MPa的砼进行封闭。
4 锚索检测
4.1 检测锚索抗拔力
对锚固工程抗拔力进行检测试验,根据普遍性和代表性的原则选取检测孔,或者通过随机的方式选取日常业主检查的情况。在工程锚索总数中抽检数量占5‰~2%。
4.2 检测锚索长度
锚固工程锚筋体长度的检测,采取现场随机抽取的原则,抽检数量为工程锚索总数的2%~5%,且同一类型锚筋不得少于1根。
参考文献:
[1]JTGF10-2006,公路路基施工技术规范[S].
[2]JTGE42-2005,公路工程集料试验规程[S].
[3]JTG/TF50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].
[4]JTGF80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
[5]JTJ076-95,公路工程施工安全技术规程[S].
[6]阳左高速公路施工图纸及作业指导书.
关键词:高速公路; 边坡; 植被;存在问题;对策
前言
目前在国际上,高速公路边坡植被防护的方法有液压喷播植草护坡、喷混植生植被护坡等,但其技术始终处于研究开发阶段,而我国高速公路边坡植被防护技术开展研究的时间较晚,还不是十分成熟,近十几年来,他们主要是围绕植被护坡工程技术进行讨论,尚无或较少有人对高速公路边坡植被防护方法中存在的不足进行研究。所以,系统地介绍高速公路边坡植被防护方法和优缺点以及探索高速公路植被护坡技术的可持续发展对策就显得尤为迫切。本文通过对高速公路植被护坡方法等方面的基础研究,分析现有高速公路植被护坡方法及其存在的不足,结合研究内容提出合理的对策与建议,仅为高速公路植被护坡工程提供参考。
1、我国高速公路边坡植被防护工程中存在的问题
随着高速公路边坡植被防护技术的推广应用,在实际应用中发现也有一些不足,植被防护技术暴露出了许多问题。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建设中,人工种植草坪在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡, “一年一大片,两年一条线,三年一点点,四年看不见”是其形象写照。因为人工种植草种生长力较弱、品种单一,高速公路边坡的水分、养分等供应较差,在自然状态下,出现草坪退化。已竣工的广东开(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这是一个十分突出和严重的问题,若草坡退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到生态防护效果,最终可能会引起水土流失、路面垮塌等许多不良后果。
1.2 坡面防护植物种类单一
目前,大多数高速公路护坡植物选择较单一,常常采用牧草和草坪植物导致出现黄化、裸斑、滑坡等现象,其抗侵蚀能力较差,呈现较单一的景观效果。单一的植物种类容易受到来自夏季高温、冬季严寒的限制以及植物病虫害的威胁。
1.3机械喷播时植物种子配比难以控制
在高速公路建设中,采用液压喷播的方法在较短的时间内把开挖的边坡恢复到植被覆盖状态,施工者面临的首要问题就是如何将植物种子配比到最佳状态,植物种子的比例将最终确定坡面植物的成型方式及护坡的效果。
1.4自然条件的恶劣对边坡植被构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚,整体性好,坡体高陡,对边坡进行植被绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱,夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,这将直接影响到边坡植物的成活和生长。某些地区的夏季,即使选择高羊茅抗旱、耐热品种猎狗等作为岩石边坡的优势种,但由于高温、高湿的气候条件,使高羊茅出现了倒伏、死亡现象。灌木种子如合欢、火棘、胡枝子等在坡面的发芽、生长相当不佳,正常的发芽率不足10%。
1.5 喷播基材能否长期发挥作用
采用喷播技术对岩石边坡绿化施工后,早期会得到一定的绿化效果,但随着时间的推移,基材的养分必然会因流失或被植物吸收而损失,基材肥料的缓效性、基材的保水性也会逐渐丧失,从而难以使绿化的坡面得到长久的保护。如果该问题得不到解决,那么岩石边坡的植被绿化技术将面临巨大挑战。
2、根据存在问题给出的措施与建议
2.1 灌、草结合走本土化道路
防治边坡草坪退化的重要措施就是灌草相结合,掌握当地植物群落结构特点,走本土化道路。在国外已经开始流行以灌木为主的绿化方式,天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用灌草结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将灌木树种和草种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。
2.2丰富边坡植物的多样性
在高速公路边坡植被防护过程中,首先选择灌草为主的水土保持植物作为“先锋植物”,让这些先锋植物迅速覆盖坡面,防止水土流失,使边坡坡面与周围的自然环境协调,使其与自然融为一体。在选择坡面植被时草本植物可以考虑禾本科香根草,灌木植物考虑大叶黄杨、迎春、枸杞等,植物的选择宜以乡土植物为基调,同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物。建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强。
2.3加大科研投入,探索新的护坡植被种类
我国植物资源丰富,在植被护坡的过程中优先选择当地野生植物资源,它是在本地气候条件和环境条件下长期进化的结果,最适合当地的立地条件。但这方面的研究目前还比较少,应加强研究力度,找出适合当地立地条件的新的护坡植被。
2.4 重视边坡防护的设计,增加资金投入
在高速公路建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而边坡植被防护设计重视不足,植被边坡防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强。鉴于这种情况,要加大高速公路边坡建设、养护资金的投入。
2.5 加强各学科之间的联系、积极探索边坡植被防护新技术
植被护坡是一门边缘学科,涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须加强各个学科之间的联系,并积极引进、开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术,注重国际和行业间的技术交流与合作。在科研和实践的基础上,积极探索边坡植被防护新技术。
3、结束语
在通过分析和研究之后,笔者认为:
(1)灌木和草本二者有效的结合可以较好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以锚固0.75~1.5m的土壤深处,草本植物的根系在浅层土壤中错综盘结。在植被护坡的实践中发现,灌草结合具有明显的优势,他们所形成的生态群落比较稳定,护坡效果明显,所以加快人工植物群落向自然群落演替是实现边坡稳定性的必然趋势。
(2)单纯的工程措施虽然能在早期对坡面的不稳定性和侵蚀性有较好的效果,但随着时间的推移,效果越来越差;而植被护坡与此相反,开始的作用较小,随着植物生长、强度的增加,对坡面的稳定性、生态防护作用越来越明显,但植被根系的延伸使土体产生裂隙,增加了土体的渗透率。因此,工程措施与植被护坡技术相结合可以有效地发挥稳定边坡和美化环境功能,实现高速公路坡面的稳定性和景观效果的可持续性。
参考文献:
[1]李西,罗成德,陈其兵.岩石边坡植被护坡选择初探[J].中国园林,2004(9):52-53.
