周紅日
(河北銳馳交通工程咨詢有限公司 石家莊市 050021)
淺析公路路基邊坡防護
周紅日
(河北銳馳交通工程咨詢有限公司石家莊市050021)
公路路基邊坡防護質量的好壞,直接影響公路的使用狀況。分析了引發路基邊坡病害的原因,對不同邊坡防護形式進行介紹,提出邊坡防護措施,為公路建設中邊坡防護形式的選擇提供參考。
公路;路基邊坡;防護工程
近年來我國公路總里程不斷增長,公路建設中邊坡病害的預防與治理顯得越來越重要,這不僅關乎路基路面的穩定性、安全性,更關乎道路的使用壽命及后期養護成本。因此公路路基邊坡防護應該從設計到施工逐層嚴格把關,在保證邊坡穩定的前提下,結合當地地質、水文情況,采取有效的措施對各類土、石邊坡進行防護,在一定程度上美化路容,協調周邊自然環境。
由于設計標高與地表地形的高度差異,公路路基出現了填土路堤、挖方路塹和介于兩者之間的半填半挖路基。地表巖土的填挖變化改變了原有物理力學平衡狀態,在長期自然環境的影響下,容易導致巖土變形、移動,引發路基邊坡病害。邊坡質量問題的主要形式是沖刷破壞與坍塌。
(1)邊坡沖刷破壞
修筑在滯洪區的路基或沿河路堤,在洪水高發期易受到洪水的威脅,洪水的破壞一旦超出了路基的承受范圍,將直接沖毀邊坡,造成路面塌陷,影響行車安全。邊坡在自然降水因素的影響下同樣會受到破壞。路面降水順路拱橫坡與坡面水匯集沖刷邊坡,邊坡在長期外力作用下形成沖刷溝壑,如若溝壑不斷發展且沒有及時的養護修復,也會給邊坡甚至路基造成不可修復的損失。邊坡沖刷破壞的程度與路基填料、壓實度及邊坡坡率相關,一般來講砂性土較粘性土易受到沖刷破壞,壓實度低的較壓實度高的易受到沖刷破壞,邊坡坡率小的較坡率大的易受到沖刷破壞。因此在邊坡防護形式選擇上要結合走廊帶水文地質情況、路基填料、壓實度及邊坡坡率進行。
(2)邊坡坍塌破壞
路基邊坡滑塌是由于邊坡土體中的剪應力超過其抗剪強度所產生的剪切破壞,多數是因為邊坡坡度過大,坡腳被挖空或者路基填土層次不適應,路基壓實度不夠等原因造成。引起邊坡坍塌的因素有邊坡土質、水的活動、邊坡幾何形狀、活荷載增加及震動荷載等,其破壞形式為溜方、滑坡、剝落和破碎。溜方是由于降水等原因造成邊坡土體過于潮濕,內部粘聚力和摩擦力下降,邊坡表層土體沿土質邊坡下溜的現象。滑坡是路基由于長期受到地面水、地下水的影響,其結構破壞,逐漸失去支撐力,在自重的作用下整體沿著軟弱面向下滑移形成的。剝落是指邊坡土層或風化巖層表面,在大氣干濕冷熱的循環作用下不斷漲縮變化,使表層土或巖石成片狀或帶狀不斷從邊坡剝落的現象。碎落是指坡面巖石成碎塊狀掉落,其規模與危害遠大于剝落。
由上分析,水是引起邊坡破壞的主要因素,因此在邊坡防護設計中,一定要做好坡面防護設計、排水設計,又要根據水文地質條件、路基填挖狀況做好邊坡坡面設計。
邊坡防護的主要作用是防止地表徑流沖刷邊坡,減緩溫、濕變化對路基邊坡的影響,延緩軟弱巖土表面的風化、破碎、剝蝕演變進程。主要的防護方法有植物防護與工程防護。
2.1植物防護
植物防護是利用其植物根莖固結邊坡土,起到加固邊坡土體穩定性、防止水流沖刷的作用,常采用易成活、生長快、根系發達、葉莖低矮或有匍匐徑的多年生草種。植物防護不僅能加固穩定邊坡、美化公路環境,而且相對工程防護具有施工簡單、造價低的優點,具有較好的經濟效益與社會效益。
植物防護類型應根據公路外界自然環境及水文地質條件合理選用,根據不同的施工方法和施工工藝可分為植草防護、鋪草皮防護、噴播植草防護、土工網植草防護、客土噴播植草防護等。
(1)植草防護一般適用于邊坡比較穩定、坡面水沖刷較緩的地段,同時要求邊坡不高、坡度不陡,一般不適用于巖石路段。在嚴重風化的巖層可選用鋪草皮防護,這種方法是通過人工在邊坡鋪設天然草皮,越過植物生長繁殖期達到迅速綠化及防護邊坡的效果,但施工后期養護成本較大,工程質量難以保證。
(2)土工網植草防護是近年邊坡防護的常用方法,立體三維網本身就具有較強的邊坡穩定功能,當輔以植草后,在一定條件下可達到片石防護的效果。
(3)客土噴播植草防護是將植物生長所需的土質與種子一同噴播覆蓋在需要防護的坡面,這種防護形式可以對地質不適應植物生長的路段進行防護,施工快、效果好。
2.2工程防護
當邊坡為不適宜植物生長的土質邊坡或者風化嚴重的巖石邊坡時,常采用人工構造物對路基邊坡進行工程防護。路基邊坡的工程防護可分為邊坡加固與邊坡防護:邊坡加固是利用工程措施支撐天然邊坡或人工邊坡,達到增強邊坡土體穩定性,抵抗流水、溫度變化對邊坡穩定性影響的作用,例如抗滑樁和擋土墻;邊坡防護只適用于穩定邊坡,主要應用于巖質邊坡,例如片石防護、噴射混凝土防護,能起到減緩巖石邊坡風化、緩解土質邊坡被雨水沖刷的作用。
