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摘要:由于城市道路的边坡均具备了良好的景观特性,因而对边坡保护技术也提出了更高的技术需求。而蜂巢格式护坡则具备了传统刚性护坡与边坡保护的优势,且适应性也较强,在城市道路边坡防护工程施工中被广泛应用。文章首先从蜂巢格室护坡保护体系的理论构建入手,剖析了其特性、原理和应用的要求。在理论上与实际中,探讨了常见滑坡病害的主要成因与解决方式,并力求为城市道路边坡的环境可持续性与工程应用研究提供必要的理论依据与借鉴。
关键词:城市道路;边坡防护;病害处理;具体措施
引言:当前形势下,就城市道路邊坡情况来看,存在着较多的病害,而这些病害会带来非常严重的问题,会直接影响到城市公路工程的施工质量和使用年限,进而对人们的生产生活和出行带来极大的不便。所以,对城市道路边坡防护与病害处治的分析具有至关重要的意义。
一、蜂巢约束植被护坡
蜂巢约束植被护坡主要是利用格室对表面的土层进行约束,用格室内植被根部覆盖坡面,有效实现安全防护和绿化边坡生态修复。几十年来,土工格室一直被用于改善土层结构的性能,例如人行道、挡土墙、地下管道、边坡和地基。土工格室被广泛应用到其中。一方面与它们的耐用性、经济效率和简单的设计有关,另一方面与用于加固平面的土工合成材料的特性增加有关。一些研究测试了条形基础模型,结果发现土工格室材料优于土工格栅和随机分布的平面土工组合材料。而蜂巢格式护坡格室材料体积又比较小,植物的根部沿着平行于边坡表面的方向移位,并深入到坡体内,从而发挥了加固的经济效果。简单而言,它和预应力混凝土的作用原理较为接近。良好的植被环境能够保证斜坡免遭严重冲刷。格室可以通过减缓流速和侵蚀排水来防止浓缩水流形成凹槽。一个格室决定表土的深度,保证营养根的质量;根部可以很容易地穿透土工织物的下层并渗透到底土中,在整个坡面形成一个强大的整体加固系统[1]。
1.护坡机理分析
从蜂巢约束植被护坡系统体系的基本组成剖析了护坡原理,并大致体现为如下几个方面:第一,在巢室土工格室层之间构成了一种稳固的平台,更均衡地分配地下的应力,从而避免了滑动对地面的侵蚀。对不同孔尺度的典型土工格室进行边坡稳定性分析表明,安全系数FS随土工格室尺度的缩小而提高,但涨幅较小。网格尺度越小,网格层就越坚硬,加强层下的应力分配就更平衡,边坡稳定性也更强。同时土工格室的加固由于土工格室的抗拉抗弯强度,进一步提高了其安全性,减少边坡的横向变形;通过增加土工格室的嵌入深度,土工格室结构类似于一个宽板,能够控制损坏面发展的宽版,从而可以在大面积上重新分配土壤负荷。第二,填料法,填土是植物生长发育的重要物质基础,在格室填筑物中最后加入的草种,通常经过了一种植物由草地至灌丛的生长发育过程,根茎逐步深入土壤起加固作用,同时对植物的种类也应该按照情况加以筛选,并重点考察了施工地区的天气条件、植物生长发育的季节性情况等。第三,连键与锚钎,将每个单元格连接成一个连贯的整体,并固定在边坡上。第四,无纺土工布,引导下渗地下水的排水,隔离上层填料和下层土体,具有截水、截留土粒的功能,增加植物根部的填充;边坡保护系统的拉伸加固。
2.应用要点
第一,稳定性分析。护坡的自然下降趋势被护坡与路基界面的摩擦所抵消。
护坡系统自重的活动部分超过摩擦阻力,因此需要额外进行紧固。一个单元内分布的锚杆数量可以由单根锚杆所能承载的护坡系统的最大面积来确定。第二,表面集中流。蜂巢约束系统受降雨时的表面集中流影响,应确定最大潜在流速、水流深度和水流剪切应力,以及填料的极限剪切强度。在某些情况下,可能需要对系统进行额外的紧固。第三,施工技术。土石自上而下进行填充,多余的土石自上而下自然滑落,既避免了单次投放量过大,又减少了多次重复性投放。此外,顶部填充的巢室提供向上拉力以填充底部的巢室,以减少底部巢的下滑趋势。
