公路路基设计中的边坡防护问题分析
摘要
关键词
公路路基;边坡防护;设计;问题
正文
引言
众所周知,在公路工程的设计中,路基是不可或缺的构成部分,换句话而言,路基工程的稳定性离不开边坡设计。路基边坡指的是公路中横断面附近以及对应地面之间所存在的斜面,路基边坡通常受到影响因素较多,公路施工完毕后往往会出现滑坡或者崩塌等现象,一方面会对公路路基稳定性造成破坏,另一方面还使得建设完毕的公路无法正常使用。所以,针对路基边防防护的设计研究极为关键,应当采用有效的边防维护措施。
1 路基边坡破坏形式与产生原因分析
在公路路基边坡防护设计之前,对其破坏的方式以及对应的原因进行深入的分析把控。滑塌现象是路基边坡最难以避免的病害,依照公路所处地质的不同以及造成破坏的规模原因,设计人员往往可将破坏形式划分为以下四种,首先便是塌方,该现象产生的原因大多是由于关键土地不断向下转移形成的,往往是因为水体冲刷而致。其次便是滑坡,因关键土地无法承受重力所发生的土地滑动,该病害大多由于边坡坡度设计较大又或者是坡脚严重挖空时;再者便是路堑边坡产生滑坡,该病害大多因为公路边坡高度和相应岩土层次无法匹配所导致的[1]。最后一种是剥落与碎落,该病害产生的原因为岩层因为某些环境因素所导致的转移剥落破坏,倘若出现大块碎石成群滚落,则可见其称为崩塌。
以上便是公路工程在建设和使用过程中,较为常见的边坡损害类型,一旦边坡出现损害,将会对道路工程施工,以及往来车辆通过造成严重的安全隐患,因此,针对这些边坡损害种类,从经济性、有效性、科学性、环保性的角度,选择合理的边坡防护施工技术,就成为了各建设单位、设计单位、施工单位需要直面的问题。
2 路基边坡防护设计重要性
路基防护是为了使得公路路基能够维持稳定状态,且稳定性以及下滑力均能符合所需要求的措施。针对公路边坡设计,最关键的便是路基边坡。由于建设公路往往地形不一,无法使用统一的标准进行规划,设计标高以及所在地面之间的关系也大不相同,故经常出现半填半挖式路基。将公路所在岩土体进行挖掘而后使用填充材料所填筑而成的路基,该过程会使得地面的基础平衡受到破坏,加上暴露于表面的岩土极易受到空气的影响,土地的根本性质将无法维持,产生难以逆转的变化,继而导致土地产生移动又或者是变形。所以,为了使得公路路基能够维持稳定状态,减少相关的路基病害,在公路工程设计时,一定要考虑路基边坡防护。与此同时,应当根据具体施工公路的所在地理位置、地质水文等信息,拟定科学合理的防护措施,确保具体施工当中的边坡防护效果。而在防护设计当中,常出现防护措施不合理的现象,继而无法原先制定的设计要求。故应当尽量从路基边坡的相应破坏以及产生的方面进行分析,而后根据具体情况,分析设计合理可行的措施。
3 我国路基边坡防护现状
我国地域辽阔,地形种类多,山区面积大,山区地形和交通建设和山区经济、山区人民的生活条件有着直接的关系,也影响着我国国民经济发展水平,想要有效改变我国山区地形、地质条件复杂、交通条件差的问题,就需要根据山区地理、地形、地质特点,完善山区公路工程建设,尤其是山区公路路基边坡建设。根据相关调查发现,山区道路边坡植被稀少、公路边坡风速大、边坡风化侵蚀严重,如果边坡土壤渗透性低、蓄水能力低,会导致水土流失问题,最终导致边坡土壤肥力下降,植被难以再生长,水土流失和风化加剧,形成恶性循环。我国大多数公路路基边坡主要由岩石构成,边坡表层土稀薄,山区公路路基边坡大部分是石质边坡,其对公路路基边坡防护工程提出了要求。随着社会经济的发展、科学技术的进步,国家在公路边坡防护方面的研究越来越多,促使边坡防护技术不断提升,技术效果好,防护经济性高,多种边坡防护技术的综合利用,大大提升了边坡防护效果。随着山区公路建设水平的提高,公路路基边坡防护在功能上、设计上都进行了改变,边坡防护既有基本的防护功能,也有安全、美化环境、视觉效果作用。人们在创新设计理念和方法后,将人工建设和自然环境进行了综合,从而完善了路基边坡防护设计,更好地发挥了路基边坡防护在公路质量和安全提升中的作用。
