边坡防护与加固

边坡防护与加固（共11篇）

边坡防护与加固 篇1

摘要：本文探讨了高速公路边坡稳定性的分析方法, 对边坡加固处理常用办法的原理与使用条件进行了较深入地分析, 并提出了边坡防护对策。

关键词：边坡加固,稳定性,方案比选,公路

1 概述

经济的快速发展促进了高速公路建设逐渐延伸至山区丘陵等地形复杂区域, 使高速公路建设面临的技术难题日益增多, 其中较为重要的技术问题就是边坡开挖与防护, 边坡开挖有易引起地质灾害并不可预见地增大投资, 延误建设工期, 严重的还会导致人员重大伤亡。高速公路边坡可分为自然边坡与人工边坡两种, 自然边坡经开挖或填筑等人为处理过程就转变为人工边坡。高速公路因绝大部分都具有较长的线路, 途径地质水文条件各异的环境, 边坡由风化程度不同的岩层构成, 具有种类繁多且复杂的特点, 易于发生滑坡、崩塌与泥石流等地质灾害。

2 分析边坡稳定性的方法

2.1 定性分析法。

定性分析法主要利用勘察的工程地质条件, 综合分析对边坡稳定的地质地貌、气候水文、运动构造等因素产生的影响, 进而实现对引起边坡破坏方式及可能性的分析。通常较为常用的有图解法、历史分析法及类比法等几种方法。

图解法能够对边坡结构类型进行快速直观确定, 明确分辨主要与次要结构面, 并对不稳定块体的形状规模进行判断, 对滑动方向等趋势进行较准确地预测, 常用的图解法有摩擦圆法、实体比例投影法及赤平极射投影法等。自然历史分析法是以边坡岩体结构与构造形式作为重要依据, 基于地质条件的历史演变对斜坡稳定性与发展趋势进行评价, 分析天然斜坡的稳定性是该方法的主要应用。

目前, 工程地质类比法是一种分析边坡稳定性的常用方法, 可靠性由于不同评判人的不同层次水平与经验, 在主观上具有较大的随意性。

传统类比方法可包括地质现象观测判断法与自然斜坡类比法等。灰关联分析法作为一种新兴分析方法, 能够对因主观随意性而产生的不足在一定程度进行有效解决, 类比法被引入到定量分析中, 使结果与实际相符的情况得到有力保证。

2.2 定量分析法。

在定量分析法中的有限元法与极限平衡分析法比较常用。经典极限分析法在均质材料中比较适用, 基于对危险滑动面的假设而将该假设计算相应稳定安全系数, 这正是极限平衡分析法中存在的不足之处。由于不存在绝对均质的岩体, 假设的各种滑动面也不能将岩体破坏状态被真实反应出来。弹塑性极限平衡法能够将经典极限分析法的不足之处进行解决, 边坡应力与应变可以确定极限平衡状态, 不需要对最小安全系数进行反复计算, 使工作量明显减轻, 进而使准确率得到有效提高。

有限元法可以实现对经典极限分析法的不足指出的弥补, 对非均质岩体问题进行处理, 易于掌握, 应用范围较广, 实用性较强, 可与计算机有效结合, 使运算速度明显提高。

2.3 不确定性分析法。

模糊综合评价法结合了模糊评判与层次分析, 对边坡稳定的多种影响影响因素进行分析, 分层划分多种因素后获得影响边坡稳定性的各种指标。人工智能方法在解决大型复杂问题中比较适用, 利用群体概率对全局收敛法进行迭代, 具有较强的全局搜索能力。

3 边坡加固技术

3.1 常见边坡地质灾害。

滑坡、崩塌与泥石流是在高速公路边坡加固过程中常见的三大地质, 在重力作用下岩体沿软弱面向下呈现整体滑动的现象被称为滑坡, 一般由于坡脚具有较软的地基, 多发于雨水作用下高速公路边坡施工中, 因为人为作用的施工易导致山坡下部临空, 岩土在外界条件作用下被逐渐软化, 进而引发灾害。滑坡在通车时不确定性很大, 只要发生就会产生严重的损失。

崩塌, 一般是指岩土岩软弱面或裂隙产生脆性破坏的现象, 具有突发性与瞬时性的特点, 发生在高速公路施工与运营时会导致公路堵塞, 对物流运输与人们出行产生严重影响。

泥石流, 通常指泥沙等大量液相颗粒沿斜坡产生快速冲泻的现象, 多发于地质条件不佳的山区, 高速公路施工过程中主要通过避绕措施将灾害影响降至最低程度。

3.2 边坡加固处理技术措施。

边坡处理加固时要坚持简单、有效的原则, 根据实际情况采取有针对性地综合有效措施,

减载、加载反压、改良土质、支挡及综合加固等几种方式是比较常见的边坡加固方法。处理过程中要利用好自然条件, 对围岩状态进行顺应协调, 不仅能使边坡下滑阻力减少, 还能避免产生下滑的因素。

减载, 对边坡进行削头与削坡, 移除边坡上部附近某些范围内岩体, 使其总高度降低, 减缓边坡坡度, 使两方面的下滑力减少。减载分为主动与被动两种减载方式, 在开挖边坡前已实施的被称为主动减载, 在开挖过程中完成的被称为被动减载, 结合边坡附近环境进行实施, 一般地理环境与周边建筑物会影响削坡。加载反压, 在牵引式滑坡灾害中, 能够通过石跺的修建使抗滑土重增加, 进而使坡体实现稳定的效果。

排水, 滑坡体内的水采取地表与地下排水方式向坡体外一定范围引出, 使由于水作用引起的失稳减轻。截水沟可修建在坡顶与坡面用于表面排水, 使裂隙水压力影响边坡的不利之处尽可能减少, 该方式能使岩质边坡的稳定性快速提高。地下排水影响坡体渗透性能及输水能力等条件, 可将地下水位有效降低,

4 边坡防护决策

4.1 边坡分类。

边坡根据组成物质可分为岩质、土质及复合边坡三种, 不同边坡类型要采取不同边坡防护措施, 根据结构效应与完整性可将岩质边坡分为破碎岩质边坡、完整岩石边坡及受优势结构面控制边坡三种。土质边坡包括纯土质与类土质两种, 类土质边坡破坏具有土质与岩质两种边坡的特征。复合式边坡其上部一般为土质, 下部一般为岩质, 是一种在工程中比较多见的边坡。

4.2 边坡防护决策探讨。

公路边坡根据其破坏类型与防护标准可大致划分为五大类, 将不同边坡类型及高度的防护方式应用工程经验类比法等进行初步分类。再结合边坡类型采用有针对性的防护方式, 岩质边坡分类一般采取模糊综合评判方法, 土质边坡采取极限平衡及工程经验类比法, 类土质边坡根据岩质边坡进行模糊综合分类, 基于此基础进行定量分析, 对防护类型进行确定。复合式边坡能根据不同区域的坡体, 对各自区域的防护类型进行确定。

结语

在高速公路建设施工中, 要将边坡加固作为一项重要工作, 并采取积极有效的防护对策, 才能不断提高高速公路的建设施工质量。

参考文献

[1]赖志生, 吴建英, 马建勋, 等.散体结构岩质高边坡的开挖参数研究[J].岩石力学与工程学报, 2010 (24) .

边坡防护与加固 篇2

御林华府

边坡加固方案

御林华府

边坡加固支护施工方案

编 制：

审 核：

审 批：

编制单位：深圳市建业建筑工程有限公司

编制日期：2012年7月22日 深圳市建业建筑工程有限公司

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边坡加固方案

边坡加固支护方案

一、工程概况

御林华府工程由深圳是艺园投资发展有限公司开发建设。工程位于广东省深圳市南山区南头街与南光路交汇处西北侧。工程占地面积5749.67m2，总建筑面积约32509.00m2。拟建御林华府住宅楼为2栋高层建筑，地下2层，地上26~30层，地面以上高93.55米。

二、本方案共两部分：西侧临时边坡支护、南侧基坑承台开挖标高处的边坡支护

三、针对最西侧临时坡道的边坡支护

目前地下室施工到第五施工段，受现场场地限制，基坑最西端的进出场临时车道(B-A轴~B-F轴/B-1轴)为地下室施工阶段材料（包括钢筋，模板，混凝土车及输送泵，灰砂砖，沙石水泥等）进场的唯一通道，因此在地下室施工阶段需要将坡道临时占用，坡道部位的结构待地下室施工至±0.00后再进行施工，估计留置时间约3个月（裙楼施工至±0.000层、塔楼部分至转换层施工完成）。临时坡道见下图：

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边坡加固方案

目前坡道长度为25米，坡道面土方为回填杂土，坡道底部为砂质/粉质粘性土，顶端处高差有6米，待土方开挖至承台底部后高差将达到7米。为保证该边坡在3个月使用期间的稳定，防止日常使用及雨期冲刷塌方，需要将该处坡道边坡进行加固处理。

（一）临时加固支护施工方案：

为防止基坑第5段土方开挖阶段该边坡塌方，必须增加边坡坡脚的稳定性，稳住坡脚，边坡即处于安全状态，拟采用以下施工方案：槽钢深锚结合砼挡土墙支护。

1、将基坑垮坡处余留的散松土人工配合机械清除，坡道边坡做70度放坡。

2、采用挖机将5m长的［16槽钢压入边坡坡脚土层内，垂直锚入深度为承台底面以下1m，槽钢沿坡道边坡布置，间距200mm，槽钢上端采用水平钢管焊接连接，使槽钢连成一个整体。

3、槽钢背面绑扎钢筋网，Ф12@150，后支设模板，浇筑200厚C15混凝土挡土墙，高度1米，挡土墙插入Ф30PVC水管，间距1.5~2米，将边坡内积水引出，排入积水坑。

4、边坡下1/3高度范围水平打入长度2米的钢管2排，间距1米×1米，坡面上满铺φ4×80钢筋网片，与挡土墙钢筋连接，采用1:3水泥砂浆抹面覆盖，厚度为30~50mm。形成一个稳定整体支护结构，防止日常雨水冲刷。

5、整个边坡面布置Ф30PVC排水管，做为泄水孔，间距2~3米。

6、边坡下方布设沉降观测点，坡脚处设置2个，同位置边坡中部、顶部设置2个，观测点采用钢筋头制作，观测频率每天1次，做好记录，遇变形突变及时采取措施。

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边坡加固方案

（二）、做法见下图

A-A剖面边坡加固支护简图

AA深圳市建业建筑工程有限公司

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边坡加固方案

四、针对底板第5段南侧基坑围护结构下方承台开挖的支护方案

本基坑围护结构施工采用微型桩+锚索+砼腰梁的围护型式，支护底标高为-9.65米，而基坑周边承台土方开挖标高-11.65米，造成-9.65米至-11.65米的高度范围（共2米）支护结构缺失，无相关止水帷幕封闭，在土方开挖阶段易造成围护结构下方涌泥、涌水等，且基坑土质为粉质粘土，土性较差，遇水膨胀后易失稳造成塌方。故针对西侧基底围护结构下方的开挖面专项支护方案