1.前言
生态建设和环境保护是21世纪人类共同关注的热门话题,也是世界各国政府和人民为之不懈努力解决的焦点问题。基本建设的快速发展与生态环境的不协调,导致了人类赖以生存环境的生态破坏,同时也制约了社会经济的可持续发展,对人类的生存和社会发展构成了威胁。因此,项目开发与环境保护兼顾是经济可持续发展的重大课题,在工程建设中合理利用资源、保护环境、美化环境,是我们必须正视和认真对待的问题。
公路、铁路、水利等工程建设与自然环境密切相关。其工程规模大、项目多、涉及面广,土石填挖工程形成的大量土石边坡,破坏了既有植被,对当地生态环境影响较大,以往通常采用单纯的工程防护,如浆(干)砌片石、喷锚防护等,这些工程措施都导致原有植被破坏、水土流失、滑坡、边坡失稳等一系列生态环境和工程问题。国家已经十分重视工程建设中的生态建设和环境保护,国务院下达了[2000]31号文件“关于进一步推进绿色通道建设的通知”,工程建设中的生态建设、环境保护已提上议程,这对整个工程建设的可持续发展战略的实施起到了推动作用。
2.边坡生态防护现状
近十多年来人们开发出了多种既能起到良好边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术,与传统的坡面工程防护措施共同形成了边坡工程植物防护体系。
根据不同的边坡土质条件,采用不同的施工方法和施工工艺可将边坡植物防护技术分为:①人工种草护坡;②平铺草皮护坡;③液压喷播植草护坡;④土工网植草护坡;⑤OH液植草护坡;⑥行栽香根草护坡;⑦蜂巢式网格植草护坡;⑧客土植生植物护坡;⑨喷混植生植物护坡。各类边坡植物防护技术的主要作用及应用条件各不相同。
2.1人工种草护坡
人工种草护坡,是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施。多用于边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。具有施工简单、造价低兼等特点。但由于草籽播撒不均匀,草籽易被雨水冲走,种草成活率低等原因,往往达不到满意的边坡防护效果,而造成坡面冲沟,表土流失等边坡病害,导致大量的边坡病害整治、修复工程,使得该技术近年应用较少。
2.2平铺草皮护坡
平铺草皮护坡,是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。具有施工简单、工程造价较低等特点。适用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程,是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一,但由于施工后期养护管理困难,平铺草皮易被冲走,且成活率低,工程质量往往难以保证,达不到满意的边坡防护效果,而造成坡面冲沟,表土流失、坍滑等边坡病害,导致大量的边坡病害整治、修复工程。近年来,由于草皮来源紧张,使得平铺草皮护坡的作用逐渐受到了限制。
2.3液压喷播植草护坡
液压喷播植草护坡,是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施,是交草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂上、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀,通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工的。其特点是:①施工简单、速度快;②施工质量高,草籽喷播均匀发芽快、整齐一致;③防护效果好,正常情况下,喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上,二个月后形成防护、绿化功能;④适用性广;⑤工程造价低。目前,国内液压喷播植草护坡在公路、铁路、城市建设等部门边坡防护与绿化工程中使用较多。
2.4土工网植草护坡
土工网植草护坡,是国外近十多年新开发的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡植物防护措施。该技术所用土工网是一种边坡防护新材料,是通过特殊工艺生产的三维立体网,不仅具有加固边坡的功能,在播种初期还起到防止冲刷、保持土壤以利草籽发芽、生长的作用随着植物生长、成熟,坡面逐渐被植物覆盖,这样植物与土工网就共同对边坡起到了长期防护,绿化作用,土工网植草护坡能承受4m/s以上流速的水流冲刷,在一定条件下可替代浆(干)砌片石护坡。目前,国内土工网植草护坡在公路、堤坝边坡防护工程中使用较多,铁路部门相对较少。
2.5OH液植草护坡
该项技术是国外近十多年新开发的一项边坡化学植草防护措施。它是通过专用机械,将新型化工产品HYCEL_OH液用水按一定比例稀释后和草籽一起喷洒于坡面,使之在极短时间内硬化,而将边坡表土固结成弹性固体薄膜,达到植草初期边坡防护目的,3~6个月后其弹性固体薄膜开始逐渐分解,此时草种已发芽、生长成熟,根深叶茂的植物已能独立起到边坡防护、绿化双重效果,具有施工简单、迅速,不需后期养护,边坡防护、绿化效果好等特点。尽管OH液植草护坡具有理想的边坡防护、绿化效果,但由于该技术所用的这种HYCEL_OH液还末能实现国产化,使得其工程造价较高综合造价达40元/m2左右,故目前还无法推广应用。只是在京九铁路等个别工点进行了尝试性试验。
2.6行栽香根草护坡
香根草是近十多年才被人们“重新发现”的一种禾本科植物,具有长势挺立,在3~4月内可长成茂密的活篱笆;根系发达、粗壮,一年内一般可深入地下2~3m;根系抗拉强度大,达75MPa,耐旱、耐涝、耐火、耐贫瘠、抗病虫、适应能力极强等特点。行栽香根草护坡就是在土质边坡上行栽香根草进行边坡防护的一种工程措施,该技术充分利用了香根草的优良特征,具有显著增强边坡稳定性和理想的固土护坡功能,大有取代传统片石护坡之趋势。目前国内应用较少,还有待于在公路、铁路、堤坝、城市建设等边坡防护工程中进一步试验推广。
2.7蜂巢式网格植草护坡
蜂巢式网格植草护坡,是一项类似于干砌片石护坡的边坡防护技术。是在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,在网格内铺填种植土,再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可在预制场批量生产,其受力结构合理,拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流,减缓水流速度,防止坡面冲刷,保护草皮生长。这种护坡施工简单,外观齐整,造型美观大方,具有边坡防护、绿化双重效果,工程造价适中,略高于浆砌片石骨架护坡,该技术多用于填方边坡的防护。
2.8客土植生植物护坡
客土植生植物护坡,是在边坡坡面上挂网机械喷填(或人工铺设)一定厚度适宜植物生长的土壤或基质(客土)和种子的边坡植物防护措施。该技术的特点是可根据地质和气候条件进行基质和种子配方,从而具有广泛的适应性,多用于普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡。由于客土可以由机械拌和,挂网实施容易,因此施工的机械化程度高,速度快,无论从效率和成本上都比浆砌片石和挂网喷砼防护要优越,而且植被防护效果良好,基本不需要养护即可维持植物的正常生长。该技术在公路边坡防护中已被大量应用,在日本等国家已经被作为边坡绿化的常规方法加以应用。
2.9喷混植生植物护坡
喷混植生植物护坡,是在稳定岩质边坡上施工短锚杆、铺挂镀锌铁丝网后,采用专用喷射机,将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上,植物依靠“基材”生长发育,形成植物护坡的施工技术,具有防护边坡、恢复植被双重作用,可以取代传统的喷锚防护、片石护坡等圬工措施。该技术使用的种植基材由种植土、混合草灌种子、有机质、肥料、团粒剂、保水剂、稳定剂、PH缓解剂和水等组成,其种植基材的配方是成功的关键,良好的配方能够达到在陡于1∶0.75的岩质边坡上既具备一定的强度保护坡面和抵抗雨水冲刷,又具有足够的空隙率和肥力以保证植物生长。该技术已广泛应用于铁路、公路、水利等各类岩石边坡绿化防护工程。
3.边坡绿化工程中的难点问题
随着边坡植物防护技术的推广应用,各类边坡植物防护技术已发展成为公路、铁路绿色通道建设中的重要组成部分,但也存在一些难点问题。
3.1边坡植草的退化
在公路、铁路等工程建设中,其边坡绿化防护上投入的资金比例较低,在低投入、低养护或无养护情况下,边坡草坪处于自生自养状态,极易退化、死亡。因为人工种植草种生长较弱、品种单一,随着时间的增长,在养分水分供应较差的边坡上都会呈现不同程度的草坡退化现象,这是一个十分突出和严重的问题,若草被退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到边坡绿化防护效果,最终可能会引起水土流失、坡面坍塌等许多不良后果。
3.2喷播时的植物种子配比与最终植物状态
在较短的时间内把开挖的边坡恢复到自然状态,施工者将面临:①植物种子的配比如何确定;②如何考虑当地自生优势群落的结构特点进行种子配比;③如何确定喷播时的植物配比与最终形成的植物群落之间的动态关系。只有对这些问题作详尽的调查研究分析,才能正确指导施工,否则边坡的植物生长将无法实现人工强制绿化向原始植物群落的顺利演替。
3.3干旱对土体很薄的坡面植物构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚、整体性好,坡体高陡,对边坡进行植物绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱、夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,如何解决边坡呈现的无土、缺水、缺肥的状态及边坡植被面临的干、热威胁,这将直接影响到边坡最终的绿化效果和生态效益。
4.边坡绿化工程可持续发展的着眼点
可持续发展,是指在人类与自然和谐的前提下,不断提高人类的生活质量和环境承载能力,满足当代人的需求又不损害对子孙后代的需求;满足一个区域或一个国家的需求面又不损害其他区域或国家的需求。根据可持续发展内涵的要求,边坡绿化工程中应着眼于与自然环境(生态系统)的协调性和环保生态功能,结合目前国内边坡绿化防护工程现状及问题,提出以下对策与建议。
4.1注重边坡生态防护的设计与资金投入
