公路高边坡防护监控和治理

2022-09-22

各种不同等级的公路是国家的经济建设发展的重要基础设施。公路边坡的稳定性关系到路基的施工质量以及公路安全运营。然而, 在公路建设中频繁发生的滑坡事故, 特别是山区公路, 高填方和深挖作业较多, 同时也涉及到更多类型的公路护坡技术, 使得公路高边坡防护监控和治理技术也越来越多地被业内所关注。

1 公路高边坡失稳的主要因素

1.1 水的侵蚀作用力

边坡内的水通过以下方式造成了高边坡失稳: (1) 通过某些物理作用和化学反应, 影响到了边坡充填材料和孔隙水压力, 从而改变了充填材料的原有强度。 (2) 岩层间静水压力作用减少了其表面有效正应力, 无形中增加了表面沿剪切强度潜在的损害。 (3) 由于水对土壤抗剪强度所造成的影响, 降低了土壤抗压强度。当出现季节性降雨或突发性暴雨, 会造成地下水位的急剧变化。此时, 公路建设中形成的开挖面成为了水的高渗透区。若高渗透区接近边坡位置, 岩质边坡的坡脚的负荷接近破坏的临界点, 只要稍稍增加水压力就足以导致边坡失稳。所以, 在初春冰雪融化期和夏季暴雨期间, 地下水位大幅上升, 也是高边坡最易受到损害的时期。

1.2 边坡的岩层性质

在岩质边坡地段, 高边坡的稳定在很大程度上取决于岩石断层面的数量和性质。边坡岩石地质特点和物理力学性能直接影响了失稳破坏的程度, 并且是决定破坏形式、空间分布关键因素。当岩体结构断层面影响沿剪切面对岩层间的凝聚力和摩擦作用力时, 应该严密观察岩体断层面的剪切破坏程度。在边坡结构不连续面地段和岩质边坡的方向和角度, 对有任何可能影响损害到边坡稳定性的各种因素必须尤为细心注意。

1.3 时间因素和渐进式破坏

公路高边坡的自重较大, 随着时间的推移边坡会发生蠕动和流动现象。在这一过程中, 边坡本身极易受到渐进式破坏。因此, 设计必须考虑考虑到岩质边坡的强度会随着时间的推移发生一些衰减。在工程设计施工时, 要重点关注边坡的分析和设计必须满足短期的稳定和长期稳定的共同要求。这是关系到公路的长期使用效果非常重要的一点。在公路滑坡灾害中, 有很多滑坡是由于流变量长期积累的结果。

2 高边坡防护监控措施

高边坡防护就是保护边坡表面, 将降水、日照、温度、风力和其他自然资源的破坏影响力降到最低, 以提高边坡稳定性。因此, 公路网络建设中对各类干、支线公路的边坡防护都是非常重要的一项工作。边坡防护监控工程, 主要包括植物防护和工程施工技术方法防护。当路基建设施工或已完成时, 应及时保护边坡的稳定性。

2.1 植物防护

植物防护方法一般通过铺种草坪、种植灌木 (树) 的方式, 利用生物植被覆盖的作用, 使发达植物根系能够有效保护边坡和路基免受降水和地表径流的侵蚀作用, 从而起到边坡加固保护的效果。植被根系可紧密结合土壤, 再加上植物的根和根相连, 使表层不同深度的土壤紧密结合形成一个强大稳定层, 有效地稳定了土壤, 制止侵蚀和崩溃。此外, 植物还可以美化环境和改善视觉效果, 缓解行车时的疲劳感。在使用这一方法时, 应根据工程时当地气候、土壤、湿度和其他因素的条件, 选择易于生存和保护的经济植物物种。铺种草坪的保护方法适用于各种土质边坡, 基层的厚度应约10厘米。草坪规格的大小视具体情况而定, 以确定选择草带或块状草坪。植物铺种的形式有平铺、堆叠或网格形。从边坡的基层向上铺钉, 最好以尖木 (竹) 桩在山坡上的对草坪进行固定。植物种子应均匀分布已经清理好的边坡土壤中;在较为陡峭的边坡可以尝试将种子和肥料的有机质泥坡喷射在边坡表面。最重要的是加强日常养护管理, 以确保植物的生存率。灌木 (树) 的保护方法适用种植在土坡, 种植方法按既定的设计要求操作。应注意施工季节, 选择的树木应耐寒、耐旱、易于生存的物种。规范规定, 高速公路、一级公路边坡上严禁种植乔木。

2.2 工程施工技术方法防护

2.2.1 框格防护

这一技术用混凝土、砂浆片 (块) 石头和其他材料, 形成具有骨架的边坡, 改善表面粗糙度系数, 减缓水流速度。为了审美需求, 可以将框格设计成不同的方块形状:六角形混凝土砌块、拱形浆砌片石、麦穗形浆砌片石等。这种方法除了对路基边坡有一定的保护作用, 还可以起到某种程度的美化效果。框格镶嵌技术在边坡槽设置建设过程中有一定的施工困难程度。目前, 仅在互通式立交地区和公路重要景点附近使用。