（一）方案选择

参考本工程施工1段西侧类似问题的处理，在开挖面深度打入3~4米钢管后立模板并及时用沙袋填筑，必要处加大底部砼垫层厚度进行反压，并及时砌筑砖模，防止基底土发生“踢脚”或者涌泥坍塌等，见下图：

5002.95(-10.4)群桩承台砂袋1.44~1.29(-11.91~-12.06)多桩承台5001500钢管 间距@200内侧采用模板支撑-0.26~-0.41(-13.81`-13.96)加固部位深圳市建业建筑工程有限公司

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边坡加固方案

15006

说明：

1、砂袋中间缝隙采用砂浆填满；

2、开挖后尽快浇筑承台垫层砼；

3、打入钢管位置为砖模外侧；

4、图中标高括号外为绝对标高、括号内为相对标高。深圳市建业建筑工程有限公司

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边坡加固方案

五、安全措施

1、施工现场必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，坚持“管生产，必须管安全”的原则。建立安全管理生产责任制。

2、建立并认真执行安全交底制度，班前安全活动制度。

3、进入施工现场施工人员必须戴好安全帽，现场临时搭设的脚手架，支撑杆必须稳固。

4、土方坍落和滑坡是本工程最容易发生的安全隐患。在危险处设置醒目警示标志。施工过程中设专人对边坡进行监测。

5、施工前应提前做好防雨准备工作，遇雨天应停止施工，对施工用材料、机具及坡面进行覆盖防护，雨后复工须认真检查边坡情况。决定是否有必要采取措施，之后才能施工。

6、加强安全施工教育，预防措施等安全常识，以加强职工的自我保护意识。

7、基坑底下施工，边坡上严禁堆土和重物，堆卸建筑材料或机具设备。

8、以项目部安全生产领导小组，负责日常安全监督管理，发现问题，立即整改。

9、要求安全技术交底能根据各道工序施工作业的不同环境、不同特点等因素，有针对性的及时向基坑施工班组操作人员进行书面交底。

10、施工现场要做到及时清理，保持场容整洁，道路畅通。

11、施工期间严格遵守安全用电操作规程。

12、认真贯彻执行国家有关安全生产和文明施工的规定，确保支护施工的顺利进行。

13、安全监控：预加固施工期间设置专人对边坡进行安全监控。在裂缝的两侧设置定位点，每天定时对边坡变化情况进行不得少于两次测量，统计测量数据，跟踪边坡变化情况，如发现变形加剧必须停止施工，上报有关单位进行处理。

六、应急措施

高边坡防护工程施工与安全 篇3

一、建立健全的安全机制

进场伊始，就成立了由项目经理挂帅成立安全管理班子，专设安全项目副经理，专职安全巡查员。制定了较为详细的安全教育制度及施工规程，并采取了奖罚措施。主要抓住各个具体的作业班组，以班组长为主，负责当班作业人员的安全，同时强调工人上岗前的安全知识教育和培训，考核不合格者不予上岗。

二、多投入、保安全

为了确保安全生产，项目部不惜成本对安全保障物质进行投入。如凡有到高空架子上的作业人员，都必须配戴质量合格的安全带，特制解凉茶，相应缩短高温时的作业时间，在钢管脚手架周转不及情况下，优先考虑保证承重的立杆及加强连接的剪刀撑钢管，而从不以牺牲安全保障代价来赶生产进度，正是项目部对安全的投入，从而从物质上杜绝工伤事故的发生。

三、完善安全技术措施

1、钢管脚手架搭设

由于边坡高陡，脚手架采取从路基面搭起，一直搭设到山顶，这样钢管数量多，自重大，而且架上还要承担人员，跳板及各种机械设备操作等静、动荷载。这要求钢管脚手架一定要搭设牢固，这关系到整个边坡防护工程能否顺利进行施工的关键。为此，项目部专门召开包括搭钢管架子经验丰富的师傅参与的专题会议，研究解决这个难题，决定在传统的坡面双排脚手架基础上，在内外斜撑之间再立一根直立的立杆，立杆脚立于坚固岩石面或者是安置牢固木垫的坡面上，在依次与各层水平短插杆相交处均十字扣锁牢固，虽然此举要增加大量钢管及花费大量人工，但是，加立杆效果显著，使力有了良好的分载并传递到坡面的作用，使工程施工有安全可靠的支撑。作业人员在架上感觉更牢固，施工也更加放心、更安全。此外，项目部还另设一名专职架子安全管理员，随时跟紧刚搭设好的脚手架，检查钢管是否放平、稳、牢；扣件是否用正确，朝向是否正确；螺帽有没有锁紧，是否会滑牙；立杆是否会往外倾，脚是否立于坚固的垫板或岩石上，若发现有问题即时纠正。如果存在问题多则上报项目部并查时原因，追究相关人员安全责任。由于脚手架搭设安全方案正确，措施落实到位，管理抓得严，使这一高难度的脚手架搭设工作顺利地进行并完成，从而为顺利完成该高边坡防护工程施工任务提供了一个安全、可靠的平台。

2、防高空飞石或其他物件坠落

该工程除了坡高陡外，坡面岩体破碎，布满大小碎块石，也是安全生产的一大隐患。当高处碎石快速地砸到人时，伤害力难以预测。项目部除了针对职工加强防高空飞石及其他物件坠落的意识，强调必须戴安全帽，不只是在上班，包括在坡脚下走动也要戴外，还专门制定有针对性的安全措施并严格执行。首先，在每个作业班组架子下设置一层白色结实的安全网，这张网起两个作用，一是防止作业人员坠落，二是当作业人员作业时碰落坡面碎石块，起阻止大的碎石块掉下去，以免砸到下方交叉作业的班组人员或机械。每五层脚手架就设置一层绿色密目防护网，收集从安全网漏下的小飞石。项目部还规定专职安全巡查员要经常检查网有没有与脚手架绑牢固，有没有紧贴坡面，有没有被飞石砸破，网里的石块会不会太多了，发现问题马上解决，使坡面上的安全网，防护网时刻处于良好工作状态。

3、防人员坠落

高速公路边坡加固与防护技术研究 篇4

1 边坡防护与加固类型

1.1 边坡防护类型。

一般说来, 对于高速公路边坡防护的措施主要有两种, 一种是生物防护, 另外一种是圬工防护。首先, 生物防护技术就是在高速公路的边坡处栽种植被, 如草皮、树木等。这些植被可以有效地涵养水土, 保护公路边坡的稳定。其次, 圬工防护方法就是运用必要的工具来进行保护公路的边坡。常见的就是窗孔肋式护坡以及片石护坡等。

1.2 边坡加固的类型。加固类型主要有护脚墙、抗滑柱、抗滑墙、压浆锚柱、预应力锚索、排水固结等。

2 影响边坡稳定的因素

由于高速公路特殊的地理位置, 其稳定性受到很多因素的影响, 但是主要有两大类:一是自然环境;二是人为因素。

2.1 人为因素。

在高速公路的建设中, 由于施工人员的专业技能或者是综合素质低下等原因, 使得高速公路的建设存在着一定的不完善现象。对于建设材料的选择没有按照相关的规定进行;对于道路建设工作的性质认识程度不高;受到经济利益的趋势, 在建设的过程中偷工减料, 盲目地追求速度, 忽视了质量。在前期的设计中, 缺乏专业的设计人才, 有些技术上的工作没有按照要求完成。同时, 对于后期的养护工作做得不到位, 使得高速公路在使用中出现一系列的质量问题。

2.2 自然因素。

高速公路和普通的道路相比, 其车辆的形式数量较多, 其承载能力有限。而且, 高速公路要经过风吹日晒, 一些建设原材料在受到高温或是低温的情况下就会产生一定物理或是化学反应, 使得高速公路的质量受到一定的影响。同时, 公路的地形也很复杂, 地质也有很大的差异。自然环境对高速公路的影响程度较大, 又是无法避免的。所以, 就需要在高速公路建设的过程中, 严格按照施工的要求进行。然后要做好其加固和防护的工作。最后要做好后期的养护工作, 只有这样, 才能在一定程度上保证高速公路的稳定性。

3 各类边坡防护和加固要点及主要施工工艺

3.1 护面墙与片石护坡。

片石护坡是比较常见的一种加固技术。这种护坡技术在应用的过程中可以采用浆砌也可以采用干砌的方式。护面墙的厚度要远远厚于护坡, 抗推能力较强。这两种护坡方式的好处及时可以就地取材, 避免了材料的运输成本, 其施工工艺比较简单, 易于操作。但是, 存在的不足就是这两种护坡工艺的自重很重, 一些高地边坡无法应用。

3.2 菱形网格护坡。

菱形网格护坡实际上可以直接采取预制安装措施, 并且也可以直接采取混凝土现浇以及相应石砌措施, 在菱形网格之中, 还能够种植一定的草, 总体上来说, 施工工艺较为便利。该类型的防护措施本身实际并不能够保障边坡得以稳定, 仅仅只能够使用到填方施工中。

3.3 窗孔肋式护坡。

窗孔肋式护坡措施, 一般情况下都是使用浆砌片石以及片石形式的混凝土来做肋, 而其上的拱型窗台就必须要使用预制混凝土的方式来制作, 如此以来, 坡面之上所存在的水就能够向上排出, 并且还能够在窗内进行种草。

3.4 六角空心砖护坡。

六角空心砖护坡是利用预制混凝土进行安装的边坡防护形式, 在空洞内可以填土种草, 施工工艺比较简单, 但是成本高, 且会造成边坡排水不畅, 自重比较大, 厚度难以控制。

3.5 喷射混凝土护坡。

喷射混凝土护坡就是将添加外加剂的水泥浆注入地层以达到改变岩土的物理力学性质, 进行边坡的稳定。这种防护形式施工设备的简易, 占地面积比较小, 工期周期短, 地层加固的深浅可以自由控制, 但是对于加固的范围与状态难以检测。

3.6 抗滑柱。抗滑桩是用于防止边坡下滑或是处理滑坡的钢筋混凝土结构, 是具有较好抗滑作用的设施, 但是成本较高。

3.7 护脚墙和抗滑墙。

护脚墙和抗滑墙没有根本的区别, 只是在埋深与断面上有区别。护脚墙可以防护坡脚免受破坏与冲刷, 但是不具有抗推力。抗滑墙除了具备护脚墙的作用之外, 具有抗推力的作用。

