论文部分内容阅读
摘要:在高速公路建设当中边坡支护工程是其不可忽略的一部分,科学的、合适的边坡支护技术能够节约成本、提高公路使用安全性。本文对于高速公路岩土边坡技术的研究分为两个部分,第一部分主要是对岩土边坡的特点以及分类进行了论述,第二部分以具体的工程实例论述了锚索支护技术、土钉墙支护技术以及植被支护技术的内容。
关键词:高速公路、技术、边坡、问题
中图分类号: U412 文献标识码: A
高速公路的边坡支护在我国的交通建设当中一直是比较薄弱的环节。在我国的西部的高速公路建设当中形成边坡的几率是比较大的,而这些边坡形成的主要原因就是人为的,这些边坡的出现破坏了原有地质体的平衡,并且导致了大量地质灾害的出现,据不完全统计,从2007年到2013年的六年间发生地质灾害的数量每年都在攀升,仅2013年一年就高达16723次,因为地质灾害所造成的损失更是无法估量的。这些地质灾害当中滑坡占到一半以上,发生事故的时间集中在降雨充沛的雨季,人类活动是导致这些事故发生的很重要的一個因素,这其中山区高速公路非常的容易诱发滑坡类的事故。
1、岩土边坡的特点以及分类
由较多的岩石和很少一部分的土共同组成的就是岩土边坡,而组成岩土边坡的材料也是不同的,组成成分对于边坡的稳定性有着直接的关系。岩土边坡的分类主要是基于岩体结构、强度等的不同进行划分的,具体的分类和各个类型的岩土边坡的特点见表1-1所示。
类型 稳定性划分 结构上具有的特点 失稳的原因
完整型的边坡 高 结构裂缝发育的比较少,并且不贯通 一般情况下不会失稳
层状边坡 稳定性和倾斜度有关 裂缝常为贯通性的 失稳类型主要是顺层滑动、破坏一旦出现就较为严重
块状边坡 较好 软弱性的结构面较少,多为刚性的,并且间距较大 滑动会沿着某一结构面进行
散体边坡 差 此类型的岩体较为松散、为软弱结构面 岩体的抗剪强度弱导致的滑动
碎裂边坡 较差 结构面无规则并且短小 岩块之间的咬合力小所导致的滑坡
表1-1岩体边坡种类划分及特点表
2、高速公路岩土边坡支护技术
2.1锚索支护技术
这一技术是在岩土内部埋入锚索,利用此产生的预应力的施工技术,能够将应力传递到较深的岩层当中而进行主动支护。这种支护技术主要存在三种作用方式:
(1)自承拱作用方式,这种作用方式是在锚索锁紧后,将应力沿着45度的压力线传递到支护结构上,然后在应力之下围岩出现压缩,此时的锚索就会形成自承拱结构,这种作用方式能够使围岩的抵抗力、强度增加,对于可能发生的形变能做到有效控制,同时还能增强围岩的稳定性。
(2)组合梁作用方式,这种方式是利用使锚索穿过岩层,增大岩层面与层理互相之间的摩擦,避免岩层出现分离、位移,使岩层的抗弯强度增高。
(3)悬吊作用方式,这种方式就是在岩体上利用锚索将稳定性不强的眼快悬吊起来,目的是控制不稳定的位移。
(4)选择锚索支护技术的实例分析:
南领带高速公路选择的就是锚索支护技术手段进行岩土边坡的稳定性的加固,具体的支护方式确定程序如下:
A、这条高速的边坡全部处于强风化砂岩地带当中,在未进行人工开凿之前稳定性能是比较高的,而这条高速在施工的时候只考虑了自重情况下,工程施工当中设计了四个工况,其中工况4是最为稳定的,最小的安全系数值为0.8,这样的边坡安全系数保证了工程短期的安全性和稳定性,但是如果遇到雨季或者是地震等情况边坡的安全系数就会降低,所以施加必要的边坡支护技术是非常必要的。
B、南领带高速公路边坡所采用的锚杆长度为6米,上边所说的高速公路在施工后的安全系数为0.8,这一系数对于工程的规范性要求来说是不符合要求的,所以在进行锚杆的加固过程当中,锚杆过短就无法控制住深层的移动面,只能控制住表面的坍塌。所以在高速施工原有的基础之上要进行支护措施的调整。
