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摘要:大量开挖和填筑路基,形成大量的人工边坡是山区公路建设的一个重要特征,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。本文结合山区道路的地形、地貌和地质条件介绍了山区公路边坡防护的施工方法及其施工注意事项,提出了山区公路边坡的防护形式、技术要求,以供参考。
关键词:山区公路;边坡防护;加固技术.
近年来,随着山区公路及山区高速公路的大量建设,公路边坡问题日益突出。某山区公路项目路线总长35.05km,平均坡高20m左右,最大坡高均在48m~70m之间,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。
边坡防护设计与施工
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,并与周围景观协凋,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HJ,以达到边坡稳定、排水畅通、绿化与生态环境相协调的目的。在本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。
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H1。实体护面墙全部采用浆砌片、块石结构。(见图1)
(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1m一6m,墙厚视墙身及周围地质情况确定,顶宽为60cm~100cm,底宽为顶宽+墙高的0.2倍~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=l:(0.25~0.75),胸坡取1:m=1:(0.1~0.75):
(3)连续护面墙每隔10m~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2m~3m,泄水孔孔径为10cm。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lm;
(6)护面墙石料抗压强度不少于30 MPa,采用M7.5或MIO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~50m设置排水急流槽;
(8)护面墙高度超过6m的设置1.0 m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。
(9)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~l:1.25效果更佳;②护面肋或肋拱可采用C20混凝土、C15片石混凝土、MU7.5浆砌片石;③框架尺寸为10m×(10m~15m),格梁尺寸为1.0 m×(0.4 m~1.Om),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2.0m,长3.0m~5.0m;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~50m,加强坡面的排水。
2.护坡
浆砌片石护坡一般适用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。由于某部分路段坡高山陡结构松散破碎十分严重,在K39+065~K39+125段最高处边坡顶设置了浆砌片石护坡防护(见图2)。
(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8m~10m,每一台顶部设置2m宽的碎落台,并设有纵横向排水系统。
3.挂网锚喷防护
挂网喷射混凝土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 (见图3)。①适用条件:岩石边坡,坡比在1:0.5~1:l;②喷射混凝土强度等级为C20,厚度为5cm~10cm;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Φ16~Φ32钢筋制作,锚杆间距般为1m~2m,锚杆长度为2.5m~5m;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。
图3挂网喷射混凝土图4挂网喷射植被混凝土
4.植被混凝土防护
植被混凝土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(见图4)。①适用条件。岩石边坡较高、陡峭,坡比较大,一般为1:0.5~l: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。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:a.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;b.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;c.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;d.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;e.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;f.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;g.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,不能一洒而过,避免在强烈阳光下洒水养护。
施工效果总结
边坡的防护是公路施工必不可少的一部分保證边坡的稳定,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。该公路全长35km,全线边坡高度大多超过20m,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处治,对保证公路畅通及行车安全起到了一定的效果,但还 不能达到完全防护的作用。
结束语
通过对本边坡防护措施的总结,采用多种形式边坡防护的运用,能够使我们认识到边坡防护的重要性,通过某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。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:山区公路;边坡防护;加固技术.
近年来,随着山区公路及山区高速公路的大量建设,公路边坡问题日益突出。某山区公路项目路线总长35.05km,平均坡高20m左右,最大坡高均在48m~70m之间,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。
边坡防护设计与施工
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,并与周围景观协凋,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HJ,以达到边坡稳定、排水畅通、绿化与生态环境相协调的目的。在本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。
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H1。实体护面墙全部采用浆砌片、块石结构。(见图1)
(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1m一6m,墙厚视墙身及周围地质情况确定,顶宽为60cm~100cm,底宽为顶宽+墙高的0.2倍~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=l:(0.25~0.75),胸坡取1:m=1:(0.1~0.75):
(3)连续护面墙每隔10m~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2m~3m,泄水孔孔径为10cm。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lm;
(6)护面墙石料抗压强度不少于30 MPa,采用M7.5或MIO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~50m设置排水急流槽;
(8)护面墙高度超过6m的设置1.0 m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。
(9)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~l:1.25效果更佳;②护面肋或肋拱可采用C20混凝土、C15片石混凝土、MU7.5浆砌片石;③框架尺寸为10m×(10m~15m),格梁尺寸为1.0 m×(0.4 m~1.Om),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2.0m,长3.0m~5.0m;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~50m,加强坡面的排水。
2.护坡
浆砌片石护坡一般适用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。由于某部分路段坡高山陡结构松散破碎十分严重,在K39+065~K39+125段最高处边坡顶设置了浆砌片石护坡防护(见图2)。
(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8m~10m,每一台顶部设置2m宽的碎落台,并设有纵横向排水系统。
3.挂网锚喷防护
挂网喷射混凝土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 (见图3)。①适用条件:岩石边坡,坡比在1:0.5~1:l;②喷射混凝土强度等级为C20,厚度为5cm~10cm;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Φ16~Φ32钢筋制作,锚杆间距般为1m~2m,锚杆长度为2.5m~5m;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。
图3挂网喷射混凝土图4挂网喷射植被混凝土
4.植被混凝土防护
植被混凝土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(见图4)。①适用条件。岩石边坡较高、陡峭,坡比较大,一般为1:0.5~l: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。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:a.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;b.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;c.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;d.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;e.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;f.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;g.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,不能一洒而过,避免在强烈阳光下洒水养护。
施工效果总结
边坡的防护是公路施工必不可少的一部分保證边坡的稳定,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。该公路全长35km,全线边坡高度大多超过20m,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处治,对保证公路畅通及行车安全起到了一定的效果,但还 不能达到完全防护的作用。
结束语
通过对本边坡防护措施的总结,采用多种形式边坡防护的运用,能够使我们认识到边坡防护的重要性,通过某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。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。