在我国公路施工中高边坡防护技术的运用

时间：2013-11-29 分类：交通运输

摘　要:高边坡是自然或人为形成的斜坡 ，是工程建设中最常见的工程形式 。对于公路 、建筑 、矿山、 水利水电 、铁路建设等形成的工程高高边坡，当坡面是土时 ，为防止坡面土壤发生侵蚀和浅层滑坡 ，从自然和人为两个方面介绍了影响高边坡稳定性的因素，针对这些影响因素，本文在分析了高边坡传统防护技术的基础上，介绍了高边坡技术在公路中的应用。

关键词:公路;高边坡;防护技术

1　公路高边坡防护的大致分类

1) 按使用材料大致可分植物防护与工程防护

2) 按高边坡的稳定性大致可分:

①对稳定性高边坡、基本稳定高边坡的防护:稳定性高边坡、基本稳定高边坡通常直接进行普通防护,防护形式大致有以下3种:

a) 普通工程防护。浆砌片石护面墙、浆砌片石骨架护坡、喷浆护坡、喷混凝土护坡、灌浆护坡、锚喷网护坡、石笼、坡面导流构造物排水;

b) 植物防护。植(喷)草、植草皮、植树;c) 综合防护。在工程防护的圬工网格中植(喷)草,土工合成材料植(喷)草,植物与圬工分区防护。

②对欠稳定高边坡、不稳定高边坡的防护:对欠稳定高边坡、不稳定高边坡则先治理再防护,采用治理与防护相结合的综合防护方式,治理方式通常有如下4种:

a) 地表排水、高边坡放缓、清方减载、填土反压等措施;

b) 支挡结构。挡土墙、锚杆挡墙、桩板墙、抗滑桩、抗滑明(棚)洞等措施;

c) 锚固技术。锚杆、锚索框架锚固结构,锚索桩支挡与立体排水相结合的;

d) 压力注浆手段进行深层加固。

2 高边坡路段常见的主要病害

2.1 滑 坡

滑坡是斜坡部分岩土在自然与重力作用下，沿软弱石慢慢地、整体向下移动，按引起滑动的力学特征区分，可分为牵引式滑坡和推移式滑坡。牵引式滑坡是下部滑动，使上部失去支撑而滑动，一般速度较慢，横向张性裂缝发育，表面多呈阶梯或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土产生变形，滑动速度较快，滑体表面呈波状起伏。在公路建设中，如设计不当，改变了原来斜坡的平衡状态，则将引发工程新滑坡或古滑坡的复活，广东省还有古滑坡产生的次生滑坡。

2.2 崩 塌

崩塌是指整体岩石土块脱离团体，突然从较陡的斜坡上崩落下来，并顺斜坡猛烈翻转、跳跃，最后落在山脚。它有突发性，危害很大。

2.3 剥 落

高边坡表层风化，在雨水冲刷和重力作用下，不断沿倾斜坡滚落。

3　公路高边坡防护技术的发展

地处山岭重丘区的公路,地质情况一般都比较复杂,高填深切及不良地质路段比比皆是,因此,高边坡防护工作显得尤为重要。路基高边坡的综合防护技术一直是我国公路修筑中的一个薄弱环节,在上世纪80年代中期以前,主要以低等级公路建设为主,深切高填较少,投资不大,防护工程不作为道路建设的主体工程,所以在工程中对高边坡的综合防护研究被忽视了,进入90年代以后,我国公路建设方兴未艾,由于缺乏对高边坡稳定性及防护技术的系统认识,没有成熟的经验借鉴,采用的防护措施也比较单一,大多为圬工防护,缺乏综合考虑,从而为工程埋下隐患,有的甚至形成工程事故而中断交通。同时,防护技术在理论方面尚需进一步的研究,如边破的侵蚀机理、高边坡水力学特性研究,气候、土质差异以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等。

3. 1　高边坡稳定性研究的发展

高边坡研究的基础理论是建立在土力学和岩石力学之上的,所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对高边坡研究的完善程度。高边坡工程作为一个系统工程,其发展过程可分为5个阶段,即借助于古典土力学的稳定性分析阶段、50年代偏重于稳定性描述与分析的地质历史分析阶段、60年代考虑时效过程的稳定性分析阶段、80年代后期以数值模拟、模型试验为主的半定量分析阶段和90年代以后的现代高边坡工程学阶段。20世纪90年代以后,高边坡问题的研究将传统的高边坡工程地质学、现代岩土力学和现代数学力学相结合,将各种现代科学的新技术,如系统工程论、现代概率统计理论、数量理论、信息理论、模糊理论、灰色理论、耗散论、协同学、突变理论等不断地用于高边坡问题的研究中,形成了现代高边坡工程学,为高边坡的稳定性研究提供了新理论、新方法。

