談高填方路基的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

1、2008年第11期(總第177期黑龍江交通科技HE I L ON GJ I A N G J I A O T ON G KEJ INo.11,2008(Sum No.177談高填方路基的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)周紹林(深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院摘要:結(jié)合工程實(shí)踐,介紹了高填方路基邊坡中填方路段排水設(shè)計(jì)、邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的常用方法。關(guān)鍵詞:高填方路基;邊坡防護(hù);設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):U41611+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008-3383(200811-0009-01收稿日期:2008-08-131邊坡的穩(wěn)定性影響邊坡穩(wěn)定性的因素歸納起來可分為自然因素和人為因素兩大類。自然因素主要有地質(zhì)、地形、氣候和水文條件等因素。

2、人為因素主要指設(shè)計(jì)因素、施工因素和養(yǎng)護(hù)管理因素。要提高邊坡的穩(wěn)定性,主要是通過充分了解、利用自然因素,努力使人為因素向著有利的方向發(fā)展。在設(shè)計(jì)中邊坡穩(wěn)定性的保證首先是邊坡不能太陡,但邊坡太緩占地大,既影響工程造價(jià),也造成資源浪費(fèi)。所以對(duì)于填方邊坡采用111512就基本夠用;而對(duì)于挖方邊坡,特別是當(dāng)公路經(jīng)過山區(qū)或丘陵地帶時(shí),原山丘坡度本來是自然穩(wěn)定的,由于深挖引起應(yīng)力釋放才引起邊坡滑動(dòng)。以往的設(shè)計(jì)沒有考慮應(yīng)力釋放(只簡單地考慮土質(zhì)的自然休止角,因而無法考慮與開挖前后的治理相結(jié)合的設(shè)計(jì)。在可能塌方的重要地段,治理后開挖與開挖后發(fā)生塌方再治理的費(fèi)用是不同量級(jí)的。其次,應(yīng)當(dāng)考慮邊坡的加固,加固的方法很

3、多,較有效的方法有抗滑墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、壓漿錨柱等。在土質(zhì)和強(qiáng)風(fēng)化巖石的地質(zhì)條件下,應(yīng)設(shè)置抗滑墻或抗滑樁,以避免牽引式滑塌的產(chǎn)生;由于邊坡滑塌都是在雨季出現(xiàn),因此“邊坡防排水”也應(yīng)當(dāng)予以重視?？梢栽O(shè)置截水溝和一些豎向排水溝,提高邊坡的防排水能力。2填方路段排水設(shè)計(jì)211攔水帶的設(shè)置攔水帶設(shè)置在硬路肩外側(cè),間隔一定距離設(shè)置泄水口,將路面水?dāng)r截,通過設(shè)置在邊坡上的急流槽和消力池,集中引流到排水溝,涵洞或天然河道。在具體施工中,將預(yù)制好的水泥混凝土塊石鑲砌在路面內(nèi),高出路肩約12c m,與一般城市道路路緣石類似,同時(shí)對(duì)駕駛員的視線具有誘導(dǎo)作用,攔水帶泄水口間距與公路等級(jí),暴雨強(qiáng)度、路線縱橫坡、

4、路面結(jié)構(gòu)類型及路面粗糙度有關(guān),可通過計(jì)算確定其具體位置,設(shè)計(jì)原則是在最大暴雨強(qiáng)度下,路面行車道范圍內(nèi)不允許積水。212急流槽的設(shè)置急流槽設(shè)置在邊坡上,設(shè)置間距按路肩排水的容許流量計(jì)算確定,以2050m 為宜。急流槽可設(shè)置在凹形曲線底部及構(gòu)造物附近,并考慮地形、邊坡狀態(tài)與其它排水設(shè)施的聯(lián)接,選取設(shè)置的最佳位置,為了防止雨水沖刷邊溝周圍的路基,應(yīng)在急流槽的底部設(shè)置消力池。3邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)路基坡面防護(hù)主要是解決路基修筑以后,裸露的路基邊坡防護(hù)問題,如何合理而經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行邊坡防護(hù)的設(shè)置,要進(jìn)行諸多因素的綜合分析,下面結(jié)合所做過的設(shè)計(jì)實(shí)踐,談?wù)剮c(diǎn)體會(huì)。311邊坡綜合防護(hù)設(shè)計(jì)原則(1“綜合設(shè)計(jì)、就地取材、以

5、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)遺留繁重的負(fù)擔(dān)。(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?、氣候等因地制宜選擇,密切結(jié)合路面排水作綜合考慮。312邊坡防護(hù)的方法護(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,常用的方法有植被防護(hù)、預(yù)制混凝土塊鋪砌以及砌

