公路路基边坡防护与加固的技术研究阐述

关键词：道路边坡加固 防护治理

　　长期以来,路基边坡的综合防护技术一直是公路建设中的一个常见但研究程度较低的课题。20世纪80年代中期以前,我国主要以低等级公路建设为主,因而路基边坡问题相对较少,对边坡的防护常常被忽视。进入20世纪90年代以后,我国大量修建高等级公路,遇到大量的高填深挖路基,边坡稳定问题日渐突出。20世纪90年代后期,中国公路建设进入了前所未有的高速发展阶段,高等级公路路基边坡的综合治理日渐受到重视。随着各地结合当地工程实际,开展了一系列公路路基边坡防护与加固的技术研究,路基边坡稳定性理论与实践取得了很大的进展。

　　一、影响边坡稳定性的因素

　　影响边坡稳定的因素很多,总的归纳起来可分为两大类,即:自然因素和人为因素。

　　(一)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区,受地质构造和地形条件等因素的影响,每一区域都有不同的地质和气候条件。综合影响边坡稳定的自然因素包括下列几方面:地质、地形、气候和水文条件四个方面。在上述自然因素的作用下,边坡极可能产生剥落、碎落、坠落、以及滑坍、塌坍、崩坍等病害。

　　(二)人为因素

　　一条公路的建设和使用管理,都是由人去实现的。根据建设的程序并结合已建公路的情况看,影响边坡稳定的人为因素可归纳为下列三个方面,即:设计因素、施工因素和养护管理因素。

　　二、边坡防护与加固的基本要求

　　边坡防护与加固的基本要求主要包括以下几点:a根据当地气候环境、工程地质和施工材料等情况,因地制宜、就地取材,选用适当的防护类型或采取综合措施,以保证公路路基的稳定,不能随意取消或减少必要的边坡防护工程措施。b在不良的气候和水文条件下,对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡以及黄土类边坡,均宜在土石方施土后及时防护。c对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段,沿河路基边坡可设砌石护坡、石笼和水泥混凝土预制板等,以反抗水流的冲刷和淘刷。d坡面防护一般不考虑边坡地层的侧压力,故要求防护的边坡有足够的稳定性。e对高而陡的防护构造物,设计和施工时要设置便于检查、维修的安全设施。

　　三、边坡加固措施

　　(一)坡面防护

　　路基边坡表面的防护,主要是防止地面水流的冲刷,而且将坡面封闭隔绝、可避免与大气直接接触,阻止岩土进一步风化。沿河路基的坡面防护,特别是浸水部分的坡面与坡脚防护,兼有加固的作用,可防止水流冲刷、冲击和掏空。常见的坡面防护措施可归纳为植物防护、封闭防护、砌石防护。

　　路基边坡植物防护包括植草、铺草皮和种树,适用于边坡较缓的土质或严重风化的岩质边坡。植物防护可防止扬尘风蚀,并美化环境;植被阻滞地面径流,防止冲刷,有利于水土保持。植物防护可有效预防边坡剥落、碎落、冲刷、坍落及表土滑溜等常见病害。由于其工程造价相对较低,且可优化环境,植物防护被广泛应用于坡面防护。

　　封闭防护是采用矿质材料(水泥砂浆、石灰三合土、水泥混凝土等),或采用其他材料。主要包括灌浆、勾缝、抹面、捶面、喷浆及喷射混凝土、防护面墙等。其中灌浆、勾缝、抹面、喷浆及喷射砼等防护多用于不同风化程度的岩质边坡。

　　砌石防护是冲刷防护的主要防护形式,可分为干砌和浆砌片石两种。砌石防护取材方便、施工简单,是公路填方边坡常用的防护措施,常用于沿河堤浸水部位坡面的防护,能有效的减少水流对路堤的冲刷,保持路堤的稳定。

　　(二)挡墙防护

　　挡墙结构是用于支撑、加固填土或山坡土体,防止其坍滑以保持稳定的一种结构物。在公路路基工程中挡墙被广泛用于稳定路堤、路堑及桥梁两端的路基边坡等。它主要用于承受土体侧向土压力。挡土墙结构设计过程中应对挡土墙地基基础进行综合地质勘察,查明地基地质条件和地基承载力,并分析预测挡土墙对环境产生的影响,确定必要的环境保护方案;在选择类型时应根据工程地质条件、水文地质、冲刷深度、荷载作用情况、环境条件、施工条件、工程造价等因素综合考虑;在施工过程中应采用合理的施工方法,尽量减少对环境和相邻路基段的不利影响。按支挡结构材料划分可分为浆砌片石支挡结构、混凝土支挡结构、土工合成材料支挡结构、复合型支挡结构。

　　浆砌片石支挡结构的主要结构形式为重力式挡土墙。重力式挡土墙主要靠自身重量承受土侧压力,形式简单、取材方便、施工简单、适用于一般地区、浸水地区及地震地区等地区的边坡防护工程。它被广泛用于公路路堤边坡、路堑边坡的支挡防护。重力式挡土墙构造上要求埋深至少1m,有冲刷线应在冲刷线以下至少1m。重力式挡土墙应设有足够的排水设施,以疏干墙后土体,防止墙背积水形成静水压力。排水措施包括墙背回填土的上部分应相对不透水的土夯实封闭,防止地表水下渗;墙身设置泄水孔,排除墙后积水等。考虑重力式挡土墙的经济性,其经济墙高一般不大于8.0m。

　　混凝土支挡结构的主要形式包括悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙。悬臂式挡土墙和扶臂式挡土墙适用于石料缺乏、地基承载力较低的地段使用,墙高一般在5~8m。它通过钢筋混凝土的共同作用,有效承受土体侧压力引起的剪应力和弯矩。

　　土工合成材料支挡结构主要形式包括预应力锚索、锚索桩、土钉墙等。

　　预应力锚索可用于土质、岩质底层的边坡及地基加固,其锚固段应置于稳定底层中,它一般和抗滑桩结合组成锚索桩。预应力锚索施工时应注意:a、锚束放入钻孔之前,应检查孔道是否阻塞及是否清理干净,并检查锚索体的质量,确保锚束组装满足设计要求。安放锚束时,应防止锚束扭压、弯曲,注浆管宜随锚体一同放入钻孔,注浆管端部距管底宜为50mm～100mm,锚束放入角度应与钻孔角度保持一致,在入孔过程中,注意避免移动对中器、自由长度段无粘结护套或防腐体系出现损伤。b、锚杆正式张拉前,应取0.1～0.2轴向拉力设计值对锚杆预张拉1～2次,使杆体完全平直,各部位接触紧密。锚杆张拉前要求水泥浆体强度达到80%以上。c、注浆作业应连续紧凑,中途不得中断,使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成;在注浆过程中,边灌边提注浆管,保证注浆管管头插入浆液液面下50cm～80cm,严禁将导管拔出浆液面,以免出现断杆。此外注浆用水要求采用饮用水,不得使用污水。

　　结语

　　路基边坡坡面高陡,岩体破碎,土体松散,地下水丰富,其局部坍滑变形和破坏严重,应根据该高边坡病害的特征和规律,采用多种形式的边坡防护措施进行综合整治,以达到安全可靠和经济合理的目的。对于复杂路堑边坡防护加固工程,应做好坡体监测工作,结合现场实际开挖揭示地层信息及坡体结构条件,通过与勘察资料进行对比,再进行必要的调整完善,即进行动态设计和信息化施工,使边坡治理安全可靠,工程费用也比较经济。随着近年路基边坡稳定性保持及防护越来越受重视,路基边坡加固防护治理技术得到了良好的应用和发展。