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浅谈山区高等级公路边坡防护
摘要:随着公路等级的不断提高,边坡防护也越来越受到重视。高速公路路基较宽、挖填较大,特别是山区高速公路,高填深挖较多,边坡加固和防护措施如果不得力,极易引发各种边坡病害。因此,对高速公路边坡防护更应给予积极关注。
关键词:边坡;加固;防护
1、边坡破坏的主要形式与机理
边坡破坏与路基填料的性质、路基边坡高度、路基压实度有关系。一般地,砂性土边坡较粘性土边坡易于遭受冲刷而破坏、较高的路基边坡较较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷,压实度较好的边坡比压实度较低的边坡耐冲刷。本文把高速公路边坡破坏分为上边坡和下边坡两种形式,针对这两种边坡的形成机理,处理方法进行了详细介绍。
1.1 公路下边坡
下边坡一般为填土路堤,边坡的破坏,主要表现为坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷,冲刷使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟,冲沟不断发展导致路基发生破坏;沿河路堤及修筑在河滩上、滞洪区内的路堤,还要受到洪水的威胁,这种威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。
1.2 公路上边坡
上边坡是人工开挖的斜坡,其强度应满足边坡稳定的要求。在降雨、融雪、冻胀,及其它形式的作用下,边坡主要破坏形式为冲刷、崩坍等。
(一)边坡冲刷破坏
冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡,如砂性土、亚粘土、黄土等,在大气降水的作用下,沿坡面径流方向形成许多小冲沟,如不采取任何防护措施,有逐年扩大的趋势;在边坡坡脚,冬季往往发生积雪,造成坡脚湿软,强度降低,上部土体失去支撑,发生破坏;同时,高速行驶的汽车溅起的雨雪水,也易冲刷坡脚。总之,土质边坡的坡脚部位,是边坡的最薄弱环节。
(二)边坡崩塌破坏
边坡崩坍,一般分为三类:落石型、滑坡型、流动型,有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式。
落石型一般指较陡的岩石边坡,被大小不一的裂面分割成软弱的断块,这些裂面宽而平滑,裂隙张开的程度用肉眼不一定就能识别,但能渗水,在降雨作用下,产生侧向静水压力作用,造成崩坍。此类破坏型式必须严格控制,崩坍滚落的岩石极易对行车构成威胁。
滑坡型崩坍指岩层在外力作用下剪断,沿层间软岩发生顺层滑动,多发生于倾向于路基、层间有软弱夹层的岩体中。另外,当基岩上伏岩屑层、岩堆等松散的堆积物时,堆积物也易沿岩层的层理面、节理面或断层面发生崩坍。
大雨时的崩坍多属于流动型,砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土,多会受水的影响而产生流动型崩坍,流动型崩坍没有明显的剪切滑动面。
边坡高度大时,以上边坡破坏的类型都较低边坡容易发生。
2、边坡防护施工方法
2.1 影响边坡稳定的因素
2.1.1 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,每一个区域都有不同的地质和气候条件。所以,影响边坡稳定的自然因素包括下列几方面,即:地质、地形、气候和水文条件等四个方面。
2.1.2 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下列三个方面,设计因素、施工因素和养护管理因素。
2.2 边坡防护与加固类型
2.2.1 防护类型
(一)生物防护
生物防护主要分为三大类:种草、铺草皮及植树,除植树(主要用于下边坡)属传统防护形式外,植草或铺草皮是近年来才在高等级公路上兴起的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷,但养护费用高,要随时保持绿色有一定困难。
(二)圬工防护
(1)片(块)石护坡和护面墙
片(块)石护坡分为浆砌和干砌两种,护面墙比护坡厚,有一定的抗推力作用。其优点是能就地取材、工艺简单,但自重大,不宜在高边坡上使用。