4 公路路基边坡防护设计要点
4.1以预防为主,因地制宜
边坡设计防护的目的在于预防边坡滑塌问题,提高边坡结构的稳定性和安全性。因此在具体防护方案的设计时,需要围绕以预防为主,因地制宜的原则,不断提高设计质量并合理运用先进的边坡防护技术,准确把控工艺流程,确保边坡滑塌防护设计效果的实现。与此同时为了进一步提高工程效益,降低工程成本,在滑塌防护设计中应该做好对工程现场及附近区域内材料的使用利用,以此来减少材料采购和运输成本。
4.2深度调研,制定科学的防护方案
公路工程所处于的地区,在气候、地质、水文等方面都会存在较大差异,因此在进行边坡防护方案的设计时,必须提前进行工程现场的全面调研,准确掌握与颠簸相关的各种水文地质信息的环境情况,以此为基础来进行防护方案的设计,确定最合理的防护工艺,应对边坡加固方案进行进一步的优化完善,选择质量达标、性价比高的施工材料,对边坡滑塌施工中的工艺流程和质控要点进行明确说明。然后再制定相应的技术交底方案,做好与施工单位的交流对接,确保其能够领悟设计意图和质量标准,为高质量高水准公路路基边坡滑塌,防护工程的构建奠定良好基础。
4.3综合采取有效防治措施
为了进一步提升边坡防护效果,必须综合考虑滑塌内外因素影响,采取综合性的防护设计和防治措施。第一,表层防护。边坡表层直接与外界环境相接触,地面径流、环境荷载会对其表面结构产生破坏,要引发边坡失稳或者结构破损,此时就需要通过表层防护措施对其进行加固。
5 路基边坡防护设计具体内容
5.1放坡
放坡是我国公路路基边坡防护最为简单易行的方法,相关工作人员常采用该措施进行防护。上述已知公路路基边坡稳定性无法保证的原因是施工的坡高与坡度相对较大,所以可以对边坡进行一定的刷坡,在保证整体边坡形态的基础上,将多余的土地进行刷坡,使得边坡能够处在最佳的稳定状态。值得注意的是,该过程应当维持边坡坡率的合理自然状态,如若坡率无法靠近自然坡率的要求,那么边坡将无法维持稳定。
5.2生态防护
5.2.1人工种草
利用人工在坡面进行草种播散,进而促使草可以在需要的坡面岩土体进行生长,进而达到稳定生态的目的,也是目前最为常用的一种防护措施。这主要适用于边坡高度不大、坡度较缓的情况,适用于适合草类生长的土质路堑和路堤,这种方法对于岩石边坡的加固效果往往并不好[2]。此外,应当考虑草类植物和种植土地之间的匹配关系,方能够更好的发挥出人工种草所带来的防护效果。采用人工种草进行防护最主要的优点便是耗费的人力资源较少,只需要较少的人员便能够达到所需效果。在人工种草时,还应当注意草种无法均匀进行分布撒播的情况,如当地常发生雨水冲击,那么草种的存活率将极大降低,继而使得防护效果无法达到预期。
5.2.2平铺草皮