在公路、铁路设计与建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而生态功能的设计与投资力度不足,生态防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强等。应建立和加大公路、铁路边坡建设、养护和生态环境保护的专项资金,在设计上要深入细化,根据不同气候条件、不同环境、不同区域结合具体情况单独设计,注重落实边坡的生态环境保护方案。
4.2边坡植草退化的防治技术
防治边坡草被退化的重要措施就是乔灌草相结合,尽量模拟出当地的植物群落结构,走向本地化。实际上国外已经开始流行以乔灌木为主的绿化方式。天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用草灌结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将草种和灌木树种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建乔灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。植物种子的选择及配置应走本地化的道路,以地带性植被、乡土植物为基调,适当引进适于本地生长条件的野生植物和外地植物。同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、豆科植物与非豆科植物的结合,还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物,这样才能使植物更能适应当地气候与自然植被融为一体,建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强的立体生态群落。
4.3积极引进开发边坡生态防护新技术
边坡绿化工程中的难点问题,是对边坡生态防护可持续发展和环境科学技术的挑战,边坡生态防护技术涉及到工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须不断在这些理论领域有所突破,积极引进开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术和工程施工经验,注重国际和行业间的技术交流与合作。总之,提高边坡生态防护技术的科技含量,是边坡绿化防护工程成败的重要环节。
目前在边坡绿化防护工程中,液压喷播、客土喷播、喷混植生是具有典型生态防护施工技术;在边坡绿化养护工程中,滴灌、渗灌、注水根灌、插管根灌、膜孔灌等是具有节约水资源、提高成活率、促进草灌木植物生长的灌溉技术;在土壤肥力方面,ABT生根粉、菌根菌、农菌及各种微生物肥料的应用,具有促进植物生根、生长和发育,提高植物的生理机能和抗逆性。在这些新技术的应用过程中,还有许多问题和工艺需要探讨、改进,使其成本更低、操作更为简单、效果更好。随着边坡生态防护各项科研技术的不断深入,其各项新技术新工艺的应用将日趋完善和成熟。
5.结论
①在边坡植物绿化防护施工措施中,根据目前的国情、机械化施工程度、适用性、经济性和质量效果比较,液压喷播、客土喷播、喷混植生是具有典型生态防护施工技术,符合边坡绿化工程可持续发展的理念,值得普遍推广应用。
②正确的决策必须建立在相关科学研究的基础上,在边坡生态防护方面,针对难点问题有必要开展系列研究,加大这方面的科研投入,积极引进先进的技术和设备,鼓励和扶持施工企业朝生态防护专门化队伍方向发展,为彻底解决边坡生态防护可持续发展问题提供坚定的基础。
【关键词】公路路基;边坡稳定;重要性;破坏;形式;措施
公路工程建设过程中,经常在高填方或深挖方段形成大量的边坡,这些边坡极易受到外界风、雨、冰冻等自然因素的侵蚀,导致水土流失。如果边坡防护措施不当,就会加速边坡的破坏进而引起路基路面的一系列质量病害。以下就公路路基边坡防护的措施进行论述分析。
一、公路路基边坡稳定的重要性
在对边坡稳定性进行评价的过程中,首先应对边坡的地质条件、地形地貌、水文地质条件及新构造运动等进行考察,由于这些因素都是决定边坡稳定性的关键,通常情况下,与人类的工程活动相比,这些因素都会对边坡稳定性造成较大影响。以前,由于有较低的公路等级,且线形差、开挖不深,边坡稳定性对公路的影响程度相对较低,人们未能重点对边坡稳定性有所重视。随着国民经济建设的高速发展,公路交通事业日新月异,越来越高的公路等级,无法将高填深挖的现象得到有效避免。现阶段,有较多的公路边坡失稳问题存在,边坡失稳不仅对行车安全造成影响,而且掩埋公路,中断交通,迫使将已有的公路使用得到放弃,导致不可估量的经济损失出现,所以,公路边坡稳定性和边坡防护方法的研究显得极为必要。
二、公路路基边坡破坏的主要形式
1、路堤边坡。路堤边坡一般为填土边坡。受力稳定的路堤边坡的破坏主要表现为边坡坡面冲刷和坡脚冲刷。坡面冲刷主要来自雨水对边坡的直接冲刷和地面径流的冲刷,使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟或整体流失,导致路基发生破坏。坡脚冲刷主要是沿河路堤受到流水威协冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。
2、路堑边坡。挖方路段边坡是人工开挖的斜坡,设计合理的边坡其强度和坡度都应满足稳定边坡的要求。这样的边坡受自然因素影响破坏形式为冲刷、崩坍等。冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡上,其坡面坡脚极易受到冲刷,其坡脚冲刷是边坡最薄弱环节。边坡崩坍一般分为三类:落石型、滑坡型、流动型。其中落石型一般在裂隙发育岩体、硬岩下卧软弱层时极易发生。滑坡型、流动型一般在雨季易发生。
三、公路路基边坡的防护措施
1、工程防护。工程防护主要体现在以下几方面:(1)框格防护。框格防护是用混凝土、浆砌片(块)石、卵(砾)石等做骨架。框格内宜采用植物防护或其他辅助防护措施,它适用于土质或风化岩边坡。框格防护能有效地防止雨水对坡面的冲刷,同时提高了边坡表面地表粗度系数,减缓了水流速度。(2)封面。封面包括抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等防护形式,抹面防护适用于易风化的软质岩石挖方边坡;捶面防护适用于易受雨水冲刷土质边坡和易风化的岩石边坡;喷浆和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育坡面不平整的岩石挖方边坡。相对比较抹面、捶面防护虽然投资少,但使用年限较短,防护效果差,在各等级公路上使用较少,喷浆和喷射混凝土广泛采用。在喷射混凝土前应清除坡面风化的碎渣和风化土层(全风化岩石不宜采用),为防止喷射混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落,应加设金属网或高强度聚合物土工格栅。(3)护面墙。为覆盖各软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡以及坡面受侵蚀的土质边坡免受自然因素影响而修建的墙称护面墙。护面墙除自重外,不担负其它荷载,亦不受土后压力,因此护面墙所防护的挖方边坡坡度不宜陡于1:0.5,并符合极限稳定边坡的要求。护面墙顶部应用原土夯实或铺砌以免边坡水流冲刷,渗入墙后引起破坏。护面墙是山区公路路堑边坡采用较多的防护形式。一般根据边坡的高度,岩石风化程度及岩土的工程地质特性采取半防护或全防护措施。半防护措施中,一般采用坡脚护面墙,即防止降雨和地表径流对坡脚的冲刷,还起到诱导行车视线作用。(4)护坡。在稳定的边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石、块石或混凝土预制块等材料,以防止地表径流或坡面流水对边坡的冲刷称之为护坡。铺砌一般采用浆砌冲刷轻微时可采用干砌。在软土地基土的路堤防护,无水流冲刷影响时,可采用干砌片石护坡以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。对于大规模开山边坡,可以通过加锚杆,锚坡等结构加强边坡防护。
2、植物防护。就是利用植被对边坡的覆盖作用,植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受大气降水与地表径流的冲刷,植物防护与工程防护相比具有以下特点:(1)经济实用。植物防护可以像浆砌片石,喷射混凝土一样起到边坡防护作用,且生态效益是传统护坡无法比拟的。一般植物防护成本仅是工程防护成本的25―40%。(2)后期效果显著。工程加固措施初期效果显著,但随着时间推移不断老化、风化效果越来越差。但植物防护随着植物生长和繁殖对边坡防护作用越来越大,特别是植物的主根可穿过坡体浅层的松散风化层,锚固到深处较稳定的岩石层上,起到预应力锚杆作用。侧根与地表层密切结合,根系与根系的盘根错节,使表层土壤形成不同深度的牢固的稳定层,从而根本上控制水土流失。(3)生态观效益明显。对的坡面进行绿化处理能够恢复因建缘石边坡的生态平衡,美化环境,创造一个舒适的行车环境。另外,植物还具有吸收尾气,净化空气,调节小气候诱导行车视线功效。植物防护具有以上优点已经越来越受到人们的重视。我们普兰店公路段在海皮路、兴唐线、唐南线采取栽植爬山虎、紫穗槐,种植草皮,草网格等技术措施,现在已取得了良好的效果。
3、综合防护。就是将工程防护和植物防护相结合。综合防护既解决了植物防护短期效果不明显又解决了工程防护年久失修效果差的难题,既起到防护边坡作用又起到绿化美化作用。现在愈来愈多的被人们采用。常见的方式有:(1)蜂巢式网格植被防护。蜂巢式网格植草护坡是一项类似于干砌片石护坡技术。它是在修整好边坡,土皮面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,在网格内铺填种植土,再在砖框内栽草或小灌木的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可以在预制场批量生产,其受力结构合理,拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流,减缓水流速度防止坡面冲刷。保护植被生长,这种护坡施工简单,外观整齐,造型美观大方,具有边坡防护,绿化双重效果。工程造价适中,在风景旅游区使用较多。(2)分级修建平台,砌筑种植槽。即在坡脚、碎落台和路堑顶部砌筑种植槽,种植槽内填土种植常绿树根系发达的花灌木和攀爬植物等。坡面液压喷播植草护坡,进行立体绿化。
结束语
公路路基防护是公路工程的重要组成部分,随着公路建设的不断发展,需要针对不同的工程土质、水文、气候等特点选择合理的防护措施,确保路基边坡稳定安全的同时,达到节约工程费用,美化环境,保护生态环境的效果。
参考文献:
[1]于跃,王慧贤,安震.高速公路路基边坡防护浅析.黑龙江交通科技,2007.
