边坡防护与加固原理及技术分析

边坡边护与加固原理及技术分析

引言

工程建设离不开开挖，有了开挖就会有边坡治理，所以边坡治理是很重要的,也要先于主体工程进行治理。在山区坡地开挖时，首先根据地质报告查看地质情况，按照边坡的构成介质, 现今主要把边坡分为岩质边坡及土质边坡，再根据地质情况考虑开挖坡比，开挖的坡比小了会遇到高边坡治理，开挖坡比大了就要考虑边坡能否稳定。主体工程必然会对下边坡产生下滑力，所以下边坡的稳定也是很重要的。边坡的治理包括减载、边坡开挖和压坡、排水和防渗、坡面防护、边坡锚固及支挡结构等措施，岩石和土质边坡支护措施各不相同，根据现场情况确定合适的开挖坡比和支护措施。本文不讨论不同地质及地形所采取的相应的边坡处理措施，只研究工程坡地土质下边坡的治理措施

一、土质边坡

公路边坡的防治主要从两方面着手：一方面进行边坡工程治理，切断滑坡灾害的发生；另一方面进行边坡的监测，形成边坡工程的预报系统，减少边坡滑塌与滑坡造成的灾害损失。士质边坡而言明显较石质边坡有较强亲水性，较弱的抗剪切破坏性，在边坡设计时需要考虑到坡度、边坡加固支护、以及植物防护，排水。

1.1坡度

土质边坡的坡度，主要受填料的力学性质、气侯条件、边坡高度、以及底的工程地质及水文地质条件等因素的影响。而在工程实践中，土坡的临界度往往由经验来确定，带有一定的主观性，因此有必要研究土质边坡的临界坡度。根据不同土质，如粘性土、和无粘性土确定临界坡度会有很大的不同，粘性土有粘滞系数的影响，挖方路段挖方量较大时，应分成若干台。第一台高6m，坡比取1：0.75到 1：1，以后各台高不大于8m，坡比取1：1到1：2.25。总之坡度比对于边坡的稳定性具有很重要的作用，如在植物防护中，我国的公路边坡坡度一般较大，坡比为1∶1（即45 °），有的甚至达到60 °以上，栽植乔木会提高坡面负载，增加土体下滑力和正滑力，在有风的情况下，树木把风力转变为地面的推力，造成坡面的不稳定，给坡面造成破坏，所以坡度设计时还应与支护结构、以及排水相结合这样才会是边坡更加稳固，才能在公路运营时减少经济损失。

1.2边坡加固以及防护

边坡的防护与加固：防护是在边坡自身稳定的基础上进行的。

1.2.1边坡防护

框格防护

是用混凝土、浆砌块(片)石等材料，在边坡上形威骨架，能有效地防止水；中刷边坡坡面。框格状可根据人们的想象，人们对美的追求，做出各式各样的造型。框格防护多用于路基下边坡．是一种辅助性的防护措施，除具有对路基边坡的一定防护作用外．还有对路容的美化效果。同时可用于土质上边坡防护，既增加美的效果．并可防止边坡出现冲刷．但由于框格需在上边坡中嵌槽镶进．施工难度大，仅在重要景点使用，一般较少采用。框格防护：适用于土质或风化岩石边坡。

护坡

在稳定的边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石．块石或混凝土预制块等材料，防止地表径流或坡面水流对边坡的冲刷。铺砌方式一般采用浆砌．；中刷轻微时，可采用干砌。在软土地基上的路堤护坡．无水流；中刷影响时，可采用干砌片石护坡，以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。干砌片石护坡防护：适用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡．周期性浸水及受水流；中刷较轻的河岸或水库岸坡的坡面防护。浆砌片(卵)石护坡防护：适用于防护流速较大．波浪作用较强．有流水．漂浮物等撞击的边坡。

护面墙

护面墙是上边坡最常见的一种防护型式。护面墙有实体护墙．窗孔式护面墙、拱式护面墙等。窗孔式护面墙一般用于挖方边坡坡面防护。护面墙修筑前应先清除边坡松动岩石，清除新鲜面，边坡上的凹陷部分挖成台阶后．应以墙体相同的圬工砌补．不可回填土石或干砌石片。当挖方边坡有渗水之处的护面墙，应适当增加泄水孔

