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摘要:隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的高速發(fā)展和加大,高等級(jí)公路紛紛上馬,對(duì)于公路邊坡的變形破壞機(jī)制及穩(wěn)定性研究愈顯重要性和緊迫性。邊坡本身就是一個(gè)地質(zhì)體,只有從根本上認(rèn)識(shí)邊坡的工程地質(zhì)條件、變形破壞機(jī)制才能夠徹底地解決邊坡失穩(wěn)的問題,也才能做到預(yù)防和避免高邊坡病害的產(chǎn)生,確保行車安全和公路通暢。本文介紹了公路邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法及滑坡防治措施,其次闡述了邊坡植被恢復(fù)技術(shù),從物種選擇、配置及建植技術(shù)詳細(xì)論述。接著對(duì)生態(tài)防護(hù)模式結(jié)合邊坡穩(wěn)定性計(jì)算進(jìn)行研究,分析其適用性,提出生態(tài)防護(hù)體系的建立及綜合防護(hù)理念。
關(guān)鍵詞:邊坡、防護(hù)工程、公路、植被
Abstract: along with the rapid development of the cause of the highway construction and increase, high grade highway horse in succession, for highway slope deformation and failure mechanism and stability studies and greater importance and urgency. Slope itself is a geological bodies, only then fundamentally know slope of the engineering geological conditions, deformation and failure mechanism to thoroughly solve the problem of slope unstability, also can do to prevent and avoid the generation of high slope disease, ensure safety and highway traffic flow. This paper introduces the highway slope stability assessment method and landslide prevention and control measures, then expounds the slope vegetation restoration technologies, from species selection, configuration and planting technology built in detail. Then the ecological protection mode combined with the slope stability calculation for the research, analyzes the applicability, puts forward the establishment of the ecological protection system and comprehensive protection concept.
Keywords: slope, protection engineering, highway, vegetation
中圖分類號(hào):U213.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
邊坡是工程中最常見的工程形式,邊坡工程中遇到的滑坡問題是全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一。近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展, “村村通公路”工程的進(jìn)一步實(shí)施,在地形困難路段修建的公路越來越多。受各種條件的限制,大填、大挖方路段頻繁出現(xiàn),相伴而來出現(xiàn)了較多的路堤邊坡失穩(wěn),邊坡及路塹邊坡坍塌等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象,給公路建設(shè)、運(yùn)營帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此在公路建設(shè)中需要選用合理的方法評(píng)價(jià)其邊坡穩(wěn)定性,根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定合理的邊坡治理措施進(jìn)而做到既保證公路運(yùn)營的安全,又節(jié)約投資。由此看來,穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的方法顯得至關(guān)重要。本文匯集了邊坡工程處治的最新技術(shù),結(jié)合工程應(yīng)用,淺析介紹邊坡工程自治的各類方法。
按照成因,邊坡分為天然斜坡和人工邊坡兩類,后者又分為開挖邊坡和堤壩邊坡等。按照物質(zhì)組成,邊坡分為巖體邊坡、土體邊坡,以及巖、土體復(fù)合邊坡三種。按照穩(wěn)定程度,分為穩(wěn)定邊坡、不穩(wěn)定邊坡,以及極限平衡狀態(tài)邊坡。不穩(wěn)定的天然斜坡和設(shè)計(jì)坡角過大的人工邊坡,在巖、土體重力、水壓力,振動(dòng)力以及其他外力作用下,常發(fā)生滑動(dòng)或崩塌破壞。