关键词:高速公路;边坡;加固;防护
中图分类号:U417.1+1
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2008)08-0202-03
1前言
公路路堑边坡的防护与加固是公路工程中一个非常普遍的技术问题,由于以往公路等级低、车速慢,这个问题在工程中未得到充分认识和注意。随着我国经济的飞速发展,公路建设步伐的加快,公路等级的不断提高,对路堑边坡的防护与加固的要求也就越来越高。本文对高速公路路堑边坡防护与加固的各种技术措施进行了较全面的总结,以供设计施工参考。
2加固技术
2.1 抗滑挡土墙
抗滑挡土墙是目前整治中小型滑坡应用最为广泛而且较为有效的措施之一。对于小型滑坡,可直接在滑坡下部或前缘修建抗滑挡土墙;对于中、大型滑坡,抗滑挡土墙常与排水工程、刷土减重工程等措施联合运用。其优点是山体破坏少,稳定滑坡收效快。尤其对于由于斜坡体因前缘崩塌而引起的大规模滑坡,会起到良好的整治效果[1]。
抗滑挡土墙所抵抗的是滑坡体的剩余下滑力,较一般挡土墙主要抵抗的主动土压力大[2]。因此,为满足其稳定性要求,将墙面坡度采用1:0.3~1:0.5,甚至缓至1:1,有时甚至将基底做成倒坡,工程中常用的断面形式如图1所示。
2.2 抗滑桩
边坡加固工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,而使边坡保持稳定[3]。如图2所示。
锚桩和预应力锚索桩等。钢筋混凝土桩是边坡工程中最常用的方法,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,可打入、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注,其缺点是混凝土抗拉能力有限。
2.3 锚杆(索)
岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身强度和稳定性的一种工程技术。近年来随着高速公路的迅猛发展,在公路边坡、大型滑坡治理中更多采用预应力锚索加固技术。预应力锚索作用机理是把破碎松散岩层组合连接成整体,并锚固在地层深部稳固的岩体上,通过施加预应力,把锚索长度范围内的软弱岩体(层)挤压密实,提高岩层层面间的正压力和摩阻力,阻止开裂松散岩移,从而达到加固边坡的目的。这种方法的最大特点是:可保持既有坡面状态下深入坡体内部进行大范围加固;预先主动对边坡松散岩层施加正压力,起到挤密锁固作用;锚索孔高压注浆,浆液充填裂隙和孔隙,又可提高破碎岩体的强度和整体性;结构简单、工期短、造价低廉。
锚杆在边坡加固中通常与其它支挡结构联合使用[4]:
2.3.1锚杆与钢筋砼桩联合使用,构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。在边坡支护中排桩式锚杆挡墙主要用于下列情况:①位于滑坡区域的边坡支护、路堑开挖造成牵引式滑坡或工程滑坡可能性较大的潜在滑坡区域的边坡支护,在抗滑桩难以支挡边坡推力荷载时,宜优先采用预应力锚索抗滑桩结构,如图3所示。②边坡切坡后,由于外倾软弱结构面形成临空状楔体塌滑可能性较大,造成危害性较大的边坡。③高度大于12m,稳定性较差的土层边坡,此时由于抗滑桩悬臂较长,承受的弯矩过大,为了防止抗滑桩破坏,可采用单锚点或多锚点作法。④坡顶0.5m内有重要建筑物或较大荷载的Ⅲ、Ⅳ类岩石边坡和土层边坡。
2.3.2锚杆与混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙,锚杆锚点设在格架节点上,锚杆可以是预应力锚杆(索)和非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡,以阻止岩石边坡因卸载而失稳。如图4所示。
2.3.3锚杆与钢筋混凝土面板联合使用形成锚板支护结构,适用于岩石边坡。锚杆在边坡支护中主要承担岩石压力,限制边坡侧向位移,而面板则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化。
2.3.4锚钉加固边坡,在边坡中埋入短而密的抗拉构件与坡体形成复合体系,增强边坡的稳定性。该法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡,加固高度较小。
2.3.5锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成柱板式锚杆挡墙,一般采用自上而下的逆作法施工。如图5所示:
2.4 注浆
随着注浆技术和相关技术的迅速发展,注浆在边坡加固与防护中应用相当广泛。注浆是通过把浆液注入岩石的裂隙或土体的孔隙中,一方面增强边坡坡体的抗剪强度、减小坡体的渗透性,从而提高其地基承载力、减小水压力或水动力,另一方面提高可能的潜在滑面的抗剪强度以增强坡体的稳定性。
边坡注浆加固技术一般适用于两种情况:
对于由崩滑堆积体、岩溶角砾岩堆积体、以及松动岩体构成的极易滑动的边坡或由于开挖形成的多卸载裂隙边坡,对坡体注入水泥砂浆,以固结坡体并提高坡体强度,避免不均匀沉降,防止出现滑裂面。
对于正处于滑动的边坡、存在潜在滑动面的边坡、或处于不稳定的边坡,运用注浆技术对滑带压力注浆,从而提高滑面抗剪强度,提高其稳定性。这种情况实际上是把注浆加固作为边坡滑带改良的一种技术,滑带改良后,边坡的安全系数评价一般采用抗剪断标准。由上述可知,边坡注浆加固一般适用于以岩石为主的滑坡、崩塌堆积体、岩溶角砾岩堆积体,以及松动岩体边坡。如图6所示。
3防护技术
边坡防护主要包括植物防护和工程防护。
3.1 植物防护
植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的作用。同时,植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济。一般来说,防护工程应优先考虑植物防护,当然其土壤必须适宜于植物的生长,而且边坡比较平缓,坡高不大。在高速公路上,常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等[5][6]。
3.1.1 植草
该防护方法适用于边坡稳定、坡面冲刷轻微的路堤或路堑边坡,一般要求边坡坡度不陡于1:1,边坡坡面水径流速度不超过0.6m/s,长期浸水边坡不适用[7]。当边坡土层不宜于种草者,可先铺一层种植土,厚5~10cm。为使种植土与边坡结合牢固,通常在边坡坡度陡于1:2时,在铺种植土前将边坡挖成台阶形,如图7所示:
3.1.2铺草皮
种草籽或栽草都需要成长过程,见效较慢,在未形成一定覆盖度的情况下若遇到暴雨有被冲刷破坏的可能,而铺草皮则可以用最短的时间收到防护效果。近年来随着生产技术的发展草皮已工厂化生产,产品可以大批量制作,成卷运输。铺草皮适用于边坡比较高陡、土质贫瘠或坡面受冲刷较为严重的地段使用,容许最大速度为1.8m/s。常见的铺筑方法有平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮、卵(片)石方格草皮。如图8所示:
3.1.3植树
在路基边坡种上合理的树种,对于加固路基和防护边坡有良好的效果。也可以和种草、铺草皮配合使用。使坡面形成良好的防护层。但是高大乔木不能植于公路弯道内侧以免影响视线。在边坡上可以种植低矮灌木树丛。该方法适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡。但对盐渍土、经常浸水及经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。
植树的形式可以是带状或条形的,也可以是栽成连续式,如图9所示。植树最好选在1:1.5或更缓的边坡上。树种宜选用在当地土壤与气候条件下能迅速生长、根系发达、枝叶茂密的树种。公路建设的实践已证明植物防护有很明显的优点,且造价低廉、施工简便,不仅可以保护坡面,而且也能防止或减轻冲刷,在一定条件下,可以代替工程防护。所以在适宜植草的路段,均应优先考虑选用。