3.8 排水固结。

排水固结主要被用于边坡表层的地下水较多边坡稳定, 主要方法有塑料排水管边坡、树枝状盲沟以及土质挖方边坡。

3.9 生物防护。

生物防护是实现可持续发展的一项重要的防护措施, 主要是通过种草、栽树等一些方法来对高速公路的边坡进行防护。这种方法可以有效的防止雨水对边坡的冲刷, 不仅可以防风固沙, 还可以保持公路旁的水土, 减少水土流失给边坡带来的影响。同时也能够保证生态环境的稳定。生物防护技术主要用于风化程度较大的岩质边坡。

3.1 0 预应力锚索。

预应力锚索主要是根据边坡高度与地质条件, 采用预应力锚索与全长粘结型锚杆对稳定性较差的挖方路堑边坡进行锚固的防护形式。

3.1 0. 1 施工原则。

对于高速公路来说, 其边坡的加固最重要的就是要做到稳定。采用先进的加固技术和防护手段, 做好边坡的排水设施, 对高速公路周围的自然景观进行综合利用, 同时也要做好公路两旁的绿化工作。对于不同地形和地势的高速公路来说, 在进行具体的加固时, 要采用不同的加固方法, 因地制宜。最终目的就是要保证高速公路的长期性和稳定性。

3.1 0. 2 施工要点

a.边坡施工要边开挖边加固, 不能开挖到底;b.根据工程立面图与设计要求, 在坡面上准确放置锚孔位置, 误差不能超过5厘米;c.采用干钻方式进行锚孔钻孔, 以保护边坡岩体的地质条件与孔壁粘结性, 并且实际的钻孔深度要比设计深度大30厘米;d.在钻孔的过程中, 要详细记录每个钻孔的钻进状态、地质变化以及地下水等状况;e.锚孔钻好以后要经过相关质监部门的严格检验以后, 才可以进行下一道工序;然后, 在锚束编束之前, 应该确认每一根钢绞线能够排列均匀, 剔除存在机械损伤与死弯的。

结束语

总而言之, 高速公路的边坡加固和防护工作是一项难度较大的工程。施工人员在实际的工作过程中要充分考虑到高速公路周边的地理环境和自然环境, 要做好一切的调查, 在对整个工程十分了解的情况下开始施工工作。同时要运用合理的加固方式和防护技术, 努力做好高速公路的加固工作, 保证其稳定性。

摘要：对于高速公路来说, 其边坡位置是非常重要的一个部分。对高速公路边坡的加固能够提高道路的质量, 促进交通的正常运行。因此, 对高速公路的边坡加固和防护技术的应用就变得尤为重要。主要通过对高速公路边坡加固与防护技术的深入探讨, 旨在给相关工作人员提供一定的借鉴, 为我国公路建设作出一定的贡献。

关键词：高速公路,边坡,防护加固

参考文献

[1]贾跃斌, 苏桂萍.高速公路边坡防护探讨[J].技术与市场, 2012 (6) .

[2]张晓芳.浅谈高速公路边坡防护[J].技术与市场, 2010 (3) .

边坡防护与加固 篇5

1 边坡生态防护的发展前景

边坡防护分为两类：一类是工程防护，另一类是生态防护。

工程防护主要是用在地质条件较差地段，为保持边坡稳定而采用的边坡防护措施，常见的防护措施有三合土抹面、喷混凝土、浆砌片石护墙、挂网喷锚、挡土墙、抗滑桩等。

在以往道路与铁道工程建设中，边坡防护对其稳定性考虑较多，通常采用单纯的工程防护，而对生态防护并没有引起足够重视，导致被破坏的植物得不到恢复，边坡与自然环境不相协调，视角比较生硬，不但缺乏美感，而且还会产生光声污染，甚至局部环境恶化。

生态防护主要是植物防护及植物与工程措施相结合边坡防护措施，它能有效地改善道路景观，营造生态环境，以实现边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合。

生态防护不仅有利于边坡的稳定，而且还可恢复植被，吸收噪音，减少太阳辐射，净化大气污染，调节局部小气候等特点，这种防护方式越来越受到重视，同时也是边坡防护发展的必然趋势。

2、边坡生态防护的基本原理

边坡生态防护技术是基于生态工程学、工程力学、植物学、水力学等学科的基本原理，利用活性植被材料，结合其他工程材料在边坡上构建具生态功能的护坡系统。

通过生态工程自支撑、自组织、与自我修复等功能来实现边坡的抗冲蚀、抗滑动和生态恢复，以达到减少水土流失、维持生态多样性和生态平衡及美化环境等目的。

一般认为生态防护的主要作用机理是植物根系对边坡土体的三维锚固作用。

植物的垂直根系穿过坡体浅表的松散风化层，锚固到稳定层，起到锚杆作用。

在土壤表层及下覆风化残积层中盘根错节的根系，可视为三维加筋材料，可增加土体的凝聚力值。

另外，植被的`蒸腾作用对地下水系的影响，以及微生物对土体的自我调节功能也对边坡防护起着不可忽视的作用。

3、边坡生态防护的主要类型

植物生态护坡已经在公路、铁路、河道等边坡工程中使用，其主要类型有以下几种：

3.1人工植被

人工植被主要有人工撒草籽、人工铺草坪和花格草皮以及人工栽种灌木等方式，这种方法操作方法十分的方便，同时在工程造价投入上相对也比较低，但是这种方法施工效率并不是很高，在工程建设的过程中不具有良好的适应性，在施工的质量和效果方面也不尽如人意。

这种方法一般应用在面积比较小、坡度也不

是很大的土质或者砂土类的边坡当中。

3.2植生带

这种方法通常就是将植物的种子夹在无纺土工织物和天然的纤维垫中间，从而使其直接贴在边坡表面的一种绿化的方法。

这种方法的优势就是植生带当中能够设置草种或者是肥料，在施肥均匀性方面有比较明显的优势，草种和肥料也不是十分的容易移动，植生带在使用的过程中能够体现出非常好的饱水性能，此外还能防止水分对草种的冲刷作用。

草种在播撒的时候出苗的效果比较好。

在很短的时间之内就可以发挥其积极的作用。

施工中比较节省时间，在操作的过程中也比较方便快捷，可以按照实际的需要对植物进行剪裁。

其也存在着一定的不足，它在施工中对铺设的要求比较严格，应用的范围十分有限，适应能力并不是很强，这种方法比较适合使用在坡度较小，平整度较好的边坡当中，这种方法当前在北方的边坡绿化和水土保持工作中具有非常好的应用效果，但是在南方的边坡生态防护工程当中并没有得到广泛的应用。

3.3.液压喷播

液压喷播通常是借助喷呀喷播及来对草坪植物的种子、肥料以及稳定剂进行均匀播撒的技术，这种技术的优势是施工十分的方便，同时其速度比其他的技术更快，草坪的均匀性较强，工程施工中投入相对较小，同时可以在很大的范围之内加以应用。

3.4网带工程

这种技术通常是将种子、肥料和土壤等多种物质装在纤维网或者是金属网袋当中，之后要将其固定在边坡的表面，从而实现绿化功能的技术。

这种方法的优势是其使用的范围比较大，同时具有非常好的适应性，但是其也存在着一定的缺点，其成本投入子昂对较高，施工中对技术的要求也比较严格，比较适合使用在土石边坡和岩质边坡当中。

3.5框格工程

这是一种圬工防护措施与生态防护措施相结合的方法，它采取在边坡上砌筑、装配一定形状的混凝土(或其它具有一定强度的工程材料)框格，然后在框格内堆填土或土袋来进行绿化。

该方法框格形式主要有：方格型、拱形型和人字型等。

施工顺序为平整坡面框格施工回堆填土或土袋撒种子或铺草皮前期养护。

优点是抗冲刷能力较强;缺点是施工较繁琐。

适合于坡度较陡的土质和易风化的岩质边坡。

3.6客土种子喷播工程

采用湿式喷枪，通过压缩空气将植物种子、肥料、土壤和水的混合物洒布在边坡表面上，形成1～3cm厚的植被层，再在上面洒布一层乳化沥青或铺设无纺布以减少雨水冲刷并延缓土壤中水分的挥发。

客土种子喷播工程一般多与金属网或土工网张拉工程组合施工。

该方法优点是应用范围广、适应性强、施工效率较高;缺点是成本高、施工较繁琐。

适合于各类土壤成分少、土壤硬度高的挖方边坡。

目前该方法在国内也得到了研究和应用。

3.7植被型多孔混凝土护坡

该技术的研究始于20世纪90年代中期，是在多孔混凝土的孔隙中填入种籽、保水剂、有机质和肥料等的混合物，然后浇水促使植物发芽。

该方法施工顺序是清坡坡面填入培养土层安装植被混凝土试件填充试件间接缝砂浆养护。

该技术的特点是坡面结构稳定，造型美观、规整，同时具有很好的环境效益。

缺点是施工复杂，造价较高。

该方法适用于风化岩石、坚硬岩石边坡，经适当简化也可用在土质边坡或平地。

4、结语

在道路和铁道边坡生态防护中，其最为重要的一个目的就是要在保证边坡稳定性的前提下对植被进行保护和修复，我国这项技术发展的时间并不是很长，总体上来说还有很多不成熟的地方，所以需要不断的改进和完善，只有这样，才能更好的促进我国的生态建设。

参考文献：

[1]吕恒华，刘涛.公路路堑边坡水土保持措施效果探讨[J].中国水运(下半月刊).(09)

[2]吴红艳，杨丽明.道路与铁道工程中的地质灾害评价[J].山西建筑.(02)

[3]李五夫.地下铁道工程测量的主要工作内容和技术方法[J].黑龙江交通科技.(08)

[4]谭少华，汪益敏.高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考[J].水土保持研究.(03)

边坡防护与加固 篇6

摘 要：我国在工程建设领域对边坡的加固形式和技术已经日趋成熟，新技术、新材料的应用为工程建设提供了越来越多的便利，工程质量、安全生产及经济效益也是工程设计和施工中必须考虑的重要因素，传统边坡支护形式中，多采用钢筋网片对边坡支护起加筋作用，一般采用工厂预制网片进行现场安装，或现场人工绑扎，钢筋网片材料重量大，受人力限制很难一次进行较大面积施工，边坡上对网片固定困难，网片制作、安装工艺人工成本高，质量不易控制。用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅的土工格栅可以克服钢筋网片上述的缺陷，经济效益明显，为以后的边坡支护体系的设计、施工提供了一种新的选择。

关键词：土工格栅；钢筋网片；施工技术；经济性；对比

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0139-02

1 力学性能研究分析

1.1 钢筋网片力学性能试验设计

为确保试验结果接近现场实际网片加工质量，在同一合格焊工采用电熔焊接的钢筋网片上截取网片节点不少于3组，每组3个试件；一字形搭接点焊不少于3组，每组3个试件。以抗拉试验形式进行评定，试验结束以焊点破坏或母材达到极限抗拉强度为依据。钢筋网材料选用HPB300φ8，网格间距20 cm× 20 cm。实验结果，见表1。