公路邊坡防護(hù)常采用的傳統(tǒng)類型有:護(hù)面墻、擋土墻、骨架護(hù)坡、噴漿護(hù)面等。國內(nèi)同行在邊坡防護(hù)方面逐步形成一個(gè)共識(shí):放緩路基邊坡,保持邊坡的穩(wěn)定,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行植草植樹防護(hù),盡可能少用或不用圬丁防護(hù),減少行車視覺的單調(diào)感和疲勞感,使行車如同旅游、休閑的感覺。
在選擇滑坡防治措施前,要詳細(xì)調(diào)查地形、地質(zhì)和水文條件;認(rèn)真研究和確定滑坡的類型及其發(fā)展階段;分析形成滑坡的主次要因素及彼此的聯(lián)系;結(jié)合公路的重要程度、施工條件及其他各種情況綜合考慮。
對(duì)于性質(zhì)復(fù)雜的大型滑坡,可以繞避時(shí)應(yīng)盡量繞避。當(dāng)繞避有困難或在經(jīng)濟(jì)上顯著不合理時(shí),應(yīng)視滑坡規(guī)模、公路與滑坡的相互影響程度、防治費(fèi)用等條件設(shè)計(jì)幾種具體方案比選。對(duì)于可能突然發(fā)生急劇變形的滑坡,應(yīng)采取迅速有效的工程措施。對(duì)于滑動(dòng)緩慢的大型滑坡,宜全面規(guī)劃,分期整治,仔細(xì)觀察每期工程的效果,以采取相應(yīng)的治理措施。
對(duì)于性質(zhì)簡單的中小型滑坡,可進(jìn)行整治,路線不需繞避。但應(yīng)注意調(diào)整路線平、縱面位置,以求整治簡單、工程量小、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理。
滑坡整治之前,一般應(yīng)先做好臨時(shí)排水系統(tǒng),以減緩滑坡的發(fā)展,然后針對(duì)引起滑坡滑動(dòng)的主要因素,采取相應(yīng)的措施。
(1)地表排水。滑坡體以外的地表水,應(yīng)予攔截引離;滑坡體上的地表水要注意防滲,并盡快匯集引出。 (2)地下排水。排除滑坡地下水的工程措施有滲溝、盲洞及平孔等。滲溝按其作用不同可分為支撐滲溝、邊坡滲溝及截水溝3種。盲洞主要適用于截排或引排集中于滑面附近埋藏又較深的一層地下水。對(duì)于地面上的其他含水層,可在滲水隧洞頂上設(shè)置若干滲井或滲管將水引入洞內(nèi);對(duì)于滲水隧洞以下的承壓含水層,可在洞的底部設(shè)滲水孔將水引入洞內(nèi)。平孔主要用于排除滑坡地下水,具有施工方便、工期較短、節(jié)省材料和勞動(dòng)力的特點(diǎn),是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。
減重是在滑坡后部挖除一定數(shù)量的滑體而使滑坡穩(wěn)定下來。它適用于推動(dòng)式滑坡或由錯(cuò)落轉(zhuǎn)化的滑坡,并且滑床上陡下緩,滑坡后部及兩側(cè)的地層穩(wěn)定,不致因?yàn)樗⒎揭鸹孪蚝蠹跋騼蓚?cè)發(fā)展。在一般情況下,滑坡減重只能減小滑體的下滑力,不能改變其下滑的趨勢(shì),因此減重常與其他整治措施配合使用。
重力式抗滑擋土墻以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定,它是中國在公路滑坡防治中最常用的一種擋墻形式。重力式抗滑擋土墻的墻背坡度一般采用1:0.25,墻后常設(shè)卸荷平臺(tái),墻基一般做成倒坡或臺(tái)階形,墻高和基礎(chǔ)的埋深必須按地基的性質(zhì)、承載力的要求、地形和水文地質(zhì)等條件,通過驗(yàn)算來確定。此外,為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的變化和墻高、墻身斷面的變化而設(shè)置沉降縫和伸縮縫。
抗滑樁是穿過滑體深入滑床以下穩(wěn)定部分以固定滑體的一種樁柱。多根抗滑樁組成的樁群共同支撐滑體的下滑力,阻止其滑動(dòng),同抗滑擋墻相比,抗滑樁的抗滑能力大,施工較復(fù)雜,但效果顯著,因而被廣泛應(yīng)用。抗滑樁在滑坡治理中是造價(jià)最大的工程項(xiàng)目,因此優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要,從理論上應(yīng)該采用優(yōu)化論數(shù)學(xué)模型。
預(yù)應(yīng)力錨固是近十多年發(fā)展起來的邊坡加固的一種新型防護(hù)工程措施,在公路滑坡防治中也有許多成功的工程實(shí)例。它對(duì)巖質(zhì)陡坡和危巖的加固,滑移面埋深淺的巖質(zhì)滑坡加固效果很好,也可以用于強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)陡邊坡加固噴錨護(hù)壁。預(yù)應(yīng)力錨固巖體邊坡的優(yōu)越性在于能為節(jié)理巖體邊坡、斷層、軟弱帶等提供一種強(qiáng)有力的“主動(dòng)”支護(hù)手段。預(yù)應(yīng)力錨固常常與抗滑樁(也可以與抗滑擋墻)結(jié)合使用,形成預(yù)應(yīng)力錨索(桿)抗滑樁。由于在樁上增加了預(yù)應(yīng)力錨索,使樁的埋深變淺,斷面變小,可以節(jié)省材料和投資,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
