浅谈山区高等级公路边坡防护

浅谈山区高等级公路边坡防护

题目：浅谈山区高等级公路边坡防护 浅谈山区高等级公路边坡防护［摘要］长期以來，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我同在80年代中期以前，主耍以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，从而为工程押/K隐患，造成了巨大的经济损失和不&的社会影响，宥的甚至中断交通，与此同时，防护技术在理论方面尚需进一步研究，以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。 Slopeprotectionofhighgradehighwayinmountainousarea[Abstract]foralongtime,thesubgradeslopeprotectiontechnologyhasbeenaweaklinkintheconstructionofhighway,ofourcountryinthepast80years,mainlyinlowgradehighwayconstruction,thetrafficvolumesmall,diggingandfillingsmall,littleinvestment,sotheprotectionengineeringofroadconstructionisnotasthemainbodyoftheproject,thelossesarealsosmall,sointheprojectofcomprehensiveprotectionoftheslopeisoftenoverlooked.Afterentering90age,bejustunfoldinginhighgradehighwayconstructioninourcountry,becauseofthelackofsystematicstudyontheprotectiontechnology,thereisnomatureexperiencefordesigndepartmentapplication,thereforecanonlyusethelowgradehighwayprotectiontechnologyfortherailwaysectorortheexperienceoflocalprotection,lackofcomprehensiveconsideration,whichlayhiddenengineering,causethehugeeconomiclossandbadsocialinfluence,andsomeeveninterruptthetraffic,atthesametime,furtherresearchisstillneededprotectionintheory,inordertoprovidetheoreticalsupportforcomprehensiveprotectionofslopeandaccordingto. 第一章前言第二章边坡破坏的形式与机理12.1公路卜•边坡12.2公路上边坡2第三章边坡边坡防护施工方法和防护措施•■23.1影响边坡稳定的W素23.2边坡防护与加固类型33.3边坡防护与加固措施43.4施工工艺实践事例5第四章几点建议11棘©12致谢13参考文献14第一早刖g从20世纪80年代至今，是我国公路建设快速发展时期，由于公路建设的环保意识、土地保护意识还不是很强，公路设计大填大挖的形式很多，特别是挖方路段十儿米高的挖方路段经常出现，随着公路等级的不断提高，边坡防护也越来越受到重视。由于有些公路路基较宽、挖填较大，特别是山岭重丘区公路，高填深挖较多，还有公路常年暴露于H然环境屮，受到各种自然条件的影响，如气象变化，水流冲刷，人类活动等，使路基发生各种变形、病害甚至破坏。而路基防护上程，就是防治路基边坡病害，保证其稳定，外改善环境景观和生态f•衡的重要措施，因此，积极做好边坡防护至关重要，以防止雨水、泥石流冲刷、坍塌等现象发生。 