二、边坡加固
(1)明确问题和原因
边坡加固最常见的问题是局部地表不稳定,具体表现为以下几方面:第一,地下水入渗:地下水从边坡进入,造成局部渗流压力过高,形成地下水管。随着颗粒从坡面被冲走,这种作用会侵蚀坡面附近的材料,导致坡面质量逐渐恶化。第二,水动力冲击与高浮力和逆流相结合,对坡盖产生较大载荷;循环液压的增加也进一步损害了路面的稳定性,造成地上与地下的物质位移与流失。第三,边坡覆盖层不稳定状态问题,对植被或既有边坡的刚性防护或新边坡的加固,要求特定的保护措施或前提条件。比如:边坡必须比路面材料的自然边坡更陡峭;边坡高度必须大于表面材料与自然土层界面处的最大摩擦角。因为许多土工组合材料的摩擦系数都相对较低,所以土工膜与土工织物会形成不平衡的保护涂层。而一旦覆盖层趋于饱和,就会出现动态作用或液压提升力,又或者外加填土的超载影响,稳定性就会逐渐下降。而边坡覆盖的稳定性也在一定程度上依赖边坡基部的支撑,因此路堤底部的侵蚀会加剧整个保护层的不稳定性。
(二)具体加固措施
边坡防护大致可分为植被保护、工程保护和两者的结合,砂浆和砾石的常规护坡、骨架植被保护、格状喷射混凝土、土工格室护坡、3D植被网络、柔性防护等。边坡病害的成因详细分析:外因首先包括工程开挖、地下水、堤防、雨水冲刷等,以及围岩位移。在检测引起边坡失稳的外部因素的基础上,结合边坡本身的条件,边坡增强主要包括以下措施:第一,整改边坡形态:减轻荷载、动压和边坡减速;第二,排水:通过排水沟、钻孔、死角等方式排出坡面地表水和坡面地下水;第三,支挡:各种挡土墙、防滑桩、安全网等;第四,边坡内部加固:浇筑、锚固等。
(三)边坡处治案例分析
1.减荷+锚板挡墙
市内主干道右侧坡为挖出的30m长土坡,最大坡高为16m,安全等级为一级,该段边坡地面塌陷主要是由于强降雨导致的。两段高坡段之间的冲沟位置,集水面积比较大。该段边坡发生滑坡后,地质勘查局进行了追加勘察,在此基础上提出了以下追加勘察措施:采用抗滑重力式挡土墙作为支护,由于挡墙的体积比较庞大,因而在施工中存在一定的安全隐患[2]。
2.减荷+重力式挡墙
城市公路右侧坡长约200 m,为岩土混合坡,最大开挖高度约27 m,坡度约307°,边坡最大坡高约7 m,岩体部分最大坡高约27 m,土质以残留粉质粘土为主,部分为填土,安全等级为1级。自上而下分阶段进行施工,其中岩石部分以1:1的坡率分阶放坡,底部部分设置为1:1.5 分级坡度变平。边坡施工基本完成后,建设单位在日常检查中发现,经过大雨(日降雨量约41.6毫米)后,在边坡上缘(上层)外约20m处发现明显裂缝,斜坡下部和斜坡外侧约100 m宽,变形增大,最大裂缝宽度约55 cm,长度约35 m。这一段边坡非常不稳定,所以制定了斜坡清理计划采纳;该段斜坡的不稳定土沿滑动面被清除,重力被带到清除的斜坡顶部。用C20混凝土制成的挡土墙,至少1m深,基础应放置在稳定的岩石上。
结论:通过文章分析得知,在经过对城市道路及边坡的保护特点和要求细致了解之后,接着分析了应用范围更广泛的新型边坡形式,即蜂巢格室护坡的特征、原理以及应用要点。并就道路边坡上常见的滑坡病害原因和处治方案展开了深入的调查研究与个案剖析,希望相关工作者加大重视力度,共同建设好我们的城市道路。
参考文献
[1]郑永成.路基高边坡防护工程施工技术的分析[J].建材与装饰.2020(20):78-83.