(2)菱形网格护坡
菱形网格护坡,可预制安装也可用水泥混凝土现浇和石砌。工艺简单,网格内可植草,但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。
(3)六角空心砖护坡
六角空心砖护坡是近几年来才发展起来的,是一种用水泥混凝土预制安装的边坡防护形式,似蜂巢状。施工工艺简单,空洞内可填土绿化,有一定观赏价值,但自重大,费用高,还会阻碍边坡水的排出,对边坡稳定不利,要慎重选用。
(4)窗孔肋式护坡
窗孔肋式护坡一般用浆砌片石或片石混凝土做肋,用水泥预制混凝土块做成拱形窗台,坡面水从肋上排出,窗内可植草,目前是一种较为理想的防护形式,但肋厚容易被偷工减料,应加强施工管理和质量监理。
(5)喷射混凝土护坡
对一些较高的风化岩石边坡,采用喷射混凝土作护坡可阻止风化,且重量轻,施工所需设备简单,但费用较高,厚度难以控制,对景观有一定影响,应尽量少采用。
2.2.2 加固类型
(1)护脚墙与抗滑墙
护脚墙与抗滑墙本质上没有多大区别,只是断面大小和埋深不同(有时也加点锚杆或锚索)。护脚墙起到保护坡脚不受冲刷和破坏的作用,不能抵抗推力;抗滑墙除有护脚墙的作用外,还具有抗推力作用,根据具体情况选用。
(2)抗滑桩
抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水泥混凝土结构,是一种较理想的抗滑设施,但投资较大。
(3)预应力锚索
用预应力锚索处理单斜构造岩石边坡,对保证该类边坡的稳定有较好的效果,但难以准确计算被锚固体的下滑力和张拉控制应力。
(4)排水固结
排水固结主要用于表层地下水较多处的边坡加固,有树枝状盲沟、塑料排水管等方式。工艺简单、耗用材料少,但遇到有滑层的地方,需配设支挡构造物才能达到满意的效果。
2.3 边坡防护与加固措施
2.3.1 防护措施
防护是在边坡自身稳定的基础上进行的,以往的边坡防护主要考虑冲刷和防风作用影响,现在的边坡防护还要考虑美观和环保问题。根据以上的要求,对边坡防护提出下列具体建议:
(一)下边坡
下边坡采用菱形网格加植草防护并加密排水沟(填石路堤除外)。
(二)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(块)石、窗孔肋式、六角空心砖等护坡形式;以上其余各台,仍根据不同地质情况,采用菱形网格、窗孔肋式、喷射混凝土等防护形式。
防护形式除护面墙、浆砌片(块)石和喷射混凝土外,其它都可在其上加植草防护,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圬工防护,只需在一些低凹处放置一点耕植土,种植耐旱性较好的爬藤植物即可起到防护、美化和绿化的作用。
2.3.2 加固措施
边坡加固的方法很多,较有效的有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等等。这里值得一提的是“边坡防排水”也应作为间接加固边坡的一种方法给予重视,因为边坡坍塌几乎都是在雨季出现,所以其作用是显而易见的。
对防排水系统设置的建议为:坡顶截水沟按常规方式设置,坡面碎落台截水沟不必每台都设置,而在第一台上设置一道水泥混凝土截水沟即可,其他各台浇筑坡度2%、厚度10厘米的水泥混凝土封闭,边缘设置拦水带,每20米左右设一道竖向排水沟,将水排入第一台截水沟就能达到理想的排水效果。
另外,在土质或强风化岩石上边坡的坡脚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(坡)的产生。
3、几点建议
(一)高等级公路作用大,社会效益好,影响也大,因此,要重视边坡的防护和加固工作;
(二)设计单位要重视前期勘察工作,尽量将地质、气候、水文等情况掌握详细些,为搞好设计提供准确的第一手资料;
(三)尽量减少高填深挖,而用桥梁和隧道代替,这样既可以减少对自然环境的破坏,也可消除或减轻为搞好边坡防护与加固带来的问题,从而减少高等级公路的隐患。
参考文献:
[1]中华人民共和国交通部,《公路路基设计规范》(JTG D30-2004),人民交通出版社
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