以上试验结果均为焊点先受到破坏而结束。在试验过程中，采用十字形的节点焊接的试件受力条件比较复杂，除产生较大的抗拉强度破坏特性外还有很大的力矩作用。采用一字形的节点试件受力方向比较单一，以极限抗拉强度破坏为主，产生的力矩作用对试验结果的影响可以忽略。

1.2 钢筋原材料力学性能试验

钢筋原材料力学性能试验结果，见表2。

十字型节点破坏展现出力学各向异性特性，破坏时的最大应力和强度均低于单方向受力破坏应力及强度，选取其所能承受的最大应力及抗拉强度为基础数据进行分析，既能保证现场钢筋网所能承受的最大荷载，也能为下步选取合适的格栅材料提供依据。通过钢筋原材的力学性能试验数据可以看出，焊点破坏时的抗拉强度已和屈服强度极为接近，所以用一字形焊接抗拉极限应力平均值18.43 kN和极限抗拉强度平均值 366.66 MPa作为基础数据匹配土工格栅力学参数进行对比较为合理。

1.3 土工格栅力学性能

选取三种不同规格土工格栅其理论力学性能，见表3。

钢筋网片与土工格栅力学性能对比分析，钢筋网片每延米破坏时的拉伸力为18.43 kN×4个节点=73.72 kN/m；TGDG8080型土工格栅的每延米拉伸屈服力≥80 kN/m。说明在材料强度上，土工格栅有替代钢筋网片的可行性。

2 施工工艺对比

2.1 钢筋网加固边坡施工

①施工流程：钢筋网加工→边坡开挖→基面清理→人工铺设钢筋网→固定网片→喷射混凝土

②网片制作及安装过程：一般钢筋网片材料采用HPB235或HPB300的直径6～10 mm的热轧圆钢，在工厂人工电阻焊接制作或在施工现场的边坡上人工绑扎。国内多采用工厂预制到现场进行安装的施工方法，网片加工、运输、铺装均受一定条件限制，每平米直径8 mm的钢筋网片重量为3.16 kg，大面积铺装时，工人劳动强度较大。没片网片需要进行搭接不少于一个网格，材料浪费大。安装过程中，工人立于边坡之上有很大安全风险。

2.2 土工格栅加固边坡施工

①施工流程：边坡开挖→检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→喷射混凝土

②格栅安装：在平整的边坡上，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于 10 cm。用人工或机具张紧格栅，力度要均匀。土工格栅成品到场，根据边坡坡长，一次性铺设到位，每平方米重量0.6～1.1 kg，大大方便工人施工操作，铺设速度快，一定程度减少安全威胁。

3 经济效益对比分析

钢筋网片加固边坡施工工艺，其成本包括钢筋原材料费用、加工费用、安装费、运输费用等组成。土工格栅施工工艺，其成本包括原材料费用、安装费及运输费用等。经调查分析，每平方米的网片成品成本在6～7元；TGDG8080土工格栅的材料费用同样在6～7元。两种材料的成本费用几乎相当，但在安装的成本上，钢筋网片重量大，搭接铺设的材料损失大，人工成本远远高于土工格栅的安装成本。

4 结 语

通过在材料力学性质、施工工艺及施工成本方面进行的研究，说明土工格栅在基坑边坡加固，隧道边仰坡及其他需要进行土坡等结构的支护措施上有一定的优势，为工程设计、支护材料及工艺选择上提供一定的依据，可以将此类高密度聚合材料进一步在工程建设中加以推广，提供社会经济效益。

参考文献：

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[5] 张学利，方自伟.喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用[J]，建筑安全，

高等级公路路基边坡的防护与加固 篇7

公路路基边坡的质量和状态能否持久而稳定、能否经得住各种因素的影响而不损坏, 通常用边坡稳定性来评价。边坡的地质条件、水文条件、地形地貌和新构造运动等自然因素是对边坡稳定性起决定作用的关键因素, 而地下采掘、开挖坡脚、人工削坡等人类的工程活动对边坡稳定性负有重大影响。路基边坡稳定性 (或状态改变及损坏) 是上述因素综合作用的反映, 边坡稳定性和各种因素构成一个相互联系、相互影响的整体、其中任何一个因素的改变往往会诱导其它因素改变, 进而引起边坡原有稳定状态发生改变。

1 路基边坡损坏形式及特点

路基边坡在自然条件下的损坏, 有多种形式和各自的特点。

1.1 滑坡

部分岩 (土) 体在重力作用下沿着一定的软弱面 (带) 缓慢地、整体地向下移动, 一般分蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定等三个阶段。

因下伏岩层压缩, 边坡沿岩 (土) 体内较陡的结构面发生整体下坐 (错) 位移, 称为坐 (错) 落。组成边坡的岩 (土) 体常不发展为连续的滑动面, 而顺着边坡方向发生塑性变形, 则称为倾倒。

1.2 崩塌

整体岩 (土) 块脱离母体、突然从较陡的边坡上崩落下来, 并顺着边坡猛烈翻转、跳跃, 最后堆积在坡底, 称为崩塌。悬崖陡坡上的个别岩块突然下落, 称为坠落的岩块或危石。

1.3 剥落

边坡表层岩 (土) 体长期遭受风化, 在冲刷和重力作用下岩 (土) 屑 (块) 不断地沿着边坡滚落、堆积在坡底, 即为剥落。

2 路基边坡的防护与加固

2.1 边坡防护与加固的基本要求

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, 选用适当的工程类型或采取综合措施, 以保证公路路基的稳定, 并不要随意取消或减少必要的边坡防护工程措施。

在不良的气候和水文条件下, 对粉砂、细砂与易于风化的岩 (土) 石边坡以及黄土类边坡, 均宜在土石方施土后及时防护。

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, 在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和水泥混凝土预制板等, 以抵抗水流的冲刷和淘刷。

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。

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。

2.2 坡面防护

2.2.1 种草及铺草皮

种草和铺草皮防护适用于边坡稳定, 坡面冲刷轻微, 且宜于草类生长的土质路堤和路堑边坡, 用以防止表面水土流失、固结表土、增强路基的稳定性。铺草皮的方法常用的有平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮和卵 (片) 石方格草皮等四种形式。

选用草籽应注意当地的土壤和气候条件, 通常以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密的多年生草种为宜, 最好采用几种草籽混合种植, 使之生成良好的覆盖层。

2.2.2 植树

在路基边坡上合理地植树, 对于加固路基有良好的效果。也可和种草、铺草皮配合采用, 使坡面形成良好的防护层。植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡, 有利于及早成林, 起到良好的防护作用。

植树的形式可以是带状或条形, 也可以栽成连续式。植树防护除选用适合当地土壤和气候的树种外, 还应注意保持树间合适的距离。

2.2.3 抹面与捶面

易于风化的岩石 (页岩、泥岩、泥灰岩和千枚岩等) 软质岩层的路堑边坡防护, 可用混合材料抹面。对易于冲刷的边坡和易风化岩石坡防护可用混合材料捶面。

抹面或捶面的边坡坡度不受限制, 但不能承受荷载和土压力, 故要求边坡必须是稳定的、坡面应该平整干燥。

抹面用混合料有石灰炉渣混合灰浆、石灰炉渣三合土或四合土, 以及水泥石灰砂浆等。捶面用混合料有水泥炉渣混合土、石灰炉渣三合土或四合土等。

为了防止抹面表面开裂、增强抗冲蚀能力, 可在表面涂以软化点稍高于当地气温的沥青保护层。抹面和捶面防护工程应经常检查, 发现裂缝、开裂或脱落应及时灌浆修补。

2.3 冲刷防护

公路路基和边坡的冲刷防护技术设施包括护面墙、干砌片石、浆砌片石、水泥混凝土预制块和土工织物等。

2.3.1 护面墙防护

为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡, 免受大气因素影响而修建的墙, 称为护面墙。护面墙多用于风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质页岩、千枚岩及其它风化严重的软质岩石, 以防止继续风化。

护面墙有实体式、孔窗式、拱式和助式等。实体式护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡:孔窗式护面墙用于坡度小于1:0.75的边坡, 孔窗内可采用捶面 (坡面干燥时) 或干砌片石;拱式护面墙用于边坡下部岩石较完整而需要防护上部边坡或通过局部软弱地段;边坡岩层较完整且坡度较陡时可采用肋式护面墙。

护面墙除自重外, 不承受其它荷载和墙后的压力。因此, 护面墙所防护的挖方边坡陡度应符合极限稳定边坡的要求。

2.3.2 干砌片石防护

较软的土质路基边坡因雨水冲刷会发生泥流、拉沟与小型溜坍, 或有严重剥落的较质岩层边坡, 周期性浸水的河滩等均可采用干砌片石防护。

单层干砌片石护坡的厚度一般为0.15m, 双层铺砌护坡的上层为0.25~0.35m、下层为0.15~0.25m。铺砌层的底面应设垫层, 其材料通常用碎、砾石或砂砾混合物等。

2.3.3 浆砌片石防护

路基边坡小于1:1的土质或岩石边坡的坡面防护采用干砌片石不适宜或效果不好时, 可采用浆砌片石护坡。若与浸水挡墙综合使用, 以防护不同岩石和不同位置的边坡, 可收到较好的效果。

浆砌片石护坡的厚度一般为0.2~0.5m, 用于冲刷防护时根据水流速度大小或波浪大小确定, 最小厚度一般不小于0.35m。采用浆砌片石护坡时应在路堤沉实或压实后施工, 以免因路堤的沉降而引起护坡的损坏。

2.3.4 水泥混凝土预制块防护

在选择设计路基边坡冲刷防护类型时, 有些地区缺乏片石、块石材料, 此时可选择水泥混凝土预制块防护。它比浆砌片石防护能抵抗较大的水流速度和波浪的冲击 (其容许水流速度在4~8m/s以上、容许波浪高度可在2m以上) , 还能抵抗较强的冰压力。

水泥混凝土预制块可制成边长不小于1m、厚度大于6cm的方块, 并配置一定的钢筋。为了减小水流或波浪对预制块的冲击与上浮力, 在预制板块时可留出整排的孔眼。

2.3.5 土工织物防护

土工织物是由高分子合成纤维制成的一种新型建筑材料, 广泛应用于公路工程中的排水、过滤、分隔、加固和防护等。就防护而言, 土工织物能减轻或分散传递到被保护材料上的应力和应变, 或用于表面防护--设置在岩土上的土工织物, 防止土体表面受到诸如气候、轻交通荷载等作用的损害, 或用于界面防护--设置在两层材料之间的土工织物, 防止其中一种材料受到另一种材料的集中应力作用或承受更大应变而带来的损害。