(1)抗滑樁與一般樁類似,但主要承擔水平荷載,將樁插入滑動面以下的穩定地層,通過穩定層對樁的抗力平衡來使邊坡達到穩定狀態,其樁長應根據邊坡地質確定。
(2)擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物,在公路工程中,廣泛應用于支撐路堤路塹邊坡、橋梁兩端、隧道洞口等。按照擋土墻設置位置的不同分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻等。路肩墻或路堤墻一般設置在高填方路基及陡坡路基段,可以防止邊坡的滑動,同時也可以減少路基填土、占地路面。路塹墻主要用于支撐開挖邊坡底部,可以減少挖方數量、占地面積,同時也可以減少邊坡高度。山坡墻設置在路塹邊坡的上部,用來支撐路塹坡頂因開挖引起的滑塌的覆蓋土。
(3)片石防護分為干砌和漿砌,漿砌片石適用于易受水侵蝕的邊坡,防護砌筑前護坡基底應穩定,坡面應平整密實。干砌片石區別于漿砌片石的是砌筑時選用大片石,錯縫相擠緊密不松動,砌石邊緣圓滑、牢固,依靠塊石之間的嵌鎖力達到穩固的效果,而漿砌片石則主要通過飽和砂漿與塊石的粘結形成牢固的整體。為了防止干砌片石受流水沖擊時,細小的填土粒料被動水帶走引發邊坡塌陷,宜在防護下層設置反濾層。
(4)噴射混凝土防護是用壓力噴槍將高標號砂漿噴涂到易受沖刷的土質邊坡或堅硬易風化但還未嚴重風化的巖石邊坡,在邊坡上形成一層保護層,增加邊坡的穩定性,防止邊坡發生坍塌。在高而陡的邊坡上也可運用噴射混凝土防護,尤其是在上部巖層已開始破碎但下部完整的邊坡和需要大面積防護且較集中的邊坡,采用噴射混凝土的防護更為經濟。該種防護措施具有重量輕、防止風化和施工簡單的特點,但同時造價高,對公路自然景觀的影響較大。
(1)合理規劃,因地制宜。路線走廊帶地形地貌各不相同,道路選線時就應對走廊帶地質情況進行詳細調查,盡量繞避地質復雜地段,減少突發路基病害的可能性。盡量利用一切地形條件,合理有效的防護形式,做到防護措施、技術、經濟效益合理。
(2)注重多層防護,防護形式互相協調。在地質條件復雜的地段,同一區域可能會出現多種地質情況,這時在設計時就必須考慮多重防護形式協調配合,從而達到穩定邊坡的效果。比如某一地段在拱形骨架防護圈中植草,這既能起到加固邊坡的穩定性,又體現了環保綠化。
(3)加強質量控制,重視人文因素。邊坡防護質量的好壞關乎車輛的正常行駛,關乎群眾人身財產的安全,因此在邊坡防護中要以邊坡安全系數為設計的首要考慮因素,要從設計到施工層層把關。同時要注重人文關懷,在制定工程措施及施工順序時,盡量做到不影響當地居民的生產生活。
綜上所述,水是引發路基邊坡發生破壞的主要因素,因此在邊坡防護設計時一定要注重防、排水的設計,在選擇防護形式時既要滿足技術要求,又要滿足經濟性要求,只有綜合考慮、合理規劃才能保證路基邊坡防護工程的有效實施。
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Brief Analysis on Slope Protection of Highway Subgrade
ZHOU Hong-ri
(Hebei Reach Traffic Engineering Consulting Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050021,China)
The quality of slope protection of highway subgrade influences the using condition of highway seriously.The reasons for subgrade slope disease are analyzed,the types of protection for different slopes are introduced and protective measures for slope are put forward,so as to provide reference for the selection of the types of protection for slope in highway construction.
Highway;Subgrade slope;Protective engineering
U416.1+4
B
1673-6052(2016)01-0059-03
10.15996/j.cnki.bfjt.2016.01.015