3.2 工程防护
对不适宜植物生长的土质挖方边坡或节理发育、风化严重的岩石边坡,只能采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型很多,常用的公路边坡工程防护技术主要有抹面防护、砌石防护、土工合成材料防护等类型。各种防护各有其优、缺点和适用条件,可根据具体适用条件选择使用。
3.2.1抹面、捶面防护
抹面防护适用于易风化的软质岩层路堑边坡,在坡面上加设一层耐风化表层,以隔离大气的影响,防止风化。常用的抹面材料有各种石灰混合料灰浆、水泥沙浆等。抹面厚度一般为3~7cm,可使用6~8年。为防止表面产生微细裂缝影响抹面使用寿命,可在表面涂一层沥青保护层。捶面防护适用于易受冲刷的土质边坡或易风化剥落的岩质边坡,且坡度不陡于1:0.5。其防护性质与抹面防护相近,使用材料也大体相同。一般厚度为10cm,捶面厚度较抹面厚度要大,相应强度较高,可抵抗较强的雨水冲刷,使用期限为8~10年。
抹面和捶面是我国公路建设中常用的防护方法,材料均可就地采集,造价低廉,但强度不高,耐久性差,手工作业,费时费工,在一般等级公路上使用问题尚不显著,若在高速公路上特别是边坡较高时就有一定的局限性。
3.2.2 喷砂浆、喷混凝土防护
适用于坡面易风化、节理裂缝发育、坡面为碎裂结构的岩石坡面,其主要作用是封闭边坡岩石裂缝、节理,阻止地表水侵入坡体内部,防止岩石继续风化,增加边坡的稳定性和保护边坡不发生落石崩坍。喷射混凝土护坡在具有重量轻、防止风化、施工简单等优点的同时,也具有费用高,厚度难控制,易偷工减料,对公路自然景观破坏大,封面阻水易引起边坡饱水坍塌滑坡的缺点[8]。如图10所示。
3.2.3 护面墙
护面墙用于风化严重或易风化的软质岩或较破碎岩石的挖方边坡。护面墙除自重外,不担负其它荷载,也不考虑承受墙后的土压力,因此护面墙必须建在符合稳定边坡要求的地段,且护面墙的基础应设置在稳定的地基上。其优点是既提高了挖方边坡的稳定性,又降低了边坡高度,减少了边坡挖方数量和节省了工程造价。
3.2.4 挂网锚喷防护
对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡,可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等,向坡体内打入锚杆或锚钉将网钩牢,向网上喷射一定厚度的素混凝土,对边坡进行封闭防护。
4结论
针对高等级公路路堑高边坡工程地质和水文地质条件,提出了预应力锚杆、抗滑桩、档土墙等加固方案,以及结合加固工程的边坡防护技术,为不同的地质路段提供了设计施工依据。
参考文献:
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关键词:山区公路;边坡防护;加固工艺 评价
1 前言
山区道路的防护意义十分重大,由于交通事业的发展以及交通荷载的急剧增加,公路边坡的防护就显得更为重要。本文结合山区道路的地形、地貌和地质条件,根据有关规范和参考许多边坡防护的经验,为了满足 公路的防护,提出了护面墙、浆砌片石护坡、挂网锚喷防护、植被砼防护、框架肋梁防护等防护形式及技术要求,介绍了此类防护的施工方法及其施工注意事项,给出了使用评价结果,并据此提出了山区公路边坡的防护形式、技术要求及防护功效。
2 工程简介
某二级公路出现多处较大塌方段边坡,最大坡高均在45 m左右,各段均出现不同程度的滑塌、崩落、掉石,局部地段有泥石流等不良地段灾害,使交通受到影响。
该公路经过地区,地形地貌复杂,属于低山丘陵区的一部分,沿河沿岸的丘陵穿行;区域为凝灰熔岩残积粘性土、碎块状强风化凝灰熔岩及中风化凝灰熔岩。
3 边坡防护设计
在山区修建公路不可避免地要大量开挖和填筑路基,形成大量的人工边坡,由于人工边坡内部原有的应力状态随着边坡形成过程中的变化而变化,引起应力的重分布和应力集中等效应,再加上部分边坡的由于长年雨水冲刷、风化等地质因素而不可避免地产生边坡失稳,形成不稳定的边坡。
边坡防护设计需根据公路等级、当地气候、水文、地质、地形条件及建筑材料分布情况,因地制宜,并与周围景观协调,达到防治路基病害、保证路基稳定、改善景观环境、保持生态平衡的目的,尽量做到技术可行、经济合理、安全可靠。
边坡防护加固措施主要分为两种形式:一类是边坡稳定无问题,仅对表面或局部出现的变形破坏采取工程防护措施;另一类是边坡可能潜在表面或浅层的失稳的边坡,清理各种不稳定因素,增强边坡稳定性,对可能失稳的边坡采取有效的措施进行防护治理。其主要治理原则是:综合排水、改善边坡的力学平衡条件,防止坡面继续风化与冲刷流失,综合采用植物防护、工程防护和综合防护等防护工程措施,以达到边坡稳定、排水畅通、绿化与生态环境相协调的目的。具体在某二级公路边坡防护工程设计中,根据路基开挖后的坡面地形地质情况和岩性特征,风化破碎情况及边坡高度,主要采用以下几种防护措施:护面墙、挡土墙;浆砌片石护坡、局部镶补;挂网锚喷砼;植被砼;框架肋梁及拱形分梯级挡土墙等单一或几种结合的工程防护形式。
3.1 护面墙
护面墙用于风化严重或易风化的软质岩、较破碎的挖方段和坡面易受侵蚀或有小型坍塌的土质边坡,这种防护方式可有效的提高边坡的稳定性,可降低边坡开挖高度,减少边坡挖方数量,节省造价,还有利于路容路貌整齐美观。护面墙有实体护面墙、窗孔式护面墙、拱式护面墙等。
实体护面墙全部采用浆砌片、块石结构(如图1所示)。
(1)实体护面墙用于一般用于土质及破碎岩石边坡防护的第一台,某些段落可根据地质情况分设若干个台阶,高度一般为1~6 m,墙厚视墙身及周围地质情况确定,顶宽为60~100cm,底宽为顶宽+墙高的0.2~0.3倍;
(2)实体护面墙是在既有设计坡面上增设防护,背坡为1:n=1:(0.25~0.75),胸坡取1:m=1:(0.1~ 0.75):
(3)连续护面墙每隔10~15m 设一道伸缩缝,缝宽为2cm;
(4)沿墙高和纵向设置泄水孔,按上下左右梅花型布设,间距2~3 m,泄水孔孔径为10 cm,泄水孔后设置砂夹碎石或卵石过滤层;
(5)护面墙基础埋深按设计要求的地基承载力和地基处理情况确定,埋深一般不少于1m;
(6)护面墙石料抗压强度不少于30MPa,采用M7.5或M10砂浆砌筑;
(7)设置碎落台的边坡需在碎落台设置排水沟和碎落台防护,每隔20m~5Om设置排水急流槽;
(8)护面墙高度超过6m 的设置1.0m 宽防滑平台。
窗孔式护面墙和拱式护面墙一般采用混凝土、片石混凝土、浆砌片块石、卵(砾)石等材料做框格骨架,框格内采用植物防护或其它辅助防护措施(捶面或于砌片石),这种防护形式能有效地防止路基边破在坡面水冲刷下形成冲沟。防止坡体滑塌特别是针对残积~坡积层形成的边坡具有良好地防护作用,能稳定边坡,在第四段边坡防护中应用后效果十分明显。窗孔护面墙形式主要有:人字形、菱形及方形等。拱式护面墙用于下部岩石较完整而需要防护上部边坡者。
(1)适用条件:边坡比为1:0.5~1:1.5,一般边坡比为1:0.75~1:1.25效果更佳;
(2)护面肋或肋拱可采用C2O混凝土、C15片石混凝土、MU7.5浆砌片石;
(3)框架尺寸为10m×(10 m~15 m),格梁尺寸为1.0m×(O.4 m~1.0 m),框架内设拱肋,形式为人字形或拱形;
(4)根据边坡实际情况在框架肋梁内,设置加固锚杆,锚杆问距2.0 m,长3.0 m~5.0 m;
(5)在框架肋梁柱上设置急流槽与周围排水系统贯通,间距为20m~5Om,加强坡面的排水。
3.2 护坡
浆砌片石护坡一般适尉于易受水侵蚀的土质边坡,严重剥落的软质岩石边坡,强风化或较破碎岩石边坡,残坡积较厚而松散的边坡。 (如图2所示)。
(1)浆砌片石护坡一般采用等截面,厚度采用30cm,砂浆强度为M7.5;
(2)浆砌片石护坡可根据地质情况一般均为一坡到顶,部分较高地段边坡可设置分台阶,分台高度为8~10 m,每一台顶部设置2 m宽的碎落台,并设有纵横向排水系统。
3.3 挂网锚喷防护