利用人工在坡面上平铺一道天然草皮,继而能够在边坡上形成生态防护结构,实现所需的防护目标和人工种草。同样作为一种相当常见的护坡方法,利用草皮进行防护的历史较为悠久,且该措施耗费的人力资源也较小,具备简单低价的特点[3]。值得注意的是,平铺草皮应当时,应当将其铺设在坡度较低并且坡度较为平缓的土地,否则将极大的降低防护效果。与此同时,采用平铺草皮进行防护时,应当考虑下列几点,首先是应当提前做好坡面的排水工作,以防铺设完毕的草皮被雨水所冲刷,其次应当考虑到草皮成活率,在后续的培育过程当中,应当做好持续养护的设计工作,保证铺设完毕的草皮可以维持原样。
5.2.3液压喷播植草
该防护措施为近些年新研发出的技术,采用该方式进行边坡防护时,应当预先设计好草种、肥料、黏着剂与改良剂之间的优良比例,而后再通过相关的机械装备,对植草所需要的培养液进行加压,随后均匀喷洒至边坡的表面,采用液压喷播植草进行防护最主要的优点便是无需耗费大量成本,且能够很好地保证培养液的喷洒均匀度,使得每块边坡都能得到覆盖。倘若在具体防护过程当中采用该措施来进行,养护人员应当考虑到下述几点因素:一是结合苗木实际对浇水量实施合理控制;二是在后续种植过程当中在一定的时间段去除无纺布,确保草籽正常生长;三是结合坡面实际进行施肥、病虫害防治、修建等工作[4]。
5.2.4土工网植草
该措施的作用在于发挥防护效果的同时还能对边坡坡面的稳定性起到加固的作用。土工网是采用特殊工艺制成的立体网,土工网植草通常需要在播种的早期,采用适当的措施促进草种的发芽,使得发育形成的草可以具备较好的抵抗冲刷的能力。值得注意的是,在具体运用过程中,应当考虑到以下几个因素,首先应当提前做好相关的土工网专项设计;其次应当依照具体路基边坡的情况,继而确定土工网的抵抗边坡冲刷力。
5.2.5 OH液植草
采用化学液体OH液进行草类的种植为新型的一种防护措施,该该方法需要配合机械设备将所需要的用水进行一定的稀释,而后添加拟定比例的OH液,最后利用喷洒装置将液体均匀分布于路基边坡的表面,该化学液体可以使得路基坡面尽快的硬化,继而提供边坡防护功能,此外,该措施的防护效果较为长久,即便经过较长的时间沉淀,后续所形成的薄膜会被大自然进行分解,但是此时草种已经完成了生长的过程,进入了浓密的稳定阶段,故仍然可以维持优异的防护功能。采用OH液植草进行边坡防护,其所需的步骤清晰明了,且成型速度快、无需后期养护。但值得注意的是,该方法虽然具有良好的效果,但起到关键作用的OH液目前还没有实现国产化,导致工程造价偏高。若条件允许采用这一方法,设计中要根据坡面实际情况确定混合液比例,并选择适宜的草种类型,以此保证最终的防护效果[1]。
5.3工程防护
5.3.1浆砌片石防护
砌石防护是指通过在边坡上砌石头的方式来减少岩层所受的风化侵蚀和雨水冲刷,从而达到防护边坡,稳定路基的目的。这种防护方式主要用于路基稳定,但是边坡受雨,雪,水冲刷严重的地方。砌石防护又可以分为两种,一种是干砌片石防护,一种是将砌片石防护
5.3.1.1干砌片石防护一般是在坡度为1:15~1:2的边坡上铺砌石头,如果此处边坡受到的冲刷侵蚀较少,使用铺砌厚度为0.25~0.35m的单层铺砌方式就可以。对于那些所受到的冲刷侵蚀稍强的边坡,可以使用双层铺砌或者网格内铺砌的防护方式来进行防护,更好的保护边坡。
5.3.1.2将砌片石防护不仅仅是使用铺砌石头的方式,而是使用砂浆和石料两种材料来砌筑护坡。在受到雨水冲刷较多或者水流速度很快的地方,简单的铺砌石头已经不能对边坡起到有效的防护,这就需要更抗侵蚀的防护方式。在片石下面填充砂浆,这样就可以有效的增加抗侵蚀的能力。在受水流冲刷和侵蚀强的地方,除了要考虑抗冲刷能力,还需要考虑渗水的情况。为了防止渗水,可以错缝坡砌石头,并且使用砂浆勾缝。浆砌片石防护的抗冲刷能力强,并且可以防止渗水,所以在受雨水侵蚀和流水冲刷的边坡上起着很大的作用。