C、规范性的边户安全系数需要达到1.125,而南领带的边坡施工之后所达到的安全系数仅为0.8,里规范要求有着很大的差距。所以将原来的锚杆支护技术做出调整,改为锚索支护方式。具体的优化措施如下:
锚索的长度最小的确定为14米、最大的确定为20米,每根锚索之间的距离为1—4米,倾角为45度,经过一系列的分析之后确定最优的方案。当锚索的长度达到20米的时候安全系数是最大的,数值为1.203,当边坡的倾角增大之后相应的安全系数也会增大,但是在达到50度之后就会出现系数降低的情况,所以边坡间倾角要控制在40到50度的范围内;锚索在处于1到3米的范围之内的时候边坡的安全系数不发生变化,但是一旦超过4米之后安全系数就会出现明显的降低,所以3米为比较合理的间距。
锚索支护技术在高速公路的边坡支护当中的优点是比较多的,该技术具有工程造价低、抗震性能好、适用性强等优势,所以在我国从发明发展到今天之后得到了广泛的应用。
2.2土钉墙支护技术
这种技术又被称作喷锚支护技术,主要的施工优点是工期短、施工速度快、成本低、效果显著,利用插筋这种方法来达到土层强度的提高,为了使边坡的稳定性增强将插筋和坡面喷射出的混凝土二者共同施工形成稳固的护坡体系。这种支护技术对有可塑性强、硬度好的粘土、风化的岩层、砂土、胶结等。西攀高速公路工程当中的边坡支护采用的都是此技术,但是这种技术自应用至今仍旧有很多没有解决的问题,理论的支撑尚未形成。该技术需要有以下的优势和不足:
优势:
(1)该技术的结构比较轻巧,施工的量少,设备简单,施工方法简单,施工法是自上而下的,所以支护和开挖是可以一起施工的。
(2)前面说过这种技术的适用土层是具有粘度的砂土或者是强度比较大的粘土,但是在对软土场地进行了一系列的处理之后就能够适用该技术。
(3)支护稳定性能强,这种技术设置的土钉密度相对较大,而众多的土钉作为整体起作用,所以在这样的一个整体当中偶尔几个土钉出现质量问题对整个工程是没有影响的。定期的对土钉进行检查和修复是可以避免大型事故的。
(4)土钉的柔性比较大、重力小,所以在地震的条件之下利用土钉挡土墙的效果是比较好的。
不足之处:
(1)和锚索支护技术相比较,土钉所需要的水平位移相对是比较大的。
(2)土钉的成孔要求是比较高的,所以在灵敏度较高、具有膨胀性质的土层当中施工的时候要做好评估,施工措施要谨慎。
(3)这种技术对于地下水位的土层支护是不适用的。
由于西攀高速公路的边坡土层是花岗岩,故在支护施工当中位移的控制不是十分严格,土钉在打入土层之后是可以获得大的握裹力的,这种支护结构因其自身的轻巧性、柔性大、良好的抗震性能使得支护取得了很好的效果。
2.3植被支护技术
这种技术是利用植物所蓄养的水分,利用植物来加固土层的原理来进行边坡加固的,主要适用于黄冈岩风化突出的地带。这种技术最大的优势是施工方法简单,技术含量小,适用的边坡是比较稳定的,并且植被必须是容易在边坡上成长,所以这种技术在排水不好的边坡上是不适合应用的。植被支护的稳固作用是有一定限度的,一般草本植被的作用范围在50厘米内,木本植被的作用范围在4米左右,所以该技术对于控制深层边坡的稳固控制是比较有用的,对于土层较浅的边坡控制效果则不好,甚至在极端天气的情况下会使其稳固性更弱。
最后,笔者认为不管是使用哪种边坡支护技术都有不足的一面,所以在具体的实践当中,可以将支护技术进行综合使用。
参考文献:
[1] 袁源.高速公路岩质边坡稳定性及支护技术研究.中南大学.2013年5月:1-76
[2] 胡恩聪.公路边坡支护技术发展现状及趋势.交通企业管理.2013年3月:55-57