第一章前言第二章边坡破坏的形式与机理12.1公路卜•边坡12.2公路上边坡2第三章边坡边坡防护施工方法和防护措施•■23.1影响边坡稳定的W素23.2边坡防护与加固类型33.3边坡防护与加固措施43.4施工工艺实践事例5第四章几点建议11棘©12致谢13参考文献14第一早刖g从20世纪80年代至今，是我国公路建设快速发展时期，由于公路建设的环保意识、土地保护意识还不是很强，公路设计大填大挖的形式很多，特别是挖方路段十儿米高的挖方路段经常出现，随着公路等级的不断提高，边坡防护也越来越受到重视。由于有些公路路基较宽、挖填较大，特别是山岭重丘区公路，高填深挖较多，还有公路常年暴露于H然环境屮，受到各种自然条件的影响，如气象变化，水流冲刷，人类活动等，使路基发生各种变形、病害甚至破坏。而路基防护上程，就是防治路基边坡病害，保证其稳定，外改善环境景观和生态f•衡的重要措施，因此，积极做好边坡防护至关重要，以防止雨水、泥石流冲刷、坍塌等现象发生。 第二章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。2.1公路下边坡路基下边坡一般为填土路堤。受力稳定的路堤边坡的破坏，主耍表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来G大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷，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，还耍受到洪水的威胁，这种威胁表现为冲毀路堤玻脚导致边坡破坏。边坡破坏还与路基填料的性质、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T遭受冲刷而破坏，较高的路基边坡比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。2.2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,宥逐年扩大的趋势;在边坡坡脚，冬季往往发生积雪,造成坡脚湿软,强度降低,上部十体失去支撑,发生破坏；同吋,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，有时在一次崩坍屮会同时具有这三种形式。落石型一般指较陡的岩石边坡，被人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•丁•倾向•丁•路基、M间宥软弱夹M的岩体中。另外，当基岩上伏岩屑M、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,流动型崩坍没有明敁的剪切滑动面。边坡高度大时，以上边坡破坏的类型都较低边坡容易发生。第三章边坡防护施工方法和防护措施3.1影响边坡稳定的因素3.1.1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K，由于受地质构造和地形条件等因素的影响，每一个区域都冇不同的地质和气候条件。所以，影响边坡稳定的S然因素包括T列几方面，即:地质、地形、气候和水文条件等四个方面。3.1.2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。3.2边坡防护与加固类型3.2.1主耍防护措施（一）边坡植物防护植物防护对坡面进行防护，是在整体稳定情况下进行的防护。植物防护，可美化路容、协调环境、调节边坡十的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，它对于坡高不大，边坡比较平 缓的土质坡面，是-种简易有效的防护设施。植物防护的方法有：种草、铺草皮和植树。应根据当地气候、土质、含水量等因素，选用易于成活，便于养护和经济的楨物类种。（二）砂砾土边坡砂砾土边坡易侵蚀，栽植灌木、乔木施工难度大且会造成边坡不稳定的倾向，为此通常选用一些适宜的草本植物来防护。如鸢尾科多年生草本植物马蔺。马蔺直立从生，植株高（即叶长）约30cm,根系发达，抗性和适应性极强，耐盐碱、生命力强、耐践踏，而且具冇极强的抗病虫害能力，不仅在马蔺植被屮从不发生病虫害，而且由于它特殊的分泌物，使其与其他楨物混植后也极少发生病虫害，禎被一旦形成，即不必进行后期养护，收到一劳永逸的效果；或选用黑麦与小冠花联合种植来稳定边坡。