用土工织物加固公路路基边坡时, 应修建在承载能力较高的路基边坡上:首先在清理好的原地面上摊铺织物, 靠着临时挡土横板倾倒填筑材料, 并振动压实到层厚的一半。在此阶段, 前面上半层铺放铺筑材料并把后面织物折叠过来, 然后填完整层材料并压实。最后将临时活动模板安放在修筑层之上的前末端, 开始修筑另一层。

摘要：本文主要是介绍了高等级公路路基边坡的防治与加固的方法。

边坡防护与加固 篇8

1 工程概况

连霍高速公路郑汴洛巩义段高速公路位于巩义市境内,路堑高边坡高约60 m,一级边坡高15 m,由高5 m的浆砌片石护面墙(1∶0.25)和高10 m的边坡(1∶0.75)组成;其他各级边坡每10 m设一个平台,设计坡率为1∶0.75。

2 工程地质情况分析

2.1 岩层岩性

岩层岩性为侏罗系中统张河组(J22),地表覆盖第四系(Q4)。侏罗系中统张河组(J22)为紫红色、暗紫色中厚层泥岩、粉砂质泥岩,局部夹厚层石英砂岩。前者岩石,具泥质结构,岩质软弱。后者具粉、细砂结构,岩质较坚硬。地表覆盖第四系(Q4)主要为坡积层及滑坡堆积层,厚度为1 m～3 m。

2.2 地质构造

发育三组节理,节理面平直、稍粗糙,闭合～张开,局部张开宽数厘米,最大达20 cm,部分夹泥。

2.3 水文地质条件

地下水埋深大,受大气降水控制,地表水渗透补给地下水,季节性变化很大。边坡岩体节理、裂隙发育,透水性较好,在有集中降水的情况下,岩体会形成暂时局部富水带。

2.4 物理地质现象

物理地质现象主要表现为滑坡、岩体风化、岩体卸荷。

3 边坡稳定性分析

3.1 按极限平衡法对边坡进行稳定性分析

由极限平衡理论:

令m=1→θ=60.8°,从理论上讲,当坡角为60.8°时,土体处于临界平衡状态,坡角大于60.8°时,土体处于不稳定状态,本路段边坡坡角均达到80°以上。

3.2 边坡防护与加固的必要性

该边坡为一顺向坡,坡体岩质软弱,而且边坡岩体节理、裂隙发育,岩体松动变形导致节理、裂隙张开,在有集中性降雨的情况下,地表水大量下渗,将恶化岩体的力学性质,促使边坡向不利于稳定的方向发展变化。削坡后边坡的工程状态处于极限平衡状态,必须对边坡进行加固和防护处理。

4 边坡综合治理措施方案

4.1 预应力锚索加节点锚杆框格梁处理措施

预应力锚索:在开挖边坡第二、四台设预应力锚索及承压梁。锚索长度第二台为25 m,第四台为36 m,锚固段长度不小于5 m;以进入完整基岩为准。承压梁为C30现浇混凝土梁,列距5 m,梁宽0.8 m,厚0.6 m,底面嵌入坡面岩体0.2 m,坡底面找平。承压梁主筋为ϕ22,箍筋ϕ10。梁上锚索间距4.5 m,上、下两根锚索分别距梁端1.75 m。节点锚杆框格梁:在开挖边坡第一、三、五、六台采用节点锚杆框格梁护坡。框格梁采用菱形布置,梁间距水平方向为3.5 m,竖直方向为4.05 m,每16 m设置一道沉降缝。框格梁采用C20现浇混凝土梁,截面为35 cm×40 cm,埋入坡面以下不少于15 cm。梁交叉处加节点锚杆,节点锚杆孔径为110 mm,长度为10 m～12 m,节点锚杆主筋为ϕ32 mm螺纹钢。锚杆及节点锚杆框格梁施工应与同级坡开挖、修坡同时进行,待锚索框架预应力张拉后进行下一级土石方开挖,以免边坡面长时间不防护,产生新的滑坡,造成更大的施工困难,影响施工进度。

4.2 预应力锚索施工流程

施工流程:施工准备→锚孔钻造→锚索锚杆制安→锚孔压浆→承压梁及框格梁→锚索张拉→封锚→验收。

4.3 预应力锚索施工工艺

1)锚孔钻造。

钻孔直径110 mm,锚孔倾角为20°。钻孔设备采用YM160步履式潜孔钻机,钻孔工艺采用偏心钻。由于坡面岩层破碎,在破碎岩层中采用套管跟进钻孔,钻过破碎岩层后,钻锚固段时,停止套管跟进,并根据岩性及完整性确认通过破碎层至稳定地层中,有足够的锚固长度后终孔(锚固段嵌入基岩长度不小于5 m)。最后用高压风或高压水洗孔。

2)锚索制作。

选用直径15.24 mm,强度1 860 MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线,延伸率不小于3.5%。采用5ϕ15.24的钢绞线组装,锚固段钢绞线设计成菱形(枣核状)。自由段采用三道防护措施,即钢绞线上涂防锈漆,用PVC套管隔离,再用水泥砂浆裹护。

3)预应力锚索张拉。

设计拉力:锚索设计张拉力700 kN,每孔5ϕ15.24预应力钢绞线。锚索张拉力与锚固力:锚索采取分步张拉,每孔5根整体分步张拉,分5级按设计荷载700 kN的25%,50%,75%,100%和110%进行施拉,每次持荷时间2 min～5 min,最后一级持荷稳定观测10 min以后按设计要求锁定,锁定后48 h内没有出现明显的应力松弛现象,即可进行封锚。

4)压浆。

采用孔底压浆的方式,压浆材料为M40纯水泥浆胶结,水灰比0.4～0.5,水泥为普通硅酸盐P.O42.5R。

4.4 其他防护处理措施

1)护面墙。

一级边坡底部设置高5 m,宽1.25 m,坡率1∶0.25的浆砌片石护面墙防护。

2)网格骨架植草。

在框格梁之间和框格梁与承压梁之间的坡面采用植草防护。

3)碎落台。

每10 m边坡设置一个碎落台,宽2 m,采用浆砌片石防护。

4.5 排水处理措施

1)截水沟,急流槽。

为了避免山体地表水、雨水侵刷松散岩体引起坡体滑坡,需在坡面上方5 m处设置浆砌片石截水沟,在坡顶汇水处设边坡急流槽兼做检查梯。急流槽每40 m～50 m设一道。每级平台设排水沟将水汇集于急流槽或截水沟、边沟。

2)排水孔。

a.泄、排水孔:在一级护面墙上设5 cm×10 cm泄水孔,间距2 m×2 m交错布置,墙后设20 cm厚反滤层。b.排水平孔:在边坡利于地下水富集的坡面处,布设平孔排水,孔口高出边沟顶面0.5 m,纵向间距5.0 m,孔的水平夹角为5°～10°,孔深15.5 m,排水管采用ϕ100 mm广式透水软管(酌情套硬管),排水管长度15 m,管身按一定的间距交错设置渗水孔,管的端头及管体采用滤网或土工布做反滤层。

5 结语

该高速公路路堑边坡坡面高陡,岩性为红软泥岩,岩体破碎,土体松散,其局部塌滑变形和破坏严重,根据该高边坡岩层的特征和边坡变形规律,采用预应力锚索加节点锚杆框格梁进行工程整治,达到安全可靠和经济合理的目的,并为治理此类岩层路堑边坡病害探索一种新的防护加固模式和治理思路。

参考文献

边坡防护与加固 篇9

随着社会生产力和科技的发展,边坡加固技术得到了飞速的发展,使得边坡加固技术与工程材料之间的关系也日趋紧密,贵州交通建设通过多年的工程实践,逐渐总结出一系列针对不同路段、不同地质条件边坡的加固处理措施和方法。贵州地形以山地、高原为主,广泛存在高山、深谷地形,存在岩溶、滑坡、崩塌、岩堆等不良地质现象,地质条件极为复杂,因此贵州的高速公路建设不可避免地遇到大量边坡问题。如贵阳至新寨高等级公路,耗资200万元以上进行处治的边坡就有35处。在众多的边坡问题出现后,如何进行边坡加固和防护已成为西部地区高等级公路修筑的关键技术问题,如何在边坡处理中同时考虑保护和恢复自然生态环境,使用新材料、新技术的研开发显得尤为重要。

1 边坡加固防护工程

防护工程一般用于浅层和浅表层边坡加固,它同地表排水工程一样,是边坡加固中普遍使用的加固技术。防护工程是针对可能出现的隐患而采取的辅助性工程手段,是防治路基病害、保证路基稳定、保护生态平衡的重要设施,是公路工程的重要组成部分。边坡防护的首要任务是防水,目前边坡防护主要有两类,一类是植物防护,一类是工程防护。主要材料为植物或植物种子、混凝土、钢筋、土工织物、片块石和一些基质混合材等。植物防护包括植草、铺草皮和植树等等;工程防护包括封面、护面墙和挂网喷射混凝土等等。

1.1 植物防护

植物防护即边坡绿化技术,是随着高速公路建设和生物技术的发展而逐渐形成的一项新兴综合技术。它是通过各种种植手段,绿化高等级公路裸露坡面,使植被迅速覆盖,恢复其生态功能,保持水土,避免雨水对坡面的冲刷和侵蚀,绿化、美化公路环境,同时,改善行车条件,降低噪音,眩光,振动和吸尘。贵州地形地貌特征复杂,是典型的喀斯特岩溶地形,公路建设非常困难,大部分要开挖山体,给公路沿线的原生植被造成极大的破坏,严重到影响了生态环境和路域景观,造成水土流失,使得高等级公路路域的绿化,美化和植被恢复成为高等级公路建设的一个重要部分。作为先进的快速绿化及独特的生物护坡新方法─喷播绿化技术,已广泛应用于高速公路,铁路,城市水土保持等斜坡绿化防护工程中。根据栽种植物方式和培土方式的不同,植物防护有多种,除用在土质边坡上的种草、栽草、铺草皮和植树等防护技术外,现在还发展了用在石质边坡上的种草技术,即厚层喷射基材护坡等。

1.2 工程防护

对不适宜植物生产的土质填、挖方边坡或风化严重节理发育的岩石路基边坡,以及碎(砾)石土的挖方边坡等,只能采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型很多,有护面墙防护、干、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成的材料防护等。各种防护均有其优、缺点和适用条件,一般说除锚杆和挡土墙外,其它各种防护皆不承受荷载,所以只要边坡稳定,即可根据适用条件选择使用。