6、片石防護(hù)等。在適宜于植物生長的土質(zhì)邊坡上,應(yīng)優(yōu)先采用種草、鋪草皮、植樹等植物防護(hù)措施,在受水流侵蝕,植物不易生長的填方邊坡可采用護(hù)面墻,砌石等工程防護(hù)措施。(1邊坡植被防護(hù)。邊坡植被就是通過在路堤邊坡上種植或移植矮生植物,使邊坡填土與空氣之間形成一種天然的植物空間,從而達(dá)到抵御自然降水和坡面徑流沖刷的目的,同時(shí)由于植物根系深入填土表層,可以起到固結(jié)土壤,防止土壤流失的目的。常用的邊坡植被物種有花草、藤本植物、矮生的木本植物。植物的選用應(yīng)因地制宜,土質(zhì)不宜種草的坡面上,可以先鋪一層厚1020c m 的種植土,然后在土坡面上撒種根系發(fā)達(dá)的草籽。成長起來草叢可以盤根錯(cuò)節(jié),使表土固結(jié)成片,并保護(hù)下面的

7、邊坡免受風(fēng)化或沖蝕,在邊坡坡度較陡或植物生長困難的坡面上,可以采用植物草皮的方法防護(hù)邊坡,也能取得較好的效果。(2工程防護(hù)(礦料防護(hù)包括框格防護(hù)、封面、護(hù)面墻、干砌片石護(hù)坡、漿砌預(yù)制塊護(hù)坡,錨桿鐵絲網(wǎng)噴漿,噴射混凝土護(hù)坡?？蚋穹雷o(hù)適用于土質(zhì)或坡面防護(hù),目的是防止地表水流的沖刷,坡面巖土的風(fēng)化剝落以及與環(huán)境相協(xié)調(diào)。近年來,隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視,高等級(jí)公路邊坡較高時(shí),采用砌石框格種草防護(hù)。邊坡種草防護(hù)類型的選擇很重要,現(xiàn)大多數(shù)采用草坪植生帶,即將草籽、肥料和土均勻拌和裹于土工物內(nèi),當(dāng)草籽發(fā)芽長成草起到固土作用后,無紡布纖維自然腐爛,不會(huì)污染環(huán)境,效果很好。石砌圬工防護(hù)仍較普遍使用,混凝土預(yù)制塊護(hù)坡

8、多用在(下轉(zhuǎn)第11頁第11期武建新:粉煤灰在公路水泥混凝土中的應(yīng)用總第177期表3粉煤灰混凝土抗磨性對(duì)比試驗(yàn)級(jí)粉煤灰摻量/kg磨耗量/(kgm-2試驗(yàn)值技術(shù)要求試驗(yàn)方法0 451120001923316T0527-94214降低泌水率由于機(jī)械配套的限制,國內(nèi)滑模攤鋪路面多采用自卸車運(yùn)輸混合料,在運(yùn)輸過程中較嚴(yán)重的泌水將會(huì)導(dǎo)致混合料工作性能降低,并產(chǎn)生卸料困難,降低工作效率,提高勞動(dòng)強(qiáng)度。摻入粉煤灰可降低混凝土的泌水率,有利于混凝土的運(yùn)輸。長常高速公路益常段施工中混凝土運(yùn)距最遠(yuǎn)達(dá)25k m,沒有因?yàn)檫\(yùn)輸過程中的混合料泌水影響施工。長常公路三個(gè)路面施工承包人均反映益常段路面混凝土比沒有摻入粉煤灰的

9、長益段容易卸料。215降低水泥水化速度摻入粉煤灰可降低水泥水化速度,混合料凝結(jié)時(shí)間延長,有利于高溫季節(jié)施工,并有利于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。3存在的問題及其處理措施(1粉煤灰混凝土干縮性大,高溫大風(fēng)季節(jié)施工易產(chǎn)生塑性收縮開裂。東尚線公路的路面施工中,1m3粉煤灰水泥混凝土水泥用量為360kg,粉煤灰為45kg,膠凝材料總量為405kg。顯然,膠凝材料的總量過多在夏季高溫大風(fēng)天氣施工容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。研究表明,粉煤灰水泥混凝土在0157kg/m2h蒸發(fā)率的條件下就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫,而普通水泥混凝土產(chǎn)生塑性收縮裂縫的臨界蒸發(fā)率為0175kg/m2h,這一點(diǎn)是值得高度重視的。在益常路的路面施工中即遇到此問

10、題,2007年7月某天施工的段落連續(xù)產(chǎn)生了縱向塑性收縮裂縫,長的有6m,短的只有30c m,裂縫分布很有規(guī)律,大多在距縱向假縫兩側(cè)2050c m處。這樣的分布規(guī)律與假縫拉桿的約束有關(guān)。通過一定技術(shù)措施,完全可以控制裂縫的產(chǎn)生。在施工中,在攤鋪成型的混凝土路面拉毛噴灑養(yǎng)護(hù)劑后,馬上用土工布覆蓋,避免烈日的照射,降低蒸發(fā)率,并在土工布上灑水,保持濕潤,補(bǔ)充蒸發(fā)的水分。另外,還采用了在攤鋪成型路面拉毛噴灑養(yǎng)護(hù)劑過后噴灑霧化水的方法來控制裂縫的產(chǎn)生。前者比后者更保險(xiǎn)。在施工過程中,要提高對(duì)裂縫產(chǎn)生的警惕性,在氣溫大于28,或是多風(fēng)的季節(jié),要做好控制裂縫產(chǎn)生的準(zhǔn)備工作。(2低溫季節(jié)施工易發(fā)生施工期斷板和