（三）路堑土质边坡和填石边坡此类边坡的防护，需根据坡面的高度进行选择，坡高小于3m的，采取坡脚散播波斯菊,坡顶间隔栽种桧柏等常青灌木；坡高大于3m,通常选爬山虎、山荞麦等藤木植物，利用它们萌芽能力强、生长速度快、枝条飢壮、多分枝、顶端有吸盘、茎蔓接触地面极易产生不定根,能够迅速覆盖边坡的特点，在坡脚栽植一行藤本植物，不仅可起到美化和稳定边坡的作用，还再宥减少噪声、吸尘、绿化环境的作用。3.2.2加固类型(1)护脚墙与抗滑墙护脚墙与抗滑墙木质上没有多大区别，只是断面大小和埋深不同(有吋也加点锚杆或锚索)。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，还具冇抗推力作用，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不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単斜构造岩石边坡，对保证该类边坡的稳定有较好的效果,侶难以准确计算被锚固体的下猾力和张拉控制应力。 (1)排水固结排水M结主耍用于表层地下水较多处的边坡加吼有树枝状盲沟、塑料排水管等方式。工艺简单、耗用材料少,但遇到宥滑层的地方,需配设支挡构造物才能达到满意的效來。3.3边坡防护与加固措施3.3.1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：(1)圬工防护圬工防护是公路防护屮运用较早的一种防护措施，在稳定的、高度在3m以内的路堑边坡上，采用砂浆抹面的简单方法，结合人文图案及与公路相关宣传用语的装点，既防止了雨水的冲刷，又传承了公路文化。在边坡高度较高的路段，则在坡脚设置50cm高的挡墙，墙后设置50an宽的平台，依据气候、环境等因素。选择合适的藤木与灌木相结合进行种植，边坡整形成1:1.5坡度或可采用台阶式上升，平台中选择如拧条、紫穗槐、沙棘等灌木进行边坡稳固。(2)框格防护采用框格防护是近年来公路人将美学与公路防护相结合白勺一个简单实例，施工人员用混凝土、浆砌块(片)石及拆除的桥栏等材料，在路堤边坡上做出各式各样的造型，如斜45。大框格，六角形、拱形、麦穗型等较稳定的框架，既增加了视觉美感，同时在路基边坡受到地表水冲刷时，减缓了水流速度，冇效地防止在坡而上形成冲沟，对边坡起到了一种辅助性的防护作用。(3)蜂巢式网格植草护坡众所周知，蜂巣是六角形所排列而成蜂窝结构。冈这种结构非常坚固，且可使用最少的材料制作尽可能宽敞的空问，故被众多行业应用。蜂巢式网格植草护坡亦是利用这一优点。我们可以在预制场批量生产正六边形浞凝土框砖，然后运至施工现场，在修整好的边坡坡而上拼铺形成蜂巢式网格在网格内铺填种植土，再在砖框内栽花或种草。使边坡绿化美化与防护冇效地结合。应用蜂巢式网格植草护坡措施，不仅将坡面雨水径流进行了渠化，防止了坡面冲刷，保护了草皮生长，且施工简争，结构坚固，外观齐整，造型美观大方，具有边坡防护、绿化双重效果，同时爷约能源乂环保。 (1)喷浆防护和喷射混凝土防护在山区公路中，由风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石构成的边坡较为普遍，若经雨水的长期作用，形成的浮石、流沙给沿线公路埋下了不安全隐患。喷浆和喷射混凝十防护可以通过喷射机以较高的冲击速度把混凝土喷射到经清理过露出坚挺表面的边坡上，形成一个坚硬稳定的保护层，起到封闭边坡岩石裂隙、附断大气降水对裂隙的进一步破坏的防护作用。3.4施工工艺实践事例事例一：京珠高速公路高边坡防护工程考境北段广东小塘至甘塘段高速公路是京珠W道主干线的组成部分，全长109.842km，路基宽度为24.5m。木项目跨越粤北ill岭重丘区，沿线地形险峻,地质条件复杂，工程艰巨，被世行官员称为：“极具挑战性项0”，其中高填深挖、高墩桥梁、高边坡防护和隧道的施工是木工程的技术难点。K98+395〜K98+900左侧高边坡施工，其中：K98+480〜K98+605段第五级锚索以及地梁已施工完毕，并进行了第一次张拉(张拉力300〜400kN)，应该说该处五级边坡是稳定的。