[2]尹文锋,陈长胜,尹祖超.山区公路边坡防护技术研究[J].人民长江,2017,42(020):13-15.
关键词:城市道路;边坡防护;病害处理;具体措施
引言:当前形势下,就城市道路邊坡情况来看,存在着较多的病害,而这些病害会带来非常严重的问题,会直接影响到城市公路工程的施工质量和使用年限,进而对人们的生产生活和出行带来极大的不便。所以,对城市道路边坡防护与病害处治的分析具有至关重要的意义。
一、蜂巢约束植被护坡
蜂巢约束植被护坡主要是利用格室对表面的土层进行约束,用格室内植被根部覆盖坡面,有效实现安全防护和绿化边坡生态修复。几十年来,土工格室一直被用于改善土层结构的性能,例如人行道、挡土墙、地下管道、边坡和地基。土工格室被广泛应用到其中。一方面与它们的耐用性、经济效率和简单的设计有关,另一方面与用于加固平面的土工合成材料的特性增加有关。一些研究测试了条形基础模型,结果发现土工格室材料优于土工格栅和随机分布的平面土工组合材料。而蜂巢格式护坡格室材料体积又比较小,植物的根部沿着平行于边坡表面的方向移位,并深入到坡体内,从而发挥了加固的经济效果。简单而言,它和预应力混凝土的作用原理较为接近。良好的植被环境能够保证斜坡免遭严重冲刷。格室可以通过减缓流速和侵蚀排水来防止浓缩水流形成凹槽。一个格室决定表土的深度,保证营养根的质量;根部可以很容易地穿透土工织物的下层并渗透到底土中,在整个坡面形成一个强大的整体加固系统[1]。
1.护坡机理分析
从蜂巢约束植被护坡系统体系的基本组成剖析了护坡原理,并大致体现为如下几个方面:第一,在巢室土工格室层之间构成了一种稳固的平台,更均衡地分配地下的应力,从而避免了滑动对地面的侵蚀。对不同孔尺度的典型土工格室进行边坡稳定性分析表明,安全系数FS随土工格室尺度的缩小而提高,但涨幅较小。网格尺度越小,网格层就越坚硬,加强层下的应力分配就更平衡,边坡稳定性也更强。同时土工格室的加固由于土工格室的抗拉抗弯强度,进一步提高了其安全性,减少边坡的横向变形;通过增加土工格室的嵌入深度,土工格室结构类似于一个宽板,能够控制损坏面发展的宽版,从而可以在大面积上重新分配土壤负荷。第二,填料法,填土是植物生长发育的重要物质基础,在格室填筑物中最后加入的草种,通常经过了一种植物由草地至灌丛的生长发育过程,根茎逐步深入土壤起加固作用,同时对植物的种类也应该按照情况加以筛选,并重点考察了施工地区的天气条件、植物生长发育的季节性情况等。第三,连键与锚钎,将每个单元格连接成一个连贯的整体,并固定在边坡上。第四,无纺土工布,引导下渗地下水的排水,隔离上层填料和下层土体,具有截水、截留土粒的功能,增加植物根部的填充;边坡保护系统的拉伸加固。
2.应用要点
第一,稳定性分析。护坡的自然下降趋势被护坡与路基界面的摩擦所抵消。
护坡系统自重的活动部分超过摩擦阻力,因此需要额外进行紧固。一个单元内分布的锚杆数量可以由单根锚杆所能承载的护坡系统的最大面积来确定。第二,表面集中流。蜂巢约束系统受降雨时的表面集中流影响,应确定最大潜在流速、水流深度和水流剪切应力,以及填料的极限剪切强度。在某些情况下,可能需要对系统进行额外的紧固。第三,施工技术。土石自上而下进行填充,多余的土石自上而下自然滑落,既避免了单次投放量过大,又减少了多次重复性投放。此外,顶部填充的巢室提供向上拉力以填充底部的巢室,以减少底部巢的下滑趋势。
二、边坡加固
(1)明确问题和原因