挂网喷射砼防护用于坡面易风化,节理裂缝发育,坡面为破碎结构的岩石坡面,其主要原理是封闭边坡岩石裂缝、节理,阻止地表水浸入坡体内部,防止岩石继续风化增加边坡的稳定性和保护边坡不发生落石崩坍(如图3所示)。
(1)适用条件:岩石边坡,坡比在1:0.5~1:1;
(2)喷射砼强度等级为C20,厚度为5~1Ocm;
(3)挂钢筋网或成品铁丝网,并设置锚杆固定在岩石边坡上;
(4)锚杆采用中16~中32钢筋制作,锚杆间距一般为1~2 m,锚杆长度为2.5~5 m;
(5)喷射混凝土采用菱形或方形,伸缩缝间距一般为10m,两条伸缩缝的分角线垂直于路线走向;
(6)边坡有渗漏水或雨水集中地段设置排水管或泄水孔。
3.4 植被砼防护
植被砼防护是利用植被含水固土的原理稳定岩土边坡同时美化生态环境的一种新技术;它是植被防护和工程加固与防护的有机结合,建立既稳固又有生态效应的防护结构体系;其原理是封闭边坡岩石裂缝、节理面,同时也起到生态绿化的效果;它主要适用治理坡面易风化,节理裂隙发育的岩石边坡 这种防护方式在公路边坡防护中主要用于第一、二段边坡(如图4所示)。
(1)适用条件:岩石边坡较高、陡峭,坡比较大,一般为1:0.5~1:0.75;
(2)组成材料:锚杆(铆钉)、钢筋网(铁丝网)和基材混合物;
(3)绿化基材的主要作用是:提供植物生长的合理物理结构;保证坡面基材混合物的稳定,抵抗雨水的侵蚀;提供植物长期生长所需的平衡养分;保障植物生长的水分平衡;与植物共同作用,封闭坡面,防止坡面的风化剥落。
(4)施工程序:
① 先清理,平整坡面,有利于基材混合物和岩石坡面的自然结合,禁止出现反坡;
② 钻孔,按设计布置锚杆孔位,用风钻凿孔,钻SLSL眼方向与坡面垂直;
③ 安装锚杆,采用水泥药卷或水泥砂浆固定锚杆,填满孔眼并捣实;
④ 铺设、固定钢筋网(铁丝网),铺设时应张拉紧铁丝网。两相邻铁丝网用铁丝捆扎,铺设宽度不小于5m;
⑤ 拌和基材混合物,把绿化基材、纤维、种植土、腐植土、保水剂、缓释肥及混合植被种子按比例依次倒入混凝土搅拌机料斗搅拌,搅拌时间不少于1min;
⑥ 上料。采用人工上料方式,把拌和均匀的基材混合物倒人混凝土喷射机中;
⑦喷射基材混合物,尽可能从正面喷射,避免仰喷,凹凸部及死角要注意,基材混合物分两次喷射,首先喷射不含种子的基材混合物,再喷射含种子的基材混合物,厚度为2cm,保证喷射程度达到设计要求;
(5)养护管理:植被混凝土施工仅是完成该项工程的三分之一,主要是养护管理,为确保植被成活率,必须要及时对植被边坡进行有效的管理。前期采用雾状水洒向坡面,禁止高压射流水冲击基材混合物,每次洒水都必须按规定厚度浸透基材,不能图快一洒而过,避免在强烈阳光下洒水养护。
4.使用评价
边坡的防护是公路施工必不可少的一部分,保证边坡的稳定,采用综合治理措施,形成主体排水系统。结合植被、生态防护,防止雨水及大气因素对边坡面的冲刷和风化作用,从根本上解决边坡的稳定起到保证公路畅通的目的。某二级公路全长40km,全线边坡高度大多超过20m,由于省道公路资金紧张,大多数边坡都未进行任何有效地防护,造成多处滑塌,滚石危及行车安全,给人民的生命造成极大的威胁;现仅对病害较为严重的边坡进行了根治还不能起到真正的作用,通过对某二级公路边坡防护措施的探索,采用多种形式边坡防护的运用,能够使我们的管理者认识到边坡防护的重要性,通过某二级公路边坡防护的成功经验,能更好地全面地推动山区公路边坡防护工程的发展。
五.未来边坡防护与加固设计发展方向
现行的路基边坡设计在整个道路工程设计过程中受重视程度较低,究其原因,主要是在路线勘测设计阶段对工程地质条件了解不够充分,设计缺乏针对性,往往导致施工时边坡失稳,频繁变更设计,造成很大经济损失。反过来说,如果片面要求道路全线进行详细的工程地质勘察,同样也会由于路线长、工程地质条件好坏不一,增大很多投资,造成一些不必要的浪费,而且对地质资料的掌握仍然不容易满足设计要求。因此有必要调整边坡的设计思路。道路路基边坡加固与防护设计应遵循并行性、反馈性、智能性、绿色性的原则。
6.结束语
【关键词】路基边坡;边坡病害;侵蚀机理;防护适用性;植物防护;防护区划综合防护设计
一、前言
随着我国公路建设的飞速发展,高等级公路边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要内容之一,需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施,确保高等级公路的稳定和高速行车安全,同时达到与周围环境的协调,保持生态环境的相对平衡,美化高等级公路的效果。
长期以来,路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节,我国在80年代中期以前,主要以低等级公路建设为主,由于交通量小,深挖高填较少,投资不大,因而防护工程不作为道路建设的主体工程,由此引起的损失亦不大,所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后,我国高等级公路建设方兴未艾,由于缺乏对防护技术的系统研究,没有成熟的经验供设计部门应用,因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护,缺乏综合考虑,从而为工程埋下隐患,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响,有的甚至中断交通,如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段,后期的工程防治费用占整个工程防治费的80%、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后,很多路段出现路基垮塌,路面悬空的现象,再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计,仅1991年因水毁冲毁路基1577km,冲毁路面43733km,冲毁桥梁3606座、涵洞40343道,塌方4171万方,直接经济损失16.86亿元,因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。
二、边坡稳定的因素及措施
(一)影响边坡稳定的因素很多,总的归纳起来可分为两大类:即自然因素和人为因素。
1、自然因素:公路是特殊的带状构造物,每条公路都要穿越很多地区,由于受地质构造和地形条件等因素的影响,每一个小区域都有不同的地质和气候条件。
2、人为因素:一条公路的建设和使用管理,都是由人去实现的,根据建设程序和内容,并结合已建公路的情况看,影响边坡稳定的人为因素可归集为三个方面:即设计因素,施工因素和养护管理因素。
(二)稳定边坡的措施。
坡比与台高:首先值得注意的是:公路边坡不能太陡,但也不是越缓越好,对于填方边坡采和1:1.5=1:2基本适合,而挖方边坡特别是高边坡却值得认真研究。土质或强化石尽边坡。第一台高6M,坡比取1:0.75——1:1以后各台高不大于8M,坡比取1:1-1:2.25
石质边坡。第一台高8M,坡比1:0.5—1:0.75,以后各台高不大于12M。边坡的防护与加固:
1、加固措施。防护是在边坡自身稳定的基础上进行的,首先应当考虑边坡的加固,加固的方法很多,较有效的方法有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等。这里值得一提的是:“边防排水”也应作为间接加固边坡的一种方法给予重视,边坡坍塌几乎都是在雨季出现,所以,其作用是显而易见的。对防排水系统的设置为坡顶截水沟按常规方式设置,而坡面碎落台水沟不必每台都设置,在第一台上设备一道水泥混凝土截水沟即可。以上各台浇筑坡度1.5%,厚度20CM的水泥混凝土封闭,在边缘设置拦水带,每25M左右设一道排水沟,将水排入第一台截水沟就能达到理想的排水效果,此外所设竖向排水沟还可以起到对边坡加肋的作用,取消高边坡碎落台上的截水沟可以避免由于施工质量不佳而造成的渗漏水现象。另一非常值得重视的问题是,在土质或强风化岩石上边坡的坡角也就是路基侧沟边缘,应设置抗滑墙或抗滑桩,以避免牵引式滑坍的产生。