[3] 张韬.十天高速典型千枚岩高边坡稳定性分析与支护设计优化.长安大学.2013年6月:1-84
[4] 刘俊飞.西攀高速公路关门高边坡土钉支护应用研究.西南交通大学.2004年6月.1-94
关键词:高速公路、技术、边坡、问题
中图分类号: U412 文献标识码: A
高速公路的边坡支护在我国的交通建设当中一直是比较薄弱的环节。在我国的西部的高速公路建设当中形成边坡的几率是比较大的,而这些边坡形成的主要原因就是人为的,这些边坡的出现破坏了原有地质体的平衡,并且导致了大量地质灾害的出现,据不完全统计,从2007年到2013年的六年间发生地质灾害的数量每年都在攀升,仅2013年一年就高达16723次,因为地质灾害所造成的损失更是无法估量的。这些地质灾害当中滑坡占到一半以上,发生事故的时间集中在降雨充沛的雨季,人类活动是导致这些事故发生的很重要的一個因素,这其中山区高速公路非常的容易诱发滑坡类的事故。
1、岩土边坡的特点以及分类
由较多的岩石和很少一部分的土共同组成的就是岩土边坡,而组成岩土边坡的材料也是不同的,组成成分对于边坡的稳定性有着直接的关系。岩土边坡的分类主要是基于岩体结构、强度等的不同进行划分的,具体的分类和各个类型的岩土边坡的特点见表1-1所示。
类型 稳定性划分 结构上具有的特点 失稳的原因
完整型的边坡 高 结构裂缝发育的比较少,并且不贯通 一般情况下不会失稳
层状边坡 稳定性和倾斜度有关 裂缝常为贯通性的 失稳类型主要是顺层滑动、破坏一旦出现就较为严重
块状边坡 较好 软弱性的结构面较少,多为刚性的,并且间距较大 滑动会沿着某一结构面进行
散体边坡 差 此类型的岩体较为松散、为软弱结构面 岩体的抗剪强度弱导致的滑动
碎裂边坡 较差 结构面无规则并且短小 岩块之间的咬合力小所导致的滑坡
表1-1岩体边坡种类划分及特点表
2、高速公路岩土边坡支护技术
2.1锚索支护技术
这一技术是在岩土内部埋入锚索,利用此产生的预应力的施工技术,能够将应力传递到较深的岩层当中而进行主动支护。这种支护技术主要存在三种作用方式:
(1)自承拱作用方式,这种作用方式是在锚索锁紧后,将应力沿着45度的压力线传递到支护结构上,然后在应力之下围岩出现压缩,此时的锚索就会形成自承拱结构,这种作用方式能够使围岩的抵抗力、强度增加,对于可能发生的形变能做到有效控制,同时还能增强围岩的稳定性。
(2)组合梁作用方式,这种方式是利用使锚索穿过岩层,增大岩层面与层理互相之间的摩擦,避免岩层出现分离、位移,使岩层的抗弯强度增高。
(3)悬吊作用方式,这种方式就是在岩体上利用锚索将稳定性不强的眼快悬吊起来,目的是控制不稳定的位移。
(4)选择锚索支护技术的实例分析:
南领带高速公路选择的就是锚索支护技术手段进行岩土边坡的稳定性的加固,具体的支护方式确定程序如下:
A、这条高速的边坡全部处于强风化砂岩地带当中,在未进行人工开凿之前稳定性能是比较高的,而这条高速在施工的时候只考虑了自重情况下,工程施工当中设计了四个工况,其中工况4是最为稳定的,最小的安全系数值为0.8,这样的边坡安全系数保证了工程短期的安全性和稳定性,但是如果遇到雨季或者是地震等情况边坡的安全系数就会降低,所以施加必要的边坡支护技术是非常必要的。
B、南领带高速公路边坡所采用的锚杆长度为6米,上边所说的高速公路在施工后的安全系数为0.8,这一系数对于工程的规范性要求来说是不符合要求的,所以在进行锚杆的加固过程当中,锚杆过短就无法控制住深层的移动面,只能控制住表面的坍塌。所以在高速施工原有的基础之上要进行支护措施的调整。
C、规范性的边户安全系数需要达到1.125,而南领带的边坡施工之后所达到的安全系数仅为0.8,里规范要求有着很大的差距。所以将原来的锚杆支护技术做出调整,改为锚索支护方式。具体的优化措施如下:
锚索的长度最小的确定为14米、最大的确定为20米,每根锚索之间的距离为1—4米,倾角为45度,经过一系列的分析之后确定最优的方案。当锚索的长度达到20米的时候安全系数是最大的,数值为1.203,当边坡的倾角增大之后相应的安全系数也会增大,但是在达到50度之后就会出现系数降低的情况,所以边坡间倾角要控制在40到50度的范围内;锚索在处于1到3米的范围之内的时候边坡的安全系数不发生变化,但是一旦超过4米之后安全系数就会出现明显的降低,所以3米为比较合理的间距。
锚索支护技术在高速公路的边坡支护当中的优点是比较多的,该技术具有工程造价低、抗震性能好、适用性强等优势,所以在我国从发明发展到今天之后得到了广泛的应用。
2.2土钉墙支护技术
这种技术又被称作喷锚支护技术,主要的施工优点是工期短、施工速度快、成本低、效果显著,利用插筋这种方法来达到土层强度的提高,为了使边坡的稳定性增强将插筋和坡面喷射出的混凝土二者共同施工形成稳固的护坡体系。这种支护技术对有可塑性强、硬度好的粘土、风化的岩层、砂土、胶结等。西攀高速公路工程当中的边坡支护采用的都是此技术,但是这种技术自应用至今仍旧有很多没有解决的问题,理论的支撑尚未形成。该技术需要有以下的优势和不足:
优势:
(1)该技术的结构比较轻巧,施工的量少,设备简单,施工方法简单,施工法是自上而下的,所以支护和开挖是可以一起施工的。
(2)前面说过这种技术的适用土层是具有粘度的砂土或者是强度比较大的粘土,但是在对软土场地进行了一系列的处理之后就能够适用该技术。
(3)支护稳定性能强,这种技术设置的土钉密度相对较大,而众多的土钉作为整体起作用,所以在这样的一个整体当中偶尔几个土钉出现质量问题对整个工程是没有影响的。定期的对土钉进行检查和修复是可以避免大型事故的。
(4)土钉的柔性比较大、重力小,所以在地震的条件之下利用土钉挡土墙的效果是比较好的。
不足之处:
(1)和锚索支护技术相比较,土钉所需要的水平位移相对是比较大的。
(2)土钉的成孔要求是比较高的,所以在灵敏度较高、具有膨胀性质的土层当中施工的时候要做好评估,施工措施要谨慎。
(3)这种技术对于地下水位的土层支护是不适用的。
由于西攀高速公路的边坡土层是花岗岩,故在支护施工当中位移的控制不是十分严格,土钉在打入土层之后是可以获得大的握裹力的,这种支护结构因其自身的轻巧性、柔性大、良好的抗震性能使得支护取得了很好的效果。
2.3植被支护技术
这种技术是利用植物所蓄养的水分,利用植物来加固土层的原理来进行边坡加固的,主要适用于黄冈岩风化突出的地带。这种技术最大的优势是施工方法简单,技术含量小,适用的边坡是比较稳定的,并且植被必须是容易在边坡上成长,所以这种技术在排水不好的边坡上是不适合应用的。植被支护的稳固作用是有一定限度的,一般草本植被的作用范围在50厘米内,木本植被的作用范围在4米左右,所以该技术对于控制深层边坡的稳固控制是比较有用的,对于土层较浅的边坡控制效果则不好,甚至在极端天气的情况下会使其稳固性更弱。
最后,笔者认为不管是使用哪种边坡支护技术都有不足的一面,所以在具体的实践当中,可以将支护技术进行综合使用。
参考文献:
[1] 袁源.高速公路岩质边坡稳定性及支护技术研究.中南大学.2013年5月:1-76
[2] 胡恩聪.公路边坡支护技术发展现状及趋势.交通企业管理.2013年3月:55-57
[3] 张韬.十天高速典型千枚岩高边坡稳定性分析与支护设计优化.长安大学.2013年6月:1-84
[4] 刘俊飞.西攀高速公路关门高边坡土钉支护应用研究.西南交通大学.2004年6月.1-94