浅谈公路路基边坡加固防护工程的设计方法

浅谈公路路基边坡加固防护工程的设计方法

摘要:路基是公路结构的重要组成部分,因此必须保证其具有足够的刚性和稳定程度,而边坡的破坏作为影响路基稳定性的重要问题之一,必须得到设计者充分的重视。设计中应全面考虑现场环境和地质、气候条件,优化设计方案,对边坡进行必要的保护和加固,以确保施工的顺利进行。本文在分析了影响路基边坡的破坏形式及其原因的基础上,提出了边坡防护工程的设计原则与具体方法。

关键词:边坡加固防护公路路基设计

1 路基边坡的稳定性概述

1.1 路基边坡的常见破坏形式

作为影响路基稳定性的重要问题之一,边坡的破坏形式主要表现在滑坡、坍滑和崩塌,以及倾倒、碎落、流动等现象。其中滑坡是指由于冲刷、震动等因素的影响,边坡上的岩体及土质在重力作用下沿某滑动面发生剪切破坏的现象;碎落是指路堑边坡的岩体及土质表面自坡面上不断剥落下来的风化现象;坍滑是指边坡岩石及土质沿某滑落面下滑,并发生大规模的碎落;崩塌则指整块岩体的倾倒崩落,并最终沉积于边坡底部的情况。实际工程中常见的往往是以一种破坏形式为主,其他各种形式并存的综合破坏问题。

1.2 影响路基边坡稳定性的因素分析

路基边坡的稳定性,主要与当地的地形地貌、水文、地质、气候条件有关。如多雨地区土质湿度增大、强度下降,路基表面随温差作用而呈现胀缩循环,在湿差作用下呈现干湿循环,循环造成了土质强度的降低,久而久之则会产生剥蚀现象,而岩土表层受到地表水的冲刷和地下水的浸入,使路基水毁病害严重,而岩性较差的岩体此时还可能由于水温的变化造成风化现象的加剧。有鉴于此,在必要位置修建排水沟等附属构筑物,并对边坡进行科学的加固好支挡,可有效提高路基的稳固程度,为实现公路项目的建设目标提供技术支持。

2 路基边坡防护工程的设计原则

路基边坡防护的总体设计思路是在保证边坡稳定的基础上实现路基的工程的经济性、环保性及综合治理效果。边坡稳定性是其适用性、完全性及耐久性的总称,边坡防护工程设计的首要问题,就是取得稳定与经济间的合理平衡,以最经济的途径,使工程在特定环境条件下,具备保持自身稳定性的能力。应考虑采取措施延缓边坡表面的风化和剥蚀,避免其受到雨水的冲刷和浸入,降低温差与温度变化对边坡的影响,合理设置坡面防护、冲刷防护及支挡工程。实践中常采用承载能力极限状态设计与正常使用极限状态设计等方法进行定量验算。承载能力极限状态是指边坡失稳、锚固失效及支挡结构破坏等情况,正常使用极限是指边坡的变形量影响到路基正常使用时的状态。通过对以上状态的分析,可以得出其荷载综合效应,并以最不利原则进行量化计

算,得出的数值可作为支护立柱、锚杆、挡土墙截面尺及配筋等的设计依据。设计中应尽可能减小工程对环境的影响,并将改善景观和综合防光、防烟目标与边坡防护相结合,在满足设计要求的基础上,使刚性防护结构与柔性结构相互搭配,进行多层、立体、绿色的边坡治理。应聘用有经验的工程师,实地勘察分析导致边坡不稳定的关键因素,再经科学的稳定验算,结合工程的实际使用需要和施工水平,得出出最优化的处理方案与技术细节。

3 路基边坡防护工程的具体加固方法

3.1 坡面防护

3.1.1 自然防护

自然防护是边坡防护中最经济环保的方法,主要是通过种树、植草、铺草皮等措施,利用植物生长快,根系发达等优点,对边坡土体的温湿条件进行控制,在水土保护的同时,以优美的环境缓解司机的驾驶疲劳。植草防护常见于坡度小于1:1,不浸水或短期浸水但地表径流速度小于0.6m/s的土质边坡;铺草防护常用于边坡高陡和坡面冲刷较严重的地方,铺草皮较种草防护效果更好,可采用平铺、水平叠置、垂直坡面或先用片石砌成方格等形状再铺设草皮;植树防护多用于坡度不大于1:1.5河岸或沙漠地区,可以用来降低河水流速保护水土流失或阻止风沙的侵袭。

3.1.2 工程防护

对与无法种植植物的岩石坡面,可以利用石灰、水泥、砂石等矿料对其进行封闭或堵塞,主要工艺包括抹面、喷浆、勾缝和灌浆等。抹面适用于表面完整但易于风化的岩石,主要采用三合土、四合土或石灰炉渣混合浆的材料,并可同时加入适量草籽,与自然防护相配合以达到更好的防护目的。喷浆法常用于易风化、平整度差、裂隙较多的岩石表面。该法的水泥用量较大,多用于重点防护地段,水泥浆厚度一般为2cm。其主要目的是尽量封闭边坡岩体存在的空隙,以阻止水分进入岩层,特别适用于防止岩体风化作用而造成的岩体碎落和崩塌。勾缝与灌浆防护则主要应用于坚硬岩石边坡,借助水泥砂浆的胶结力,使岩石面层形成一个整体,以防止水分进入造成病害。

3.2 冲刷防护

3.2.1 直接防护

直接防护是直接对路堤及河岸进行直接的加固措施,以抵抗水流的冲击。植物防护是直接防护的首选,其次也可采取砌石防护处理。在流速＜2m/s的河岸、严重剥落的软质岩土边坡及易受水流侵蚀的土质边坡,可采用干砌片石护坡;在流量大于3m/s、有较强波浪作用或有漂浮物撞击的边坡,宜采取浆砌片石防护;而在下水边坡和受到淘刷的坡脚,则可采用抛石防护法对边坡进行保护。

3.2.2 间接防护

间接防护是采用导流或阻流的方法,改变水流性质,迫使水流偏离被防护路段,彻底解除水流对局部堤岸的冲刷破坏作用。导流结构物按其与河道的相对位置,分为顺坝,丁坝和格坝。顺坝大致与堤岸平行,主要作用是导流,调整水流曲度,改善流态;丁坝与堤岸垂直或斜交,将水流排离堤岸,束河归槽,改善流态;格坝是顺坝与丁坝的组合,在平面上呈网格状,防止高水位时水流溢入,冲刷坝内岸坡或坡脚,并促进格间淤积。

3.3 其他防护方法

工程中还常以支挡工程、湿软地基加固等方法对边坡进行处理。支挡工程包括抗滑桩处理和抗滑挡土墙处理,湿软地基加固则分为砂垫层加固法、换填土层法及强夯法等。以工程中应用最多的抗滑挡土墙为例,应以滑坡的实际推力为设计依据,确保滑坡面不与挡土墙一起滑动。由于普通的重力挡土墙不适于滑动面较深的石质边坡加固,因此在工程上针对此类状况常采用预应力锚杆、锚索抗滑挡土墙进行加固处理,锚杆深入基岩中可以增加岩石的整体性,因此广泛具有更加广泛的适用范围。

参考文献

[1] 吉晋荣.浅谈路基边坡稳定性分析及防治措施[J].科技传播,2010(15).