2、防护措施。以往的边坡的防护主要考虑防冲刷,防风化即可,现在的边坡防护还要考虑美观利用环保问题。为减少水对边坡的危害,就加上防渗水问题,根据以上几方面的要求,对边坡防护问题提出如下建议:
下边坡。下边坡采用菱形网格加植草防护并加密排水沟。
上边坡。上边坡第一台,根据不同地质情况采用护面墙,浆砌片石护坡,窗孔肋式护坡,六角空心砖护坡等防护形式。
以上根据不同地质情况,采用菱菜风格,窗孔肋式护坡,喷射混凝土等防护形式。上述防护形式除护面墙,浆砌片石护坡和喷射混凝土外,其他都可以在其上加植草防护,以恢复自然环境和美化公路,另外,稳定性较好的岩石边坡不必再进行污工防护,只需在一些低凹处放置一点耕植土,种植耐旱性较好的抓藤植物起到美化作用。
三、边坡防护的植物类型及特性
(一)边坡防护类型及公路植物特性
按照材料将路基防护分为3类:植物防护、圬工防护和综合防护。通过对公路植物的特性可得以下结论:
1、路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影响公路植物的主要因素,由于路基边坡防护的特殊性,故草种、树种的选择有别于园林绿化;
2、应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷,易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护;
3、尽量选用本地的物种,其适应性远远优于引进物种。
(二)边坡综合防护设计原则与措施
1、路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护遗留繁重的工作量;
2、路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择,应密切结合路面排水作综合考虑;
3、护坡方法应优先考虑采用植物防护,当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时,要考虑经济性、施工及效果,采用圬工防护或相应的辅助设施;
4、在防护方案设计时,应参照上述设计原则,初步选出护坡方法。在施工阶段,要对每个边坡的排水、土质等调查,根据调查结果变更原设计;
5、在不良的气候和水文条件下,对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡,以及黄土和黄土类边坡,均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护;
6、对于土路堤的坡面铺砌防护工程,最好待填土沉实或夯实后施工,并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平,坑洼处应填平夯实;
关键词:高速公路;边坡;防护加固
高速公路建设可以在一定程度上促进一个城市的发展,但是通过分析我国高速公路建设的情况,其环境非常复杂,而且建设工程存在很大的难度。为了提高高速公路边坡的稳定性,应该通过对高速公路特征的分析,采取有效的措施进行防护加固。
1 边坡防护加固类型
1.1 边坡防护类型
通常情况下,高速公路的边坡防护的主要措施是生物防护和圬工防护的措施。生物防护简单地说就是在边坡的周围植树种草,植被可以起到涵养水源的效果,提高了公路边坡的稳定性。圬工防护要通过一定的工程措施提高边坡的稳定性。
1.2 边坡加固的类型
边坡加固的类型主要有抗滑桩、锚(索)杆、格构加固、喷锚网支护和注浆加固等加固方案。
2 影响边坡稳定的因素
2.1 地质条件
地质条件是边坡的物质基础,决定了坡体稳定性的主要因素。
2.2 路堑边坡坡形、坡率、坡高及加固措施
路堑边坡的设计是否合理是决定路堑边坡稳定的关键,它包括确定坡形、坡率、边坡高度和加固与防护结构的类型等。故在一定的工程地质条件下,路堑边坡的稳定性取决于设计的坡形坡高及加固措施是否与地质条件相适应。
2.3 施工方法、工艺及施工顺序
路堑开挖是对山体应力状态的重大改变,如处理不当,将是造成边坡失稳的直接因素。因此应结合不同地质条件及工程特性,在设计合理的前提下,做好施工组织,选择合理的施工方法及工艺,尤其做好开挖与支挡工程的有机配合。如对稳定性风险较大的边坡,必须分级开挖,随即支挡,挖一级,防护一级,再向下开挖。若一挖到底再进行加固防护,或采用大爆破等不当施工方法,可能造成边坡失稳变形,轻则局部坍塌,重则引发工程滑坡,从而增加工程费用及影响施工进度。
2.4 其它因素
除上述因素以外,如破坏植被,生产、生活用水管理不善、边坡上部人为堆载等,均对边坡的稳定有不利的影响。
3 常用的边坡防护加固方案及其优缺点
3.1 防护的作用和目
防护的作用和目的有两个:一是控制边坡表层的风化速率;二是防止地表雨水冲刷。
(1)残坡积层及全风化岩地层的边坡防护:这些边坡的地层呈土或类土状,为了防止坡面受雨水冲刷并兼顾美观,一般采用植物防护,采用适合本地生长草籽,并加入种子量30~40%的根系发达的矮灌木籽,形成一个隔离坡面的防护层,以减少雨水下渗和缓冲径流条件而保护坡面。
(2)对强、中风化岩质边坡和坡率较陡普通植草不易成活的地层,采用喷混植生为主,采用适合本地生长草籽,并加入种子量30~40%的矮灌木籽。对于旅游线路,有条件时可加适量花卉种子。
3.2 防护加固方案的选用及其优缺点
目前,岩土边坡常用的加固工程可分为传统的支挡体系(如:各种形式的挡土墙等)、桩式体系(如:普通抗滑桩、预应力锚索桩)和锚式体系(如:砂浆锚杆、注浆钢锚管、预应力锚索等)。这些常用措施,经长期的工程实践检验都是行之有效的,设计理论是成熟的,技术上的可靠的,在不同领域的岩土边坡治理得到广泛应用,总体来说效果是好的。尤其近十多年来,在我国公路岩土边坡治理中担当重要角色,发挥了各自应有的作用。`
不同体系的支挡加固技术措施,既具有各自的优势,也存在一定的局限性和不足:
(1)挡土墙(支挡体系):最大的优势是片石(或砼)来源广泛,施工方便,具有良好的经济性。其最大的局限性是承载能力较小,对高陡边坡适应能力差,挡墙建筑高度受限制,收陡效果不明显,且圬工量较大,影响人为工程与自然环境的协调。
(2)钢筋砂浆锚杆:钢筋砂浆锚杆具有施工简便、快速、工程造价低廉的优点,适用于边坡浅层变形(坍塌、小型楔体破坏等)的预防性加固。钢筋砂浆锚杆配套框架,增强了坡面的整体性和稳定性外,并为岩质坡面绿化提供了良好条件。
在现行可供选择的加固工程技术措施中,对存在深层破坏的多级高边坡,挡土墙显然是力不从心的,采用预应力锚索或砂浆锚杆这一技术措施无论其适应性和加固效果、经济性及方便施工等方面对本工程来说,是最的选择。尽管预应力锚杆技术措施存在某些不足,如永久锚索体、锚杆的防腐、防水问题,可通过采取有效技术措施是可以解决的。
(3)锚杆工程作为边坡加固设计的主要措施,其可靠性是边坡病害治理成功的关键所在。因此设计建议:①大面积施工前,应针对不同的地质单元进行抗拔力基本试验(即破坏性试验)。由此确定不同地质单元中的具体参数,并由此复核验算稳定性、调整加固方案、明确压浆工艺,从而确保设计的可靠性。②锚杆施工完成后,应按总根数的3%~5%(每坡不少于3根)作抗拔力检测验收(非破坏性)。如有不合格应加大抽检频率并采取相应的补救措施,以确保施工质量的可靠性。
4 结语
高速公路边坡的防护加固工作是一项重要的工作,一旦发生边坡失稳滑塌,将产生严重后果,对人民的财产及生命安全产生威胁,因此做好边坡的防护与加固尤为重要。设计人员需跟根据地质情况设计合理可行的方案,施工人员则需保证施工质量。本文对常用的边坡防护加固进行浅层的探讨,针对项目特点选择合理的防护加固措施值得进一步探讨。
参考文献
[1] 罗珂,高照良,王凯.毛坝至陕川界高速公路边坡生态防护技术及其应用研究[J].中国农业资源与区划,2015,06:128-135.