接着开挖对应的K边第四级边坡，边坡经刷坡并检查验收后进行锚孔成孔、穿锚和压浆，此后正准备浇注地梁时，突然于2003年4H17日在第四级边坡K98+600前后各约10m范M发生滑坡，滑坡体下滑近lm，滑坡体的深度为1.5〜3.5m不等，经、Ik主、设计、监理和施工单位现场研究，决定先清除滑坡体（及周围松土），再用浆砌片石填充缺口，然后在其周岡采用花管灌浆作临吋支护。花管选用内径〈50nini，外径〈58mm的钢管，成孔直径为130mm或115mm。沿管壁螺旋走向布设小孔，小孔直径为〈10mm,每转动90°开一个小孔，相邻两小孔间距为12cm。花管先放进预先钻好的孔内，花管U与压浆的胶管连接，通过內花管内压浆使钻孔充填密实，部分浆通过管壁的小孔挤入到土体內。灌浆压力为1〜2MPa。花管入土长度力8m,花管的打入方向与水平方向交角为30°（俯角，近乎垂直边坡），花管在两地梁之间设置，平行于横梁方向的设两排，垂直于横梁方向，在8m高的每级边坡屮设置4行。到目前为止，K98左侧滑坡及顺层第三至六级高边坡工程中，应用花管作临时支护的总共为710孔，累计为5680m。Q实施丫花管灌浆临时防护后，K98工点左侧边坡（原山上有数条裂缝，最严重处裂缝错台达20cm，属易坍的地质不良段），即使在雨季施工，也未出现过塌方现象。对确保施工阶段的高边坡稳定起到了积极的作用。对高边坡局部坍滑的处理采用浆砌片石或土体回填法对丁•主要受到雨水表面冲蚀，局部小范围的土体滑落,可将滑体及松散土清除，然后在坡血挖上台阶，冋填夯实即可。对于稍大范闱塌方,且多为一级边坡高度范岡的（8〜12m），采用浆砌片石护坡处理。如K108+520〜K108+780工点右第三级边坡，受雨水及地下水作用以及破碎带和溶洞的影响，于2003年4jj份出现较大范围的多处滑坡，长度近80m,高8m,坍滑面光滑，并多处食地下水渗岀，坍滑体厚度2〜4ni。具体实施方案为：①在第三级边坡坍滑段的锚索地梁之间采用宽约2.Om的M7.5浆砌片石支撑肋恢复设计边坡及Y•台宽 度，肋与坍滑面接触处应挖台阶，台阶宽度不小于0.5m,肋嵌入平台以下1.0m，肋的基底斜率为0.2:1;②在每条肋的中部距平台1.5m处预埋一根＜146mm的钢套管，套管上仰角为10°，待肋砌筑完毕后打设＜120nini的排水仰孔，孔深10m,孔内插入〈lOOnim的软式透水管；③待支撑肋施工完成沿即清理两肋之间的坡面并施工锚索。锚索地梁底部与坡面之间用M7.5浆砌片石嵌T,最下部的嵌补厚度不小丁•（）.3m;④支撑肋应埋入到坡面以下一定深度内，以利实施设计的统一坡而防护。采用放缓边坡法处理在K98高边坡丄点的K988+572〜K98+605段，因地质条件变差（岩质破碎的软弱带）以及幵挖吋没有严格按一级边坡（高度为8m）分两节开挖（要求：该处属易坍段,第二W高度开挖待第一W高度开挖并临吋防护后冰能实施）等原因，造成了坍滑。考虑该工点两端需要填方数量较大,原征地范围能满足放缓边坡刷方的要求，以及边坡开挖后的实际地质情况等因素,作出了修改设计:原设计的坡率为1:0.75改为1:1.0;将每一级边坡由原来的12m改为8.0m;每级边坡之间T台宽度按2.0m不变。该修改设计方案已实施，效果良好。事例二：东圳干渠边坡防护工程在延寿山庄二期扩建东圳干渠边坡防护工程中，在结构安全可靠的前提不应尽量考虑景观效果，巾此经过初步筛选：重力式挡土墙、自嵌式挡土墙、生态格M挡土墙等3种形式进行比较。1.衡重式浆砌石挡土墙墙顶宽度为0.75m,外坡的坡度为1:0.2,平台下内坡的坡度为1:0.2,平台上内坡直立，T台宽度为0.8m,墙体釆用M10水泥砂浆砌块石挡土墙迎水面浆砌条石按两顺一丁砌筑，丁 石长度不小于0.6m。墙顶采用C20混凝土预制块压顶挡土墙设置排水孔，排水孔采用075mm的PVC管，坡度向外倾斜5%，排水孔间距2m，第一排排水孔设置在地而以上0.3m处,排距1.5m。排水孔后设置袋装砂卵石反滤墙趾宽为0.75m,基础埋深0.75m，基础采用c25细骨料混凝土砌块石（图1）。C2O混凝土预制块30601衡重式浆砌石挡土墙1.