边坡加固最常见的问题是局部地表不稳定,具体表现为以下几方面:第一,地下水入渗:地下水从边坡进入,造成局部渗流压力过高,形成地下水管。随着颗粒从坡面被冲走,这种作用会侵蚀坡面附近的材料,导致坡面质量逐渐恶化。第二,水动力冲击与高浮力和逆流相结合,对坡盖产生较大载荷;循环液压的增加也进一步损害了路面的稳定性,造成地上与地下的物质位移与流失。第三,边坡覆盖层不稳定状态问题,对植被或既有边坡的刚性防护或新边坡的加固,要求特定的保护措施或前提条件。比如:边坡必须比路面材料的自然边坡更陡峭;边坡高度必须大于表面材料与自然土层界面处的最大摩擦角。因为许多土工组合材料的摩擦系数都相对较低,所以土工膜与土工织物会形成不平衡的保护涂层。而一旦覆盖层趋于饱和,就会出现动态作用或液压提升力,又或者外加填土的超载影响,稳定性就会逐渐下降。而边坡覆盖的稳定性也在一定程度上依赖边坡基部的支撑,因此路堤底部的侵蚀会加剧整个保护层的不稳定性。
(二)具体加固措施
边坡防护大致可分为植被保护、工程保护和两者的结合,砂浆和砾石的常规护坡、骨架植被保护、格状喷射混凝土、土工格室护坡、3D植被网络、柔性防护等。边坡病害的成因详细分析:外因首先包括工程开挖、地下水、堤防、雨水冲刷等,以及围岩位移。在检测引起边坡失稳的外部因素的基础上,结合边坡本身的条件,边坡增强主要包括以下措施:第一,整改边坡形态:减轻荷载、动压和边坡减速;第二,排水:通过排水沟、钻孔、死角等方式排出坡面地表水和坡面地下水;第三,支挡:各种挡土墙、防滑桩、安全网等;第四,边坡内部加固:浇筑、锚固等。
(三)边坡处治案例分析
1.减荷+锚板挡墙
市内主干道右侧坡为挖出的30m长土坡,最大坡高为16m,安全等级为一级,该段边坡地面塌陷主要是由于强降雨导致的。两段高坡段之间的冲沟位置,集水面积比较大。该段边坡发生滑坡后,地质勘查局进行了追加勘察,在此基础上提出了以下追加勘察措施:采用抗滑重力式挡土墙作为支护,由于挡墙的体积比较庞大,因而在施工中存在一定的安全隐患[2]。
2.减荷+重力式挡墙
城市公路右侧坡长约200 m,为岩土混合坡,最大开挖高度约27 m,坡度约307°,边坡最大坡高约7 m,岩体部分最大坡高约27 m,土质以残留粉质粘土为主,部分为填土,安全等级为1级。自上而下分阶段进行施工,其中岩石部分以1:1的坡率分阶放坡,底部部分设置为1:1.5 分级坡度变平。边坡施工基本完成后,建设单位在日常检查中发现,经过大雨(日降雨量约41.6毫米)后,在边坡上缘(上层)外约20m处发现明显裂缝,斜坡下部和斜坡外侧约100 m宽,变形增大,最大裂缝宽度约55 cm,长度约35 m。这一段边坡非常不稳定,所以制定了斜坡清理计划采纳;该段斜坡的不稳定土沿滑动面被清除,重力被带到清除的斜坡顶部。用C20混凝土制成的挡土墙,至少1m深,基础应放置在稳定的岩石上。
结论:通过文章分析得知,在经过对城市道路及边坡的保护特点和要求细致了解之后,接着分析了应用范围更广泛的新型边坡形式,即蜂巢格室护坡的特征、原理以及应用要点。并就道路边坡上常见的滑坡病害原因和处治方案展开了深入的调查研究与个案剖析,希望相关工作者加大重视力度,共同建设好我们的城市道路。
参考文献
[1]郑永成.路基高边坡防护工程施工技术的分析[J].建材与装饰.2020(20):78-83.
[2]尹文锋,陈长胜,尹祖超.山区公路边坡防护技术研究[J].人民长江,2017,42(020):13-15.