3. 2　我国高边坡处治技术的发展

在20世纪50年代,我国治理高边坡主要采用地表排水、高边坡放缓、清方减载、填土反压、抗滑挡墙

及浆砌片(块)石防护处治等措施。但工程实践经验证明,这些措施仅能使高边坡暂时处于稳定状态,如果外界条件发生改变,高边坡仍可能失稳。

20世纪60年代末期,抗滑桩技术首次在铁路建设中采用并获得成功,在全国范围内迅速得到推广应用。从20世纪70年代开始逐步形成以抗滑桩支挡为主、结合清方减载、地表排水、圬工坡面防护的高边坡综合治理技术。1986年修订的《公路路基设计规范》与旧规范对照,其变化之处在强调支挡为主、综合治理,抗滑桩作为一种主要措施被推荐。

在20世纪80年代末期,由于锚固技术理论研究和凿岩机械突破性的发展,我国开始采用锚喷防护技术,锚喷技术的采用对高高边坡提供了一种施工快速、简便、安全的处治防护手段,因此很快得到推广应用。对于排水,工程技术人员也有了新的认识,主张采用以排水为主、结合抗滑桩、锚杆、锚索和锚索桩支挡的综合治理措施。#p#分页标题#e#

在20世纪90年代,压力注浆加固手段和框架锚固结构越来越多地用于高边坡处治,尤其是用于高高边坡的处治防护工程中。它是一种高边坡的深层加固处治技术,能解决高边坡的深层加固及稳定性问题,达到根治高边坡的目的。

目前可供采用的高边坡治理防护措施很多,在高边坡治理防护工程中强调多措施综合治理原则并与周围景观相协调,在稳定的高边坡上优先考虑采用植物防护措施。在1995年修订的《公路路基设计规范》(JTJ013 95)强调防护措施应与周围景观相协调、保护生态平衡,植物防护措施已作为一种主要防护措施被推荐。

4　工程防护与植物防护

4. 1　工程防护

工程防护措施对减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀方面效果很好,作用显著。然而,由于工程防护往往过分追求强度功效,破坏了多样性自然生态的和谐,使工程所到之处,绿色一去不复还,取而代之的是坚硬呆板的混凝土与石头。随着时间的推移,混凝土的老化,浆砌片(块)石的风化,钢筋的腐蚀等因素使工程防护强度降低,效果越来越差,甚至造成破坏,这些防护结构矗立于道路两旁,生态环境效果极差,高边坡坡面采用工程防护措施后,由于缺乏植物生长的环境,被破坏了的植被很难迅速恢复。

4. 2　植物防护

植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物,通过植物根系发育,起到固土,防止水土流失的一种防护措施。植物防护措施在实施初期作用非常虚弱,但随着植物的生长,植物的繁殖,对减轻坡面不稳定性和侵蚀方面的作用会越来越大。植物防护还有一个显著的优点,能够恢复由于人类工程建设所破坏的生态环境,保持生态平衡。植物防护主要有以下功能:

4. 2. 1　护坡功能

植物的深根穿过坡体浅层的松散层,锚固到深处较稳定的岩土层上,起到锚杆的作用;浅根在土

盘根错节,使高边坡土体成为土与根的复合材料,对土体起到加筋的作用,使土体强度提高;植物通过吸收和蒸发坡体内水分,降低土体的孔隙水压力,提高土体的抗剪强度,有利于坡体的稳定;坡面植物能够抑制地表径流,减少水土流失。

4. 2. 2　改善环境功能

高边坡通过种植植物能有效的恢复被破坏的生态环境;降低噪声、光污染,诱导视线,保证行车安全;促进有机污染物的降解,净化空气,调节小气候。

4. 2. 3　景观功

人的眼睛能够看到的是波长从380～760 nm的光线,感觉最舒适的是波长为553 nm的绿色。绿色植物给予人的美感效应是通过植物固有的色彩、形态、风韵等个性特色和群体景观效应所体现出来的。高边坡植物的组合配置,根据不同的地质状况、环境、气候条件,优选乔、灌、藤、花、草相结合,有机地融入公路高边坡,车辆穿行在绿色环境中,在我们的视野内显示出立体的録色画,体验的到清新.绿色.和谐安定一片兴旺的美感,把美传到人的内心,达到车在路上走,人在画中游的纪念馆境界

植物防护也有其局限性,如植物根系的延伸使土体产生裂隙,根系死亡后土体中会产生空洞,增加了土体的渗透率;植物深根的锚固无法控制高边坡的深层滑动,若根系延伸范围内无稳定的岩土层,其作用便不明显,遇大风则易连根拔出。对于高陡高边坡,若不采取工程措施,植物生长基质也难以附于坡面,植物无法生长。因此,植物防护技术应与工程措施结合,发挥各自的优点,既保证了高边坡的稳定,又实现了坡面植被的恢复,有效的解决了高边坡工程防护与生态环境破坏的矛盾,达到人类活动与自然环境的和谐共处。

5　结束语

\"人类活动与自然和谐共处,经济发展与环境保护协调并进\"是人类生存和发展的基本要求。随着工程建设与科学技术的迅猛发展,各种新技术、新方法、新理论、新材料、新工艺源源不断地用于高边坡工程中,人们对高边坡问题的了解更深入,措施更加多

样化、更趋于经济、安全,更加注重对环境的保护和美化。