关键词:边坡防护;植物防护;植物骨架防护;圬工防护
我国公路网中的干线、支线公路,非常重视边坡防护。边坡防护主要包括:植物防护、骨架植物防护和圬工防护,当路基土石方施工时或完毕后,应及时进行路基边坡防护。
1 植物防护
(1)植被防护:一般采用人工植草、铺草皮、植树形式,利用植被对边坡的覆盖作用,植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受大气降水和地表径流的冲刷。
人工植草方法简单,施工方便,但植草防护初期抗冲刷能力弱,草籽容易受风吹雨淋等因素的影响而大量流失,导致坡面植被覆盖率很低。如能加强初期养护的措施,就能很好的解决这类问题。植草防护在各种路基防护形式中最为经济,应在坡度较缓的路基边坡予以推广。
铺草皮适用于各种土质边坡,草皮厚度宜10cm左右。规格大小视施工具体情况而定,宜选用带状或块状草皮。应选择耐干旱的草皮进行的培植。
植树:应按属地适树的原则选取耐寒、耐旱、易成活、根系发达、菜叶量多且容易分解、对土壤改良作用较大的树种。
(2)三维植被网防护:三维植被网护坡作为一种新型的边坡防护类型,越来越受到社会各界的重视。该护坡是一种植被护坡,它不但具有骨架护坡的加筋加固效果,而且满足人们对环境和景观的高要求。目前,三维植被网护坡已在多条公路、铁路路基防护工程中得到不同程度的试验和运用,均取得了良好的社会效益、经济效益和工程效益,三维植被网结合喷播植草防护方式,工程造价低,仅为传统工艺的30%~50%,既能大量节约工程资金,也能完全满足工程要求。三维植被网作为一种新型的边坡防护材料,其应用正在各地不断推广。
(3)湿法喷播:湿法喷播适用于土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石且坡率缓于1:0.5的路堑和路堤及中央分隔带、立交区、服务区及弃土堆绿化防护。
(4)客土喷播:客土喷播适用于风化岩石、土壤较少的软质岩石、养分较少的土壤、硬质土壤、植物立地条件差的高大陡坡面和受侵蚀显著的坡面。当坡率陡于1:1时,宜设置挂网或混凝土框架。
2 骨架植物防护
(1)浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡。浆砌片石骨架植物防护适用于缓于1∶0.75的土质和强风化的岩石边坡, 可防止边坡受雨水侵蚀, 避免土质坡面上产生沟槽, 并加强对风化层土体的支撑稳固作用。其形式主要有拱形骨架、菱形骨架、人字形骨架等。实际上是将长大坡面分割成有若干骨架支撑的小块土坡, 采用分而治之的有效措施。
(2)多边形水泥混凝土空心块植物防护。多边形混凝土预制空心块植物防护适用于缓于l∶0.75的土质边坡和全风化、强风化的岩石路堑边坡。其形式多样, 目前较多采用的是六边形空心块。六边形混凝土预制空心块植物防护实际上与拱形骨架植草防护一样, 也是将边坡坡面分割成由若干骨架支撑的小块边坡。但由于其较后者分割的面积要小, 而且每个六边形的六个边与周围的六个六边形相互嵌挤, 因此, 其稳定性和抗雨水侵蚀的能力要比拱形骨架强很多。多边形混凝土骨架防护具有施工容易、造型美观、防护效果好等优点, 在边坡高度不大的路堑坡面防护中较多地被采用。
(3)锚杆混凝土框架植物防护。锚杆混凝土框架植草防护是近年来在总结锚杆挂网喷浆防护的经验教训后发展起来的, 它既保留了锚杆对风化破碎岩石边坡的主动加固作用, 防止岩石边坡经开挖卸荷和爆破松动而产生的局部楔形破坏, 又吸收了浆砌片石骨架植草防护的造型美观、便于绿化的优点, 适用于土质边坡和坡体中无不良结构面、无风化破碎的岩石路堑边坡。
锚杆混凝土框架植草防护的形式有多种组合: 锚杆混凝土框架+喷播植草、锚杆混凝土框架+挂三维土工网+喷播植草、锚杆混凝土框架+土工格室网+喷播植草、锚杆混凝土框架+混凝土空心块+喷播植草等。
3 圬工防护
圬工防护投资大,造价高,工程量大,但治理面积小,需长期投入大量的人力、物力和财力进行检修。
(1)喷射混凝土护坡。喷射混凝土护坡适用于边坡易风化,裂隙和节理发育,坡面不完整的岩石边坡。其主要作用是封闭边坡岩石裂隙,阻止大气降水和坡面流水侵入,从而阻止裂隙中侧向水压,防止边坡继续风化,保护边坡不发生坍塌。
(2)锚杆挂网喷浆(混凝土)。适用于坡面为碎裂结构的硬质或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩并有可能下滑的挖方边坡。采用这种方法亦可防止水泥混凝土硬化收缩,产生裂缝和剥落。
(3)护坡(干砌片石、浆砌片石)。干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡,严重剥落的软土质岩石边坡、周期性水及受水冲刷较轻的河岸或水库岸坡的坡面防护。
浆砌片石护坡适用于防护流速较大,波浪作用较强,用水流、漂浮等撞击的边坡,对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再进行铺筑。
(4)护面墙。护面墙适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡,边坡不宜陡于1:0.5。护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙等。实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡;孔窗式护面墙用于坡度缓于1:0.75的边坡;拱式护面墙适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护的路段,边坡应缓于1:0.5。
分别以目前应用较广泛的三维网植草、拱形骨架护坡、浆砌片石护坡为代表对植物防护、骨架植物防护和圬工防护三种路基边坡防护方式的单位造价进行比较,见下表:
由上表可以看出,三维植被网植草的造价仅为拱形骨架护坡的1/2,浆砌片石护坡的1/3。经济效益十分明显。
参考文献
[1] 霍丽敏. 浅谈骨架植物防护在路基边坡中的应用[J]. 交通标准化,2008,6