1.2.1 封面

封面包括抹面、捶面、喷砂浆、喷射水泥混凝土等形式。(1)抹面防护。对于易受风化的软质岩石,如页岩、干枚岩等的路堑边坡,长期暴露在大气中很容易风化剥落而逐渐破坏,因而常在坡面上加设一层耐风化表层,以隔离大气的影响,防止风化。常用的抹面材料有各种石灰混合料灰浆、水泥砂浆等。抹面厚度一般为3~7cm,可使用6~8年。为防止表面产生微细裂缝影响抹面使用寿命,可在表面涂一层沥青保护层。(2)捶面防护。捶面与抹面防护性质相近,其使用材料也大体相同。为便于捶打成型,常用的除石灰、水泥混合土外,还有石灰、炉渣、粘土混合的三合土与再加适量砂粒的四合土。一般厚度10~15cm,捶面厚度较抹面厚度要大,相应强度较高,可抵抗较强的雨水冲刷,使用期约8~10年。(3)喷砂浆和喷射混凝土防护。喷砂浆和喷混凝土防护适用于易风化软岩、裂隙和节理发育、坡面不平整、破碎较严重的石质挖方边坡。对于这些边坡抹面、捶面就难以奏效,故应采取机械喷射水泥砂浆或水泥混凝土加固。喷浆或喷混凝土可以防止坡面进一步风化、剥落,同时可促使裂隙间破碎石块得到砂浆充填而加固。由于水泥砂浆和水泥混凝土均具有很高的强度,因而可以收到较好的防护效果。喷水泥砂浆混凝土强度不低于M10,厚度宜5~7cm。喷水泥混凝土强度不应低于C15,厚度宜10~15cm;在喷射过程中应添加速凝剂促使早凝固。施工时需要专用喷射机械设备,并在坡面上每隔2~3m交错设置泄水孔,对大面积坡面防护还应设置伸缩缝。喷浆防护适用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡。重点工程或高速公路、一级公路,宜选用喷射混凝土防护。喷射混凝土厚度宜为10cm,当岩石表面凹凸明显时,可增至15cm。封面防护应间隔2~3m交错设置泄水孔,孔径为0.1cm。大面积坡面上的封面,应设置伸缩缝,伸缩缝间距:对抹面及捶面不宜超过10cm,对喷浆及喷射混凝土不宜超过20cm。

1.2.2 护面墙

护面墙是采用浆砌片石(块石)结构,覆盖在各种软质岩层和较破碎的挖方边坡,使之免受大气影响而修建的墙体,以防止坡面继续风化。在缺乏石料的地区,也可以采用现浇水泥混凝土或用预制混凝土块砌筑。混凝土强度不应低于C15,砌筑用砂浆强度不应低于M5,寒冷地区不应低于M7.5。护面墙除自重外,不担负其它荷载,也不考虑承受墙后的土压力,因此护面墙必须建在符合稳定边坡要求的地段墙体应设泄水孔,并每隔10~15m设一道伸缩缝(或治降缝)。护面墙可分为体式、窗孔式、拱式等类型,应根据边坡地质条件合理选用。窗孔式护面墙防护的边坡不应陡于1∶0.75。窗孔内可采用干砌片石、植草等辅助防护措施。窗孔宜采用半圆拱型,高2.5~3.5m,宽2~3m,圆拱半径为1.0~1.5m。拱式护面墙拱圈可采用强度M10的水泥砂浆砌块石,拱跨宜为2~3m,拱高视边坡下面完整岩层高度确定。拱跨大于5.0m时,拱圈应采用混凝土结构。

1.2.3 干砌片石护坡

干砌片石防护适用于土质、软岩及易风化、破坏较严重的填、挖方路基边坡,以防止雨水、雪水流冲刷。干砌片石应使用不易风化的坚硬岩石。常用的干砌片石结构分单层铺砌和双层铺砌两种,单层铺砌结构厚0.25~0.35m,双层铺筑下层厚0.15~0.25m,上层厚0.25~0.35m。为防止坡面土层被水流冲出和减轻漂浮物的撞击压力,应在干砌防护下面设置碎石或砂砾构成的垫层(反滤层)。垫层一般厚度为0.1~0.2m,在一定条件下,也可以用土工织物代替。干砌片石坡脚应视土质情况设置不同埋深的基础。

1.2.4 浆砌片石护坡

浆砌片石防护也是高速公路建设中常用的工程防护方法。浆砌片石是用水泥砂浆将片石间空隙填满,使砌石成为一个整体,以保护坡面不受外界因素的侵蚀,所以比干砌片石有更高的强度和稳定性。浆砌片石护坡采用的水泥砂浆强度一般为M5,受水流冲刷或寒冷地区应提高为M7.5或M10。所用的石料应是不易风化的坚硬岩石或大块卵石厚度为0.25~0.5m。护坡底成面设厚0.1~0.15m的碎石或砂砾组成的垫层,在一定条件下,也可以采用与垫层等效的土工织物代替。砌石护坡应每隔10~15m设置宽2cm的伸缩缝(或沉降缝),并留泄水孔。干砌或浆砌片石防护在不适于植物防护或者有大量开山石料可以利用的地段最为适合。砌石防护的材料易得,施工工艺简单防护效果较好,因而在高速公路的边坡防护中得到广泛应用。

1.2.5 水泥混凝土预制块护坡

在石料缺乏的地区,路基边坡可以采用水泥混凝土预制块防护,如混凝土板,菱形或六角形混凝土块等。预制块的混凝土强度不应低于C15,在严寒地区不应低于C20。预制块厚度不应小于6cm,板块边长宜采用0.4~0.6m,当边长大于0.6m,应配置构造钢筋。预制块护坡面下应设置碎石、砂砾垫层或土工织物,垫层厚度为:干燥边坡10~15cm;较湿边坡15~25cm;潮湿边坡25~35cm,当坡面土的粒径分布曲线上通过率为85%的颗粒粒径大于或等于0.074mm时,可以用反滤效果等效于碎石或砂砾为了降低工程成本。

1.2.6 锚杆铁丝网喷浆或喷射混凝土护坡

锚杆铁丝网喷浆或喷射混凝土护坡适用于坡面为碎裂结构的硬岩或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。锚杆应嵌入稳定固基岩内,锚固深度应根据岩体性质确定,锚杆间距宜为1.0~1.5cm。锚杆直径宜为16~32mm,锚杆孔深应比锚固深度深20cm。锚孔插入钢筋后即压力灌注1∶3水泥砂浆,使坡面与基岩连成整体。铁丝网宜采用直径2mm,的普通镀锌铁丝制成,网孔尺寸为20~25cm,也可以用高强度聚合物土工格栅代替铁丝网。

1.2.7 挂网

挂网一般用于抗风化能力较强的、岩面易碎、出现小量岩崩的岩质边坡。锚杆应嵌入稳定固基岩内,锚固深度应根据岩体性质确定,锚杆间距宜为1.0~1.5cm。锚杆直径宜为12~18mm,锚杆孔深应比锚固深度深20cm。锚孔插入钢筋后即压力灌注1∶3水泥砂浆,使坡面与基岩连成整体。铁丝网宜采用直径10mm的普通浸塑铁丝制成,网孔尺寸为5cm左右,也可以用高强度聚合物土工格栅代替铁丝网。铁丝网的使用年限一般为8~10年。

1.2.8 柔性防护

柔性防护是以钢丝绳网作为主要构成部分并以覆盖和拦截两大基本类型来防治各类斜坡坡面地质灾害的柔性安全防护系统技术。(1)钢绳网主动防护系统。主动防护系统系以柔性钢绳网覆盖在有潜在危岩落石的坡面,其纵横交错的φ16纵横向支撑绳与4.5m×4.5m正方形模式布置的锚杆相联结,支撑绳构成的每个4.5m×4.5m网格内铺设一张4m×4m的LX/08/300型钢绳网,每张钢绳网与四周支撑绳间用缝合绳缝合联结并进行预张拉,从而提高地表危岩体的稳定性,阻止崩塌落石的发生。主动防护系统属柔性轻型防护系统,不会增大坡面荷载,有利于坡体稳定;能适应各种地形条件,且不破坏坡面现有形态。(2)被动拦网。该系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网,整个系统由钢丝绳网和格栅、固定系统(锚杆、拉锚绳、基座和支撑绳)、减压环和钢柱四个部分构成,系统的柔性主要来自于钢丝绳网、支撑绳和减压环等结构,且钢柱与基座间亦采用可动连接以确保整个系统的柔性匹配。

1.2.9 土工合成材料防护

土工合成材料是近年来出现和新型工程材料,在高速公路建设中已得到应用,其中路基排水和路基防护工程中使用比较广泛。如用土工织物代替砂石材料作反滤层,在植物防护中用土工材料作为植生带带基;在喷浆和喷混凝土中,用土工格栅替代钢筋网等。土工格栅是工厂生产的岩土工程材料,其原料为高强度聚合物聚乙烯,经热压成型,具有强度高、质量轻、耐腐蚀特点,是新型的路基、路面加固和边坡防护材料。在使用土工合成材料作边坡防护当中,目前主要还是用于土质边坡防护。它和植草相配合效果较好。

1.2.1 0 框格防护

框格防护可采用混凝土、浆砌片(块)石、卵(砾)石等做骨架,框格内宜采用植物防护或其它辅助防护措施。土质或风化岩石边坡进行防护时,可采用预制混凝土砌块或栽砌块或栽砌卵石、干砌片石等做骨架框架防护;对较陡、深挖方边坡,宜采用现浇混凝土或浆砌片(块)石做骨架。骨架宽度宜采用20~30cm,嵌入坡面深度应视边坡土质及当地气候条件确定,一般可为15~20cm。方形框格尺寸宜为(1m×1m)~(3m×3m),圆拱的直径宜为2~3m。采用框格防护的边坡坡度顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固。加固条带的宽度宜为40~50cm。框格防护应根据防护目的,防护地点的坡面状况及工程地质条件选择框格类型。

(1)预制框格工程。将在工厂预制好的混凝土、钢铁、朔料、金属网网格在边坡上装配成不同形状,用锚或桩固定后,框格内堆填借土或土袋进行植被工程,或填塞大粒石等石料进行施工,常与客土喷播工程或种子洒布工程及直接铺草皮等方法联合使用。网格形式有正方形、菱形、拱形、主肋加斜向横肋或波浪形横肋以及几种几何图形组合而成,框格及横肋宽0.4~0.6m,主肋宽一般1.0m左右,框架间隔2.5~3.5m。这种方法广泛用于高等级公路的路基边坡及隧道进出口边坡防护工程。

(2)连续框格工程。连续框格工程类与预制框格工程相似,但通常都是在边坡上设置模板,安装钢筋,浇注砼,或挖沟安设钢筋喷入沙浆等,框架浇注点是连续的,常与岩体绿化工程或土袋植被工程联合使用,适用于有边坡崩塌危险,框格除上述预制框格提到的几种框格形式外,还可以根据需要设计一些趣味性图案,减少边坡砌体的单调感。