11、裂縫。粉煤灰水泥混凝土路面早期強(qiáng)度低,導(dǎo)致發(fā)生施工期斷板和裂縫,斷板和裂縫分三種情況。冬季施工,由于水泥化較慢,板塊早期強(qiáng)度很低,由于板塊內(nèi)應(yīng)力和外部因素的影響,易產(chǎn)生斷板。益常路路面由于在冬季施工時(shí)開放施工交通的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)遲于28d,并加強(qiáng)了施工質(zhì)量管理,此類型的斷板幾乎沒有發(fā)生。在兩幅路面連接施工時(shí)發(fā)生斷板。前一幅路面攤鋪后,由于溫度應(yīng)力的用作,橫向縮縫處大部分?jǐn)嗔?。由于溫度的變?裂縫通過拉桿向剛施工的、強(qiáng)度偏低的路面?zhèn)鬟f開裂變形,致使剛施工的面板出現(xiàn)大量斷板。之所以產(chǎn)生大量斷板,一是由于承包人沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷板的形成原因;二是管理上的松懈,導(dǎo)致切縫時(shí)間延誤和切縫的質(zhì)量下降。通過采用軟切割技

12、術(shù)提早鋸橫縫,并適當(dāng)加深鋸縫,保證鋸縫質(zhì)量,可解決此問題。在縱向縮縫旁產(chǎn)生裂縫。此裂縫的分布規(guī)律與上述的裂縫一樣,但形成的機(jī)理不一樣。施工氣溫較低時(shí),混凝土強(qiáng)度形成緩慢,由于溫度應(yīng)力的作用和縱向縮縫拉桿的約束,產(chǎn)生了裂縫。控制裂縫的措施是通過采用軟切割術(shù)提早鋸縱縫,或在施工氣溫低于10時(shí)停止施工。(3由于早期強(qiáng)度較低,要加強(qiáng)養(yǎng)生,并延長養(yǎng)生期。長常高速公路益常段的施工經(jīng)驗(yàn)是采取雙保險(xiǎn)的養(yǎng)生措施,即在施工氣溫高于25時(shí),既噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生,又用麻袋覆蓋養(yǎng)生10d,并在28d內(nèi)嚴(yán)格控制交通。(4社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。社會(huì)效益主要體現(xiàn)為對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)。全線53k m粉煤灰水泥混凝土路面使用了210萬t粉煤灰,減

13、少熱電廠用于存放粉煤灰的土地1094畝(1畝=666167m2,保護(hù)了土地資源。少用4125#水泥1108萬t,減少了生產(chǎn)水泥時(shí)CO2的排放量1108萬t,減少了對(duì)大氣的直接污染。路面平整度、強(qiáng)度、外觀等工程質(zhì)量提高,獲得了社會(huì)的贊譽(yù),還為公路營運(yùn)時(shí)保障暢通打下了基礎(chǔ)。4結(jié)論在水泥混凝土中適當(dāng)?shù)負(fù)饺敕勖夯?改善了混凝土的工作性能,降低了泌水率和水泥水化速度,使之更適合滑模攤鋪施工,提高了路面的抗折強(qiáng)度和抗磨性,提高了高速公路工程質(zhì)量,保護(hù)環(huán)境,取得了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。雖然存在干縮性大、早期強(qiáng)度低等缺陷,但通過合理的技術(shù)措施和加強(qiáng)施工管理,這些問題完全可以解決,并不妨礙粉煤灰的使用。粉煤

14、灰水泥混凝土在公路水泥路面工程中值得推廣。(上接第9頁路堤邊坡,連片的及帶窗孔的護(hù)面墻用于路塹邊坡。破裂的或易于風(fēng)化破碎的巖石路塹的邊坡采用錨桿鐵絲網(wǎng)或高強(qiáng)塑料網(wǎng)格噴漿或噴射混凝土,噴射纖維混凝土防護(hù)效果也較好。但由于石砌圬工及混凝土防護(hù)造價(jià)高,易破損等諸多問題,從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā),建議大力推廣既能改善生態(tài)環(huán)境,美化景觀,又一勞永逸的種草防護(hù)。風(fēng)化巖石邊坡進(jìn)行防護(hù)框格防護(hù)可采用混凝土,漿砌片(塊石、卵(礫石等做骨架,框格內(nèi)宜采用植物防護(hù)或其他輔助防護(hù)措施。(3以下六種方式也經(jīng)常采用。封面包括抹面、錘面、噴漿、噴射混凝土等防護(hù)形式,抹面防護(hù)適用于易風(fēng)化的軟質(zhì)巖石挖方邊坡。錘面防護(hù)適用于易受雨水沖刷的土質(zhì)邊坡和易風(fēng)化的巖石邊坡。噴漿和噴射混凝土防護(hù)適用于邊坡易風(fēng)化,裂隙和節(jié)理發(fā)育,坡面不平整的巖石挖方邊坡。護(hù)面墻分為實(shí)體、窗孔式、拱式等類型,用護(hù)面墻防護(hù)的挖方邊坡不宜于陡于1015,并應(yīng)符合極限穩(wěn)定邊坡的要求。干砌片石護(hù)