1.2.2边坡防护中应注意事项

·不要轻易取消或减少必要的防护工程措施，给养护遗留繁重的工作量。

·在需要施工的区域内，坡面不应有树桩、有机质或废物。坡面整修后应立即进行护坡铺砌。开挖一级防护一级．并及时进行养护。

·砌筑之前必须将基面或坡面夯实平整后．方可砌筑。各类防护和加固工程应置于稳定的基础或坡体上。

·边坡防护方法要优先考虑采用植物防护，当土质不适合植物生长或难以保证边坡稳定时，再考虑其他防护。

·在不良的气候和水文条件下，对粉砂．细砂与易于风化的岩石边坡．以及黄土和黄土类边坡．均宜在土石方旌工完成后及时防护。

·对于水流．波浪．风力、降水以及其它因素可能引起路基破坏的．均应设置防护工程。

·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。

1.2.3边坡加固

边坡加固的方法很多，较有效的方法有：挡墙、削坡减载和压脚、注浆、和综合加固。

挡墙

这是依靠挡墙的自身重量来抵抗滑坡体的推力，增加滑体的抗滑力。一般适用于破碎松散浅层滑坡体，要求滑床较坚固，允许承载力交大不适用于滑床软且滑面易向下或向上发展的滑坡体加固，常拥有钢筋混土，砌石和锚杆，

削坡减载

方法适用于推移式滑动边坡加固，对于牵引式滑坡或边坡体，则不宜采用，这方法不仅要通过稳定性验算拟定，还结合具体地质条件而决定

综合加固

当采用上述方法中一种方法加固边坡不能得到预期效果时，可根据具体地质条件和工程实际要采用不同组合形式的综合加固。常用的额综合加固有；钢筋混凝土桩配合锚杆，钻孔钢轨抗滑桩、锚杆和削坡减载。

钢筋混凝土配锚杆 1-钢筋混凝土桩、2-锚杆；

钢筋混凝土桩和锚杆配岩石注浆带1-钢筋混凝土桩、2-锚杆、3-注浆带；

钻孔钢轨抗滑桩、锚杆和削坡减载加固装置1-削坡前地形、2-煌斑岩、3-预应力锚杆、4-钻孔抗滑桩、5-节理光面；

1.3植物防护

根据研究表明。裸露的公路边坡风速比林地大15倍。比草地大8倍。风速大，风蚀往往严重。极其不利于水分保持。由于风速大．造成了水、热的重新分配。加上土壤贫瘠、温度变化大等原因．形成了复杂多变的小气候，不利于边坡稳定。在国内植物防护方面，随着人们环保意识的增强和生活质量的提高，在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区，根据土壤、气候特点栽种花草树木，既可防风护坡，恢复因建路而破坏的生态平衡，美化环境、吸收尾气、诱导视线，还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。

植物对边坡稳定性的影响因素包括水文机制和力学机制

水文机制

植物的水文机制主要是指植物枝叶能够拦截高空落下的雨滴，减少土粒的飞溅，同时，植物的固土涵水功能能够增加地面径流的滞留时间，减少水量，减缓流速，有效地防止了水土流失。同时枯枝落叶层能够起到过滤泥沙和类似海绵吸水的作用，通过对地表径流的滞缓、过滤和分散作用，防止地表径流冲刷与面蚀、沟蚀的进一步发展。

力学机制

植物根系锚固理论：植物根系锚固理论是在岩土工程实践中总结出来的，从20世纪60年代开始至今，已逐步形成的各种锚固支护作用理论。一般认为：浅根具有加筋作用，深根具有锚固作用。根对土的粘聚力的增加作用可通过单位体积土体内的含根量和根的平均抗拉强度来确定。当边坡有滑移趋向时，植物的深根将产生类似锚杆作用，控制边坡变形，坡体在自然条件下受到外部风力荷载和自身重力产生的作用，具有倾覆的倾向，而在坡上的植物不可能完全松动不受损伤的拔出。就西北地区黄土具有多孔性，以粉粒颗粒为主，富含碳酸盐，颜色以黄色为主。同时，黄土具有渗透性、湿陷性、易崩解和弱抗冲性等特点，在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易产生塌陷变形。所选植物要求其对自然环境适应性强，耐寒耐旱；生长繁殖速度快，根系发达致密；种苗容易获得，价格低廉；适应粗放的管理、绿期长的当地适生树种和草种，所以黄土边坡防护植物一般采用草本植物或灌木植物。其中，草本植物植被覆盖度较高，但根系较浅且容易退化；灌木根系发达，固土能力强，具有较好的边坡防护和水土保持作用。

1.4排水

在土质边坡稳定问题研究方面，降水作为诱发土质边坡破坏的主要原因已被广大学者所认可，但其诱发失稳的原因非常复杂，与边坡入渗条件、降水量、雨型及该地域的自然气候条件均有关系。但综合主要有以下两大因素:一是降水被土质边坡吸收后引发边坡渗透水位线升，土质边坡含水量增加，使得土质体整体力学强急剧降低; 二是渗透水使得边坡容重加大，显然对边坡的稳定是不利的。