(3)混凝土砌块框格护坡。混凝土砌块框格护坡适用于防止坡受雨水侵蚀,避免在土质坡面上产生沟槽,一般适用于1∶1.0的边坡。混凝土砌块框格厚度,挖方边坡为15cm,填方边坡为1~12cm。积雪寒冷地区,在土质易冻胀变形的路段,应尽量避免使用,仍须采用时,边坡坡度稍大缓于1∶1.25,并在框格的交点处,打入0.5~1.0m长的固定桩或钢筋。现浇混凝土框格护坡适用于风化比较严重的岩石边坡和坡面稳定的较高、较陡边坡。设置框格的方法有在坡面上开槽设置及坡面上直接设置两种。框格交点处,应根据边坡状况设置固定桩或锚固钢筋。砌块的混凝土强度等级采用C25,砌块高15cm,埋于土中10cm,外露5cm,空心部分植草绿化,拱圈、拱柱采用C25水泥混凝土分块预制,厚5cm,宽30cm,立砌于坡面上作为砌石部分。骨架拱外部分则用M5浆砌片石砌筑,拱圈以内植草。砌石拱视边坡高度可设单层拱或双层拱,路肩至拱顶和拱柱底到坡脚均留50cm,全部砌石加固。喷射混凝土框格护坡,适用于地面凹凸不平且裂隙多的岩石边坡以及需早期防护的边坡。

(4)浆砌片、块石、卵(碎)石框格护坡。浆砌片、块石、卵(碎)石框格护坡适用于防止边坡受雨水侵蚀在土质坡面上产生沟槽,保护框格内的植物在生长初期不受雨水侵蚀,一般适用于较缓和稳定边坡。各种砌石防护不论是干砌、浆砌、护面墙等,均可以采用中间透空的形式,如拱形、窗形、方格形等。其周边用砌石铺砌,而中间部分则在原坡面上植覃、铺草皮(对土质边坡)、干砌(对松软破碎岩石边坡)等。这种做法既可以节省工程费用,还能美化路容,所以只要边坡条件允许,应尽量采用。

2 结束语

边坡加固是西部地区公路建设中的常见问题。根据边坡工程地质条件的不同采用因地制宜的加固形式。边坡加固防护是一项系统工程,很难用某一种措施彻底解决问题。一般来说,对任一边坡工程实际加固,都会用到上述边坡加固技术的两种或多种,这些加固技术几乎应用了各种类型的土木工程材料,常用材料有钢筋混凝土、混凝土、片石、锚杆、钢筋、铁丝网、水泥砂浆、植物等,随着技术进步,一些新型材料,如玻璃纤维等,也将在边坡加固中得到应用。

参考文献

[1]高速公路丛书编委会,高速公路路基设计与施工,北京:人民交通出版社,1998,8.

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[5]交通部第二公路勘察设计院主编,公路设计手册《路基》(第二板),北京:人民交通出版社,1996,5.

[6]孔祥金、张云仙,土工织物在公路上扩大使用的现状,网站下载.

[7]陈志源、李启令主编,土木工程材料,武汉工业大学出版社,2000,8.

[8]陈忠达编著,公路挡土墙设计,北京:人民交通出版社,2001,8.

[9]吴科如、张雄主编,建筑材料,上海:同济大学出版社,1999,4.

边坡防护与加固 篇10

关键词：公路边坡,生态防护,根系加固机理

公路沿线的植物不仅能美化和恢复当地自然生态环境,还具有较好的护坡的功能。植物护坡适用于土质边坡和破碎岩体边坡。近年来,国内外学者分别采用数值模拟、相似材料模拟以及工程量测动态信息处理等方法在植物护坡机理方面进行了大量的研究工作,但从目前取得的成果来看仍处于探索阶段。

1 边坡生态防护的功能

1)再造被破坏的生态环境。2)防止水土流失。3)调节和净化空气,保护自然环境。4)降低噪声。5)美化路容和减轻视觉疲劳。

2 边坡防护中植物的加固机理

本文拟从植物根系的力学效应和茎叶的水文效应两个方面来阐述岩体边坡防护中植物的加固机理,见图1。

2.1 植物根系的力学效应

1)水平浅根坡面加筋作用。草本植物的根系在土壤中盘根错结,使边坡表层土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料,根系的这种构造以网兜的方式将土颗粒粘结并牢牢固定起来。作如下假定:将草本植物根系视为带预应力的三维加筋材料,随着单位体积中根系数量的增加,土体的抗剪强度也随之提高。根据摩尔—库伦强度理论,植物根系的加筋作用增加了土体的凝聚力c值,使其破坏线向上平移了Δc,另外根系的张拉可有效限制土体的侧向变形,使σ3增加为σ3+Δσ3,从而使摩尔圆向右平移了Δσ3,如图2所示。Δc,Δσ3的大小与根系的密度、强度及土体性质有关。根据1993年Shields和Gray在美国加利福利亚洲所做的相关试验,根的面积比率(简记为RAR)随深度的变化曲线如图3所示,由图3可知:面积比率随着深度的增加而迅速减小,在1.2 m深度以下根的含量已经很小,水平断面上面积比率一直很小,表明大部分的根是水平伸展的侧根。不同的植被的根其强度大小与植物品种、生长环境、季节、根的生长方位和根的直径等有关,并且差别非常大。

长安大学的杨晓华和王文生等人通过对有根和无根的砂土、黏性土的三轴剪切对比室内试验证实了植物的浅层根系加筋的力学效应。试验结果表明:对于砂性土的φ值变化不大,而粘聚力c值却急剧增大为2.5倍～4.0倍;对于黏性土的c,φ值均有所增加,为0.25倍～0.40倍。

2)垂直深根边坡锚固。国内外对植物护坡的机理是基于垂直深根的短锚杆作用与植物水平根的加筋作用。假设土体的自然容重为γ,根与土之间的静摩擦系数为μ,地表下面h1-h2深度处所有直径大于1 mm的根段均参与抗拔力计算,可推导出h1-h2深度区间的根系提供的最大抗拔力为:

其中,根的平均半径沿深度z方向的分布函数为R=P(z);根的数目沿深度z方向的分布函数为N=Q(z),函数P(z)和Q(z)的确定可采用现场量测并通过拟合数据而得到。

2.2 植物茎叶的水文效应

1)降雨的截留、减弱溅蚀作用。当植被覆盖率较高时,网状交错的植被茎叶使降水不能直接降落在边坡表面而沿着叶系下落,因为叶面的脉络对水滴有分割效应,可使水滴逐渐变小。经过叶系对雨水的缓冲作用后,雨滴分散后动能和体积均大为减小,对地表的冲击力也大为减小。由于雨滴有一定的质量和加速度,根据动能定理,雨滴下落时会产生一定的能量打击裸露的坡面,使土壤的结构发生分离、破裂并溅起。假设一个质量为m的雨滴从距地面h1的高空降落,在不考虑空气阻力的情况下,若无植物覆盖雨滴到达地表的能量为:

若地表有植被层,且植被层距地表为h2,当雨滴落到植物上时其能量被植物茎叶的缓冲作用所消耗,假设雨滴再次被分散为n个质量近似相等的若干小雨滴,此时每个小雨滴到达地表时的动能为:

对于草本植物的覆盖层可以近似的认为h2=0,此时雨滴到达地表时的动能E2=0,从而认为植被茎叶基本上消除了雨滴的溅蚀作用,起到有效地防止坡面冲刷的作用。

2)抑制地表径流作用。坡面土体被冲蚀的主要动力来自于地表集中径流。冲蚀的强弱取决于径流流速的大小和径流具有的能量。草本植物呈丛状生长,能够有效的分散和减弱径流对土体的影响,通过阻截径流和改变径流的形态,使径流在草丛间迂回流动。设径流流程为L,流速为V,则径流历时为T可得:

径流在草丛间的迂回流动增大了流程(L+L1),由于径流被分散和阻截,又减慢了流速(V+V1)。由此可知坡面覆盖草本植物可以有效减缓径流流速、分散流量、增加雨水的下渗,枯枝落叶层的存在加大了坡表面的粗糙度,也有阻挡、分散水流的作用。

3)茎叶的蒸腾作用。植物通过光合作用与蒸腾作用,可以吸收一部分水分。植物根系通过吸取土壤中的水分,可使得土壤中的水分减少,孔隙水压力降低甚至变为负值。孔隙水压力降低的同时可增强土体的抗剪强度,对保持边坡的稳定性较为有利,此外,植物的根系还具有向水源丰富的部位生长的特性。

3 结语

从植物根系的力学效应和植被的水文效应两方面分析了植被在生态护坡中的加固作用,坡面植物虽然具有同锚杆等相类似的功能,但不应该简单地把其力学增强效果同锚杆等的加固效果相类比。因为植物是活的生命体,它与自身生活的环境相互作用、相互影响,形成一个开放的系统,具有自我发展、自我适应的特性。植物根系对边坡加固能力明显,生态护坡将是今后边坡防护的重点

参考文献

[1]方华.植被护坡现状与展望[J].水土保持研究,2004,11(3):21-23.

[2]王文生,杨晓华,谢永利.公路边坡植物的护坡机理[J].长安大学学报(自然科学版),2005,25(4):26-30.

[3]王瑞钢,闫澍旺.降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析[J].中国公路学报,2004,17(4):25-30.

[4]彭佑勇.公路边坡生态防护技术探讨[J].山西建筑,2009,35(8):296-297.