2.2.2 抹面防护

当公路的路基位置较低时, 可以采用抹面防护技术, 并且适当混合掺入草籽, 可以发挥边坡保护作用与绿化效果

2.2.3 喷浆保护

在易于风化的边坡地段, 坡面经常产生裂缝和节理发育不佳的现象, 使得岩质边坡可能是不完整的。此时, 应对边坡尝试喷浆保护技术进行适当的防护。其主要作用是封闭岩质边坡上的裂缝, 以防止地面径流的侵入, 从而阻止裂缝中水产生侧向压力, 进一步加剧风化, 保护斜坡不会发生崩溃。在施工过程中, 为了防止水泥混凝土因收缩硬化作用而导致的裂缝和剥落的现象, 在喷射混凝土之前, 一般要先通过螺栓固定菱形金属网或高强度土工格栅在斜坡上, 然后才开始其它作业。

2.2.4 挡土墙保护

这种方法主要是为了应对各种软质岩体、较为松散的开挖边坡以及易受侵蚀边坡。修建挡土墙能有效预防坡面侵蚀, 防止三类坍塌事故, 也是最常用的边坡保护形式。护面墙除自重外, 不担负其他荷载, 也不承受墙后土压力。在我国大多数山区公路边坡防护工程中, 挡土墙形式使用得更多, 而且墙面大多为实体结构。在高边坡防护工程中, 可根据岩石风化和地质特征的具体情况, 采取半防护和全面防护形式。由于自然降水沿坡面聚集在坡脚时对坡脚的冲击最大, 因此要特别注意对挡土墙对坡脚的防护。

3 高边坡失稳治理措施

3.1 排除深层地下水

3.1.1 渗沟排水

高边坡渗沟主要用于及时疏导边坡周围的泉水或上层积水, 减轻水流对坡体的冲刷, 尽量保持坡体干燥。边坡渗沟之间的距离分布取决于水的流速、边坡的土壤性质和其他因素, 通常情况是在6米~l0米之间。渗沟宽度大致为1.2米~1.5米, 深度则要根据的边坡土壤潮湿程度确定。当边坡出现滑坡时, 滑坡土体推力较大, 且破坏范围广, 应采用抗滑挡土墙和支撑渗沟的联合治理结构。支撑渗沟的建筑深度 (高度) 一般应小于10米, 宽度控制在在2米~4米。如果滑坡处有丰富的深层地下水时, 可以在垂直于地下水流方向设置截水渗沟, 以切断地下水对滑坡体造成的影响。为了便于维修和清理渠道截水渗沟都比较深而长, 并在每隔30米~50米或转弯处设置检查井。

3.1.2 隧道排水

隧道排水主要用于引排或截流滑坡面附较为集中的深层地下水。这个方法主要好处是隧道所排地下水流量可以不受控制。但是隧道施工工程量较大, 主要应考虑易于施工和维护和投资成本。

3.1.3 平孔排水

平孔排水方法具有施工方便、施工时间较短、节省材料和劳动力等诸多优点。在施工时, 平孔的位置和数量应考虑地下水的分布和地质条件。平孔孔径大小的一般与水流量无关, 可以在数毫米至100毫米上以, 但平孔倾斜度应不少于10%。

3.2 锚固技术

岩土锚固是一个将受力拉杆植入滑坡体内部的技术。这一技术充分发挥岩土自身能量, 大大提高了岩土自我稳定功能, 有效降低了滑坡体重量, 节约了施工材料, 并能可靠确保安全性和稳定性显示。基于锚固技术的众多优点, 已经被广泛应用于岩石土壤加固工程之中。根据是否施加了预应力可以分为预应力锚杆 (索) 和非预应力锚杆 (索) 。整个预应力锚杆 (索) 分别由从锚头、锚杆体和锚固体构三部分组成。预应力锚杆 (索) 在边坡治理工程主要应用在边坡加固、边坡挡土墙施工、滑坡体治理工程中。

3.3 土钉

土钉技术主要边坡土壤挖掘和边坡稳定的施工技术。之所以称其为“土钉”, 是对被置于边坡土壤与间距更密集的细长杆的形象比喻。土钉通常为钢筋或钢管, 材料外面包裹水泥砂浆或者是水泥净浆体。土钉的主要原理是, 土钉与周围的土壤紧密接触形成组合体, 在土壤条件发生变异的条件下, 能够加大土壤与粘接界面的摩擦力, 从而使土钉支护产生被动张力, 并主要通过拉伸力作用将土壤加以稳定。公路高边坡采用土钉支护结构, 不仅能够对边坡进行加固防护, 而且还可以提高整体边坡稳定性。

摘要：公路高边坡防护及其治理技术关系到公路施工质量和运营安全, 具有十分重要的现实意义。本文在深入分析公路高边坡失稳主要因素的基础上, 提出了高边坡防护监控和治理的具体技术措施。

关键词：高边坡,防护,治理