自肤式挡土墙采用尺寸为40（hnmX305mmX150mm（长X宽X高）的自攸景观混凝土挡土块（可根据不同厂家订购的符合要求的样式而调整），C20氾凝土，基础厚0.5m，宽度随高度变化，曲线施工吋上层块体大孔对下层小孔，并插入锚固棒，每层互相自嵌形成12°的外坡，自嵌块每隔 0.45m厚设玻璃纤维土工格栅一道，格栅纵横抗拉强度需大于50kN/m，自嵌块内设级配碎石反墟层30cm，并设250g/m2反波:土工布，土工布上下搭接松度不小于40cm（图2）。1.生态格网捫土墙墙顶宽度为lm,外坡的坡度约为1:0.5，墙体采用不同墙体采用不同规格的生态格网（尺寸有1.0mX1.OmX1.Om,1.5mX1.OmX1.Om,2.OX1.OmXO.5m等）内装小块石组合而成，基础埋深0.5m，墙后采用土工布反滤（图3） 土工屯2.0x1.0x0.530003生态格网挡土墙1.3种挡土墙方案比较见表1巾表1可知，自嵌式挡土墙最环保，但施工吋幵挖量大，开挖纵深长，交叉作业多，工艺相对较复杂，一般用于4m高以下的边坡护坡，在高边坡时较难控制采用；生态格网挡土墙较环保，材料要求普通小块石，但生态格网造价相对较高，施工格网要厂家订制；因该工程位于东圳干渠外边坡，考虑到渠道的整体稳定与防渗效果，尽量少开挖原渠道边坡，并综合考虑经济实用山庄、景观的需要，确定木工程护岸形式采用施工工艺简单的具有一定美感的衡重式浆砌石挡土墙形式。并沿边坡做两道，即第1道挡墙基础面与山庄地面标高齐平，第2道挡墙与第1道挡墙间留足宽约为2.5m的植树平台，高程根据小区的整体建筑规划及美感要求而定同吋，在墙而勾凸缝，增加线条美感。 表13种挡土墙方案比较比较项衡重式浆砌石挡土墙自嵌式挡土墙生态格网挡土墙综合单@（按4m高）2037元/m2061元/m23767U/ni经济性较好较好高稳定性靠砂浆粘靠格栅拉住靠格网拉力形结力，好土体，较好成整体，较好透水性靠排水管排水，靠砖与砖间缝靠石块间缝隙，效果一般隙，效果较好效果好耐久性好较好较好柔性较好好好环保性-般好较好美观性较好好一般抗震性较好较好较好施工速度较快较快较快土方开挖量~般较多一般施工复杂性简单较复杂较复杂材料要求规格条块石规格0嵌砖规格小块石1.结论延寿山庄二期扩建东圳干渠边坡防护工程采用了衡重式浆砌石挡墙，兼顾了东圳干渠渠道边坡的安全与山庄的景观需求。工程从2010年11月完工至今已运行近3年，2011年9月受南玛都残留云系影响，甫田市境内突降特大暴雨，东圳6h最人降雨量312nini,为1960年以来最大，频率超100年一遇.本工程在强降雨下东圳渠道超标准池洪时经受住了严峻考验，运行完好，该工程可为类似工程的设计提供借鉴。 第四章几点建议4.1高等级公路作用大，社会效益好，影响也大，因此，耍重视边坡的防护和加hM工作；4.2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；4.3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,也町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。 结束语公路是特殊的带状构造物，每条公路都要穿越很多地区，中于受地质构造和地形条件等因素的影响，每一个小区域都有不同的地质和气候条件，公路边坡的防护和加固的类型要根据不同的地质和气候条件进行选择。设计时要做好前期勘察工作，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，为施工和维护奠定坚实的基础。 致谢在本次论文设计过程中，指导老师对该论文从选题，构思到最G定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学＞』中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，我耍向百忙之屮杣时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。 参考文献[1]中乎人民共和国交通部，《公路路葙设计规范》(JTGD30-2004)，人民交通出版社[2]JTJ033-95,公路路某施工技木规范[S][3]于跃，王S贤，安震.高速公路路基边坡防护浅析[几黑龙江交通科技，2007,(12)14J钮鹿雨，余俊笑.浅探公路工积质暈通病及其预控措施⑴.江西建材,2007,(4).