边坡防护与加固 篇11

关键词：高速公路,高陡边坡,稳定性,防护加固,预应力锚索框架梁

1 工程概况

湖南某高速公路K90+190～K90+450段, 左侧边坡由连续三个坡面构成, 总长为260 m, 最高点距路面高差88.6 m, 属于高陡边坡。根据地质详勘资料, 山体内存在断层破碎带, 采用直线滑动面法对该边坡的稳定性进行了计算和评价, 表明边坡开挖后处于不稳定状态, 必须对坡面进行特殊的加固处治。本工程加固方案采用了钢筋混凝土框架梁加锚索、锚杆结构体系进行加固。根据动态设计的原则, 在施工前进行锚索拉拔试验和评估, 对现场开挖及钻孔全过程进行跟踪监控, 通过掌握现场第一手资料, 完善设计, 调整施工工艺, 保证了设计和施工的质量, 使该边坡加固工程达到了预定效果, 确保了坡面稳定性。

2 边坡地质条件及岩体分析

K90+190～K90+45段边坡山体构造断裂带上, 山脊较窄, 山坡较陡, 坡角一般30左右, 坡残积层厚度不大。出露地层约2.5 m～13.2 m, 强风化带约2.9 m～12.5 m, 风化强烈, 组织结构多已破坏, 裂隙成交错状发育且为泥质填充。中风化带约2.1 m～17.6 m, 岩体裂隙发育呈交错状, 岩面多被铁、锰质渲染, 部分裂隙已被石英呈细脉状充填胶结;主要裂隙产状顺坡发育, 倾角约为20°～30°, 有断层泥或断层角砾发育。微风化带裂面多被石英呈细脉状充填胶结, 部分裂隙被铁、锰质渲染, 主要裂隙产状顺坡发育, 倾角25°到30°。工点内无地表水体分布, 地下水主要为松散堆积层中孔隙水和基岩孔隙裂隙水, 主要由大气降雨补给, 明显受季节性影响。虽然工点水文地质条件简单, 岩土含水性弱, 但由于皆位于斜坡地带, 边坡上部汇水面积大, 雨季大量地表水下渗, 软化土、石界面及岩石风化接触面, 极易造成边坡失稳滑塌。根据以上边坡的地质条件及岩体分析, 可以确定工点的主要工程病害为潜在的滑坡, 滑面有土石分界面、岩体风化接触面、断层破碎带。

3 高速公路边坡力学稳定性分析

边坡力学稳定性验算采用直线滑动面法, 最小稳定系数可由下式求得:

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式中:a0——参数; a0=2c/γH;

c——边坡土体的单位粘聚力 (kPa) ;

γ——边坡土容重 (kN/m3) ;

H——边坡的竖间高度 (m) ;

β——边坡的坡度角 (°) ;

f——边坡土体内的摩擦系数f=tgϕ;

ϕ——土体内磨擦角 (°) ;

m——边坡斜度系数 (横、纵) 。

K90+240断面是本工程高陡边坡的典型断面 (见图1) , 以此作为计算断面进行边坡力学稳定性验算, 具体计算过程如下:

参数取值:c=15kPa ϕ=25° γ=19kN/m3

边坡横向长:5×2+7.5+10×3+8+2×7=69.5 m

边坡纵 (竖) 向h:10 m×6+8=68 m

m=69.5/68=1.02

a0=2c/γH=2×15/19×68=0.023

f=tgϕ=tg25=0.466

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计算结果说明该处边坡处于不稳定状态, 必须进行加固处理。表1为边坡力学验算的参数及结果 (这里仅对K90+240断面进行验算, 其余断面验算不再详述) 。

4 边坡加固处治措施

完善的地表截、排水系统可以防止地表水大量下渗, 坡面设置泄水孔可排除坡体内裂隙水, 从而改善边坡的稳定状况。本边坡截水沟设在距坡缘5 m位置处, 每级平台设平台排水沟, 截水沟及平台排水沟中的水通过急流槽引入路基边沟。坡面设泄水孔, 沿路线走向间距6m, 呈梅花型布设, 长短交错。

K90+190～K90+290段左侧边坡坡率由下而上分别为1∶0.5;1∶0.5;1∶0.75;1∶1;1∶1;1∶1;1∶1, 平台为2 m。坡面防护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ级采用锚索格子梁。K90+290～K90+450第Ⅰ、Ⅳ级采用锚杆格子梁, 第Ⅱ、Ⅲ级采用锚索格子梁, 锚索孔径Φ130, 为6Φ15.24钢绞线, 设计拉力730kN, 其余设计形式与K90+190～K90+290相同。

4.1 预应力锚索拉拔试验

在锚索施工前, 进行了锚索拉拔试验, 试验采用9Φ15.24钢绞线, 钻孔直径ϕ130, 灌注浆为M30水泥砂浆。试验共作两组, 其中一组锚固段位于中风化岩中, 另一组位于微风化岩中, 见表2, 自由段长要求≮5 m。通过锚索拉拔试验可以知道锚索在破坏时的极限拉力值, 并根据该试验数据分析锚索的设计及锚固长度是否安全可靠, 锚索拉拔试验结果见表2。

注:表中括号内数字为实际锚固段钻孔深度。

试验结果表明6根锚索均因断丝而破坏, 锚索未被拔出, 锚索断丝拉力均小于锚索抗拉标准值, 断丝拉力最小值为2 096 kN。

本边坡预应力锚索 (8Φ15.24) 设计拉力为960 kN, 设计安全系数为2, 考虑安全储备后, 预应力锚索设计拉力为960×2=1 920 kN, 该值小于拉拔试验中最小断丝拉力2 096 kN, 证明预应力锚索 (8Φ15.24钢绞线) 拉力能达到设计要求。由于锚索未被拔出, 说明设计锚固长度足够。最小锚固长度可由下式反算得出:LC=TC/πDτ

式中:LC——有效锚固长度;

TC——锚索设计拉力kN;

D——锚索钻孔直径m;

τ——锚固段周边的抗剪强度MPa;

τ——的取值:硬质岩 1.2 MPa～2.5 MPa;软质岩 1.0 MPa～1.5 MPa;风化岩0.6 MPa～1.0 MPa。

4.2 试验锚索计算 (以S-1为例)

TC取断丝拉力2 147 kN;τ取1.2 MPa;D取0.13 m

则LC=2 147×103/3.14×0.13×1.2×106=4.38m<8m

计算结果均小于设计锚固长度, 说明按设计施工偏于安全。

5 预应力锚索框架梁施工技术要点

高边坡地段先后进行了两次地质钻探, 基本查明了岩石的岩性、结构和断层破碎带的分布状况。在边坡开挖及锚索钻孔施工过程中, 仍继续对现场地质情况进行详细记录和观察, 进行动态设计以使设计符合实际地质情况。K90+221.2～K90+250.4段通过钻孔记录就进一步查明了断层破碎带距坡面的深度和厚度, 根据这一实际情况对原设计的锚索长度进行了加长, 保证了埋设在破碎带以下的锚固长度达到设计要求, 破碎带情况见表3。

施工流程见图2。

结合施工工艺流程, 该边坡防护加固工程主要施工技术及施工中的优化措施如下:

(1) K90+190～K90+450段第一级边坡开挖后, 大部分出露的基岩良好, 钻孔记录资料也显示破碎带埋藏较深, 坡脚稳定, 取消了原设计的锚杆挡墙, 边坡直接刷坡到水沟顶部, 避免了工程浪费。

(2) 高边坡的开挖和防护严格按照开挖一级锚固一级和间隔钻孔的要求施工, 由于刚开挖的边坡有潜在滑坡危险, 必须密切注意观察边坡的活动变化。在开挖K90+340附近的第一级边坡后不久, 就发现平台开裂约1 cm, 此段边坡有大面积滑塌危险。针对这一情况立刻采取灌浆封闭裂缝, 打临时锚杆加固的措施, 稳定了边坡, 根据出险地段位于两个坡面交界处, 地表水及下水丰富的情况, 加设了山谷排水沟, 加密了泄水孔, 从而避免了事故的发生。

(3) 锚索施工工艺方面也进行了部分改进。原设计注浆为两次灌浆法, 先通过钢花管灌注锚固段, 在锚索张拉后再通过软管补充灌注锚固段和自由段。两次灌浆法在实际施工中不易控制, 容易造成注浆管堵塞等弊端。为简化锚索制作和加快注浆施工, 在保证注浆质量的前提下采用了一次灌浆方法。注浆方法改成一次注浆后, 取消了锚索自由段与锚固段间的止浆环, 锚索自由段涂抹黄油套上PVC管, 管口直接用胶布缠绕密封防止浆液流人。

(4) 锚索架线环采用现场加工, 即环绕长8 cm的钢管纵向焊上7个钢耳, 在钢耳之间架线, 代替原设计的圆形架线环。注浆管采用承压能力为20 MPa的橡胶软管替代原设计钢花管并贯穿在锚索中央。注浆所用的水泥砂浆配合比经现场反复的调整试验, 最终确定水泥、砂、水的配合比为1.0∶0.5∶0.44, 浆体强度达到20 MPa以上, 注浆压力控制在0.6 MPa左右。注浆从钻孔底部开始, 边注浆边拔管, 拔出速度由要求的注浆压力控制, 一次性注完锚固段和自由段。在注浆结束时稳压15 min～20 min, 使注浆充分。二次注浆改成一次注浆, 简化了工序, 大大提高了施工速度, 收得了良好的效果。

(5) 锚杆的张拉与锁定:该锚索加固边坡防护采用高强度、低松弛钢绞线, 钢绞线标准强度为Rby=1 860 MPa。锚索张拉控制力为520.8 kN, 超张拉10%。锚杆的张拉, 其目的就是要通过张拉设备使锚杆杆体自由段产生弹性变形, 从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制, 一般要求如下:①张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能, 从而使得它具备除可能张拉配套锚具外, 还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能, 做到一项多用;②张拉前对张拉设备进行标定。对于1 000 kN以下的千斤顶, 可用2 000 kN的压力机标定, 标定的数据与理论值误差应小于2%;③安装锚夹具前, 要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中, 夹片安装要整齐, 裂缝要均匀, 理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板, 在限位板上用千斤顶预拉, 每根预拉一定荷载后, 再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等;④张拉前, 必须待锚固段、承压台 (或梁) 等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉, 同时必须把承压支撑构件的面整平, 将台座、锚具安装好, 并保正和锚索轴线方向垂直 (误差<5°) ;⑤张拉应按一定程序和设计张拉速度 (一般为40 kN/min) 进行。正式张拉前进行二次预张拉, 张拉力为设计拉力的10%～20%。正式张拉荷载要分级逐步施加, 不能一次加至锁定荷载。

6 施工监测

边坡防护加固工程完工后, 在K90+190～K90+320左侧边坡共设置10个观测点。观测方法是沿用原平面和高程的控制点, 采用索佳210全站仪对观测点的进行坐标和高程测量, 锚杆张拉锁定后第一个月内每日观测1次;2个月～3个月内每周观测1次;4个月～6个月内每月观测3次;7个月～12个月内每月观测2次;12个月以后每月观测1次。在观测过程中, 如出现异常, 应立即进行检查, 处理完毕后, 方能继续观测。观测成果及时整理, 第一年内的观测成果将作为工程验收的资料。经长时间观测, 各点累计坐标变化均未超过7 mm、5 mm, 边坡处于稳定状态。

7 结语

综上所述, 本高速公路在高边坡防护工程中大量使用预应力锚杆, 较好的防止了高边坡不稳定岩层、土层的滑移, 对边坡的长期稳定提供了很好的保证。由于这种技术大大减轻结构的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定, 具有显著的经济效益和社会效益, 因此目前在工程中得到极其广泛的应用。 [ID:5028]

参考文献

[1]CECS22-90, 土层锚杆设计与施工规范[S].

[2]SL212-98, 水工预应力锚固设计规范[S].

[3]GB50086-2001, 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[4]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社.