5.3.2混凝土喷射防护
5.3.2.1喷锚挂网防护
喷锚挂网是指在钢筋网上喷射混凝土,喷锚挂网防护一种比较常见的刚性防护方式。道路两边的边坡常年裸露在外面,经常受到风化侵蚀和降雨冲刷。如果不对边坡进行高强度的防护,岩体很容易破碎,影响边坡的稳定性。喷锚挂网是所用的钢筋网和锚杆都是经过严格制作的,其牢固性和稳定性是很强的。这种防护方式可以加强破碎的岩体,防止出现路基坍塌的情况。因此,对于一些容易受到风化侵蚀和雨水冲刷、岩体破碎严重、岩体节理发育不完整的边坡,多使用喷锚挂网防护方式。这样就对边坡进行了有效的防护。
5.3.2.2素喷混凝土防护
素喷混凝土就是在没有钢筋的作业面上直接喷射混凝土。虽然素喷混凝土防护方式所选用的泥浆是有严格要求的,但是素喷混凝土防护方式只是依靠混凝土本身的特性来进行防护,大部分混凝土可以承受外来的压力,但是承受不住外来的拉力。因此,素喷混凝土是非常容易受到损坏的,一旦外来的压力和拉力超出了混凝土的承受范围,就会遭到损坏,导致路基不稳。另外,混凝土的稳定性弱,在温度和湿度变化幅度大的时候,混凝土可能会发生变形,这种不确定的变形又增加了其不稳定性。所以,对于那些对承重力要求更高的边坡,素喷混凝土是无法满足要求的。素喷混凝土防护方式主要被用于坡面较低,破裂较少的边坡。
6 当前边坡防护技术存在的问题
6.1不能准确使用合适的边坡防护技术
就目前来说,有些设计方案的没有针对性,由于气候,岩体,坡度等因素不同,不同地区的边坡特点不同,只是盲目的选用比较常用、并且成本低、方便养护的边坡防护技术。不合适的边坡防护技术不能对边坡进行最好的加固,也就存在很多很多问题。有时候,即使是设计方案没问题,但由于施工人员缺少相应的专业知识,很可能在施工的过程中与原方案有出入。不管是以上哪个环节出了问题,都不能发挥最大的作用,实现最优的结果。
6.2所用的边坡防护技术比较单一
边坡的稳定与否直接影响到路基的稳定性,所以对边坡进行防护是一个很重要很严肃的事情,为了保证边坡的稳定性、对边坡进行更好的防护,就需要不同的边坡防护技术相结合,各自发挥各自的优势,增加边坡的稳定性[5]。但就目前来讲,很多地方在边坡防护方案的设计上仅选用其中一种防护技术,没有综合利用不同的防护技术,不能实现最优的结果。
6.3边坡防护技术后期检查和养护跟不上
目前的刚性防护技术多是用钢筋,混凝土,石块为材料,这些材料都是会慢慢老化的,有些边坡防护技术在刚开始的时候是非常有效的,但是随着风化侵蚀的加剧以及使用时间的增长,其保护和加固边坡的的作用就减弱了。如果后期不能定期检查,发现存在的隐患,并且进行及时养护,就可能导致路基坍塌等状况。
7 结语
综上所述,边坡防护技术对于公路路基的施工具有重要的意义,为此公路工程项目参与企业及相关人员要针对该项工作引起高度的重视,在保护环境的同时做到满足道路正常使用。相关施工、设计单位必须有效把握路基边坡滑塌原因,结合路基边坡具体情况,做好对路基边坡防护方案的设计,不断提高路基边坡结构的稳定性和安全性。
参考文献:
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[5]熊焕伟.公路路基边坡防护的设计问题与对策[J].黑龙江交通科技,2017,40(07):61-62.
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