產(chǎn)生滑坡的因素是多種多樣的,其內(nèi)因(如巖性、土性、地質(zhì)構(gòu)造、地形和風(fēng)化狀態(tài)等)一般起著控制作用,但外因(如降雨、融雪等氣象條件和挖方、填土引起的應(yīng)力變化等因素)往往加劇滑坡的運(yùn)動(dòng),有時(shí)甚至是引起滑坡發(fā)生的主要直接原因。在產(chǎn)生滑坡的自然外因中,降雨、融雪和地下水的滲透水作用則是最大的外因。降雨、融雪形成的地表水下滲到土體的孔隙和巖石的裂隙巾,一方面增加巖土的重度,加大滑坡體的重量,使下滑距離增加,另一方面使土石的抗剪強(qiáng)度降低;同時(shí),降雨、融雪形成的滲透水補(bǔ)給到地下水中,使地下水位或地下水壓(在受壓狀態(tài)下)增加,其結(jié)果也將造成巖土體的抗剪強(qiáng)度降低。此外,滲透到地下的滲透水以一定的流速通過透水層到不透水的面層(此層與上層的結(jié)合層一般是滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶)上滯留,這樣便形成了一個(gè)在均質(zhì)斜坡中不可能有的具有很大孔隙水壓的含水層,這種孔隙水壓力一方面在透水層中將引起流砂或砂層剪切破壞。另一方面在不透水層上的結(jié)合層(滑動(dòng)層或滑動(dòng)帶)中,土顆粒將因之發(fā)生塑性破壞。因此,滑坡中的水將加劇滑坡的發(fā)生。
從上述分析可知,大氣降雨、融雪形成地表水,它經(jīng)過地面裂縫或孔隙滲入滑坡體,并到達(dá)滑動(dòng)面(帶),造成滑面(帶)巖土強(qiáng)度的降低,促使和加劇滑坡形成和滑動(dòng)。水是產(chǎn)生滑坡的主要原因之一。要防止巖(土)體抗剪強(qiáng)度降低,就必須控制地表水和地下水。所以,排水工程是整治滑坡病害中一項(xiàng)極其重要的內(nèi)容,一切滑坡地區(qū)的防治措施,都必須修建排除地表水的工程和排出地下水的下程。
排水工程應(yīng)使其盡量做到排泄地表水和疏導(dǎo)地下水,以減少引起滑動(dòng)土體的重量,增加組成斜坡物質(zhì)的強(qiáng)度;同時(shí),還應(yīng)該考慮排水系統(tǒng)的完整性和總體性。通過排水工程,使水不再滲透到或滯留在滑坡體內(nèi),并排出和疏干滑坡體內(nèi)已有的水,從而增加滑坡的穩(wěn)定性,達(dá)到處治滑坡的目的
邊坡綜合防護(hù)設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng):
(1)“綜合設(shè)計(jì)、就地取材、以防為主、確保施工”是邊坡綜合防護(hù)設(shè)計(jì)的基本原則;(2)路基防護(hù)應(yīng)按照設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的原則,深入調(diào)查研究,根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、工程地質(zhì)和材料等情況,因地制宜,就地取材,選用適當(dāng)?shù)墓こ填愋突虿扇【C合措施,以保證路基的穩(wěn)固。不要輕易取消或減少必要的防護(hù)工程措施,而給養(yǎng)護(hù)遺留繁重的工作量;(3)路基防護(hù)措施是根據(jù)沿線不同土質(zhì)巖性、水文地質(zhì)條件、坡度、高度和當(dāng)?shù)夭牧稀夂虻纫虻刂埔诉x擇,應(yīng)密切結(jié)合路面排水作綜合考慮; (4)護(hù)坡方法應(yīng)優(yōu)先考慮采用植物防護(hù),當(dāng)土質(zhì)不宜植物生長及難以保證邊坡穩(wěn)定時(shí),要考慮經(jīng)濟(jì)性、施工及效果,采用圬工防護(hù)或相應(yīng)的輔助設(shè)施; (5)對(duì)于土路堤的坡面鋪砌防護(hù)工程,最好待填土沉實(shí)或夯實(shí)后施工,并根據(jù)填料的性質(zhì)及分層情況決定防護(hù)方式。鋪砌的坡面應(yīng)預(yù)先整平,坑洼處應(yīng)填平夯實(shí);(6)對(duì)于不宜采用植物或混凝土網(wǎng)格中空植草的破碎巖路塹邊坡,應(yīng)綜合考慮地形關(guān)系、基巖風(fēng)化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工難易及經(jīng)濟(jì)性等因素,慎重選擇噴漿(混凝土)、護(hù)面墻,落石防治等方案;(7)混凝土網(wǎng)格中空植草護(hù)坡的目的,是防止受雨水侵蝕和風(fēng)化嚴(yán)重的土質(zhì)產(chǎn)生溝槽,及不適宜植物生長的土質(zhì)和由于周圍環(huán)境需要綠化的地方。該護(hù)坡方法不能承受土壓力且造價(jià)高于植物護(hù)坡。(8)綜合防護(hù)應(yīng)遵循"實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀"的指導(dǎo)思想,明確"為行車服務(wù)"的目的,在實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的前提下,力求邊坡綠化三季有花。
通過對(duì)高等級(jí)公路邊坡防護(hù)系統(tǒng)的綜合研究,得到以下主要結(jié)論和研究成果:
(1)剖析了路基邊坡的病害類型和原因,提出了在邊坡防護(hù)方面理論上的欠缺和在工程中缺乏綜合設(shè)計(jì)的觀點(diǎn);(2)通過對(duì)各種邊坡防護(hù)類型的分析及其特點(diǎn)研究,提出了防護(hù)類型選擇的原則;(3)通過對(duì)公路植物的特性研究及適應(yīng)分析,推薦了公路常用植物的外觀特征、氣候、土壤適應(yīng)性及建植、管理特點(diǎn),使植物防護(hù)的選擇有據(jù)可循.
級(jí)別:北大核心,CSSCI,AMI擴(kuò)展
ISSN:1002-6487
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