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摘要:近年来,我国高速公路建设有了迅猛的发展,路基高填、深挖路段多就是其表现之一。要保证路基和路面的稳定,就必须加强路基边坡的防护。本文对公路边坡破坏的主要形式进行了阐述,并对公路边坡常见的防护技术措施作了简单介绍,以供参考。
关键词:公路路基;边坡防护
一、前言
路基防护是保证路基强度和稳定性的重要措施之一,防护的重点是路基边坡,由于地形的变化,道路设计标高与天然地面标高的相互关系不同,会出现高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路堑和介于前两者之间的半填半挖路基。由岩土体填挖而成的路基,改变了原地层的天然平衡状态,且暴露于自然环境中,长期受各种自然因素的影响,岩土体的物理力学性质会发生较大的变化,引起岩土体变形、移动,破坏边坡的稳定,甚至导致一系列环境地质问题和生态环境问题,如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蚀和植被破坏等。因此为保证路基的稳定和防治各种路基病害,除做好路基排水工作外,还需结合当地水文、地质及材料等情况,采取有效措施,对各类土、石边坡进行必要的防护。
二、边坡破坏的形式分析
公路下边坡一般为填土路基,边坡的破坏,主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。暴雨时边坡沿坡面集水形成冲沟,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,还要受到洪水的威胁,这种威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。
通常而言,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。一般来说,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。上边坡主要破坏形式为冲刷、崩坍等,强降水对边坡的直接冲刷和坡面的冲刷影响是非常大的。
猛烈的冲刷坡面。
冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡,如砂性土边坡、亚粘土边坡等,在降水的作用下,沿坡面径流方向形成许多小冲沟,如不采取任何防护措施,有逐年扩大的趋势。总之,土质边坡的坡脚部位,是边坡的最薄弱环节。
边坡的崩坍,一般分为三类:落石型、滑坡型、流动型,有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式。
落石型一般指较陡的岩石边坡,易产生落石的岩层必然是节理、层理、或断层影响下裂隙发育,被大小不一的裂面分割成软弱的断块,这些裂面宽而平滑,有方向性。落石和岩石滑动易沿陡的裂面发生。裂缝张开的程度用肉眼不一定能识别,但能渗水,由于反复冻融,长时间的微小移动,裂缝逐渐扩大,由于降雨,裂缝中充满水,产生侧向静推压力作用,造成崩坍。一般裂缝发育岩体,更易发生落石现象,此外硬岩下卧软弱层时,也会发生这种现象。此类破坏形式必须严格控制,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,多发生于倾向路基、层间有软弱夹层的岩体中。另外,当基岩上伏岩屑层、岩堆等松散的堆积物时,堆积物也易沿岩层的层里面、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,流动型崩坍没有明显的剪切滑动面。
三、公路路基边坡防护中需要注意的问题
1、路基边坡的破坏。路基边坡的破坏主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自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,冲沟不断发展最终导致边坡破坏,进一步造成路面塌陷,直接影响了行车的安全。
2、路基边坡的破坏和防护需注意的问题。
(1)边坡稳定。保护路基边坡表面免受雨水冲刷,减缓温差与温度变化的影响,防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程,从而保护路基的整体稳定性。
(2)环境保护。使工程对环境的扰乱程度减少到最小,并谋求人工构造物与自然环境相协调。
(3)综合效应。综合防光,防眩,防烟,诱导司机视线,改善景观等目的进行边坡绿化防护,充分发挥防护工程的综合效益。
四、路基边坡防护方法
1.植草防护。植物防护则是在边坡上种植草或植树,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济。
植草防护应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种,严禁采用生长在泥沼地的草皮。直接植草护坡方法如下:其一,在土质坡面上用草籽、肥料、水拌和,直接喷洒在坡面上,优点是方法简单、施工方便、成本较低,但易受风雨的侵蚀;其二,在修整好的坡面上,将粘土、种子、肥料、水等混合物用喷浆机直接喷射于坡面,与原土壤粘合,种子发芽后便会植根于边坡土壤中,形成整体保护。上述两种方法在植草初期,应免受风雨的侵蚀,可覆盖纤维网,由于坡面没有任何的加筋处理,在暴雨和径流的冲蚀下极易导致坡面破坏,因此一般应在每年3-5月进行。
2.工程防护。工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育不良的岩石路基边坡等,采取工程防护措施即设置人工构造物防护。
3.干砌片石。干砌片石适用于保护边坡免受大气降水和地面径流的侵害,以及保护浸水路堤边坡免受水流冲刷。对严重潮湿或有冻害的路段、长期承受主动土压力地段一般不宜采用干砌片石防护,可用于下边坡中的土质边坡防护,坡度为1:1.5-1:2。
4.浆砌片石。浆砌片石设置在浸水路堤及可能发生坡面被冲刷的土质边坡,应做好排水与防护的结合,否则不宜采用。当水流速度较大时(如4-5m/s),波浪作用较强,以及河流可能有流木及其他撞击物等冲击作用时,宜采用浆砌片石防护,必要时可与浸水挡墙或护面墙同时设置。浆砌片石护坡优点是耐久性较好,适宜防护不同控制边坡中的岩土层和不同位置的边坡,且造价适中,故适用于上下边坡中的一般坡面。
5.拱式、网格防护。这种防护方式克服了鱼鳞状砌石防护排水抗冲刷能力弱和圬工量大的特点,最大限度地绿化坡面,外观较好,在高填方、长直线的护坡段,能达到美化、绿化的双重效果,是近年来公路防护常用的方法之一。缺点是施工较繁琐,劳动强度大,对坡面要求严格,拱内必须填土植草或进行其他工程防护,否则易被雨水冲蚀。
6.预制块铺砌防护。这是目前高速公路上应用较多的护坡方法之一,由于预制块的规格一致,易于施工,外观整齐,最大限度地减少了坡面防护对植草绿化的依赖性,即使坡面绿化效果不好,也不容易造成太严重的冲刷现象,所以,目前大多数高速公路采用这种方式,缺点是造价高,施工难度大。
7.喷射混凝土防护。喷射混凝土法分为素喷法和锚喷法。素喷法为直接将高标号砂浆喷射在大致平整的岩面上,使坡面易松散的颗粒得以稳固,保证行车及行人的安全。它用于表层易松散的风化岩面。锚喷法,其工作原理是利用锚杆将滑动体固定在山体上,以锚杆约束山体的滑动,并在滑动体表面锚头上加挂钢筋网并喷射混凝土,在滑动体表面形成钢筋混凝土板体结构,这样可以将松散的岩石固定为一个整体,以达到彻底根治滑坡的目的。锚喷法适用于大部分岩石土和碎石土等地质结构山体和易产生滑坡地段,它可预防早期滑坡的产生。只要产生滑动的区域面积不大,滑动层不厚,都可以采用此方法。
五、结束语
总之,公路边坡稳定,关系到行车安全和环境保护。因地制宜,合理的采取各种有效地办法治理自然灾害对公路边坡的破坏,是公路参与者必须积极考虑的。另外,做好实地勘察,优化设计,在施工中加强工程质量管理,这样才能建设安全、生态的环保之路。
参考文献:
[1]吕富艳.浅谈高速公路路基边坡防护[J].黑龙江交通科技,2009,04.
[2]陈淑贤.公路养护与管理[M].北京:人民交通出版社,2009