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摘要:随着我国公路网络的逐渐完善,人们越来越重视公路工程建设中的边坡支护问题。公路设计标准的不断提升以及汽车载重量的不断增加都要求公路边坡具有很强的稳定,借此达到现代公路运输与行车要求。本文主要对公路边坡支护技术发展现状及趋势进行了简要分析。
关键词:公路工程;边坡支护;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
近年来,随着我国经济进入快速发展的时期,工程建设发展的速度也日新月异,不仅促进了我国建筑建设事业的发展而且给人们的生产和生活带来了诸多便利。但与此同时,边坡稳定问题也层出不穷,影响着工程建设的发展,也给人们的财产安全带来了威胁,因此边坡防护问题能否得到较好的解决至关重要。
一、边坡失稳机理的研究
边坡失稳的原因比较复杂,但是究其根本,是指由于自然地质灾害等因素导致的坡体变形、内应力和强度以及地质环境的变化。影响边坡稳定的因素主要分为内因和外因两个方面,外因通常是指地下水位升高,地表土层浸泡、连续降雨等自然因素,以及在施工过程中的偶然施加负荷过大,致使坡体完成后承受压力过大(如整坡过程中的爆破震动,地震等引起的震动)导致失稳等外在人为因素。内因主要包括:边坡土质的力学性质(如容重,粘聚力、摩擦角、弹性模量和泊松比等),其主要表现是地表质地较软的结构层在地表的蠕动作用下产生变形和位移。而在我国发生的大型边坡事故中,主要是由于人類活动、气候变化、地震等自然灾害造成地形面貌的改变而导致的。其中边坡失稳导致的最常见的现象就是滑坡,滑坡是指斜坡上的土体或者岩体在自然和人为等因素的影响下,在重力作用下沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。发生滑坡现象的过程大致可以概括为“三段式”,即位移——拉裂——切断。我国已有数位专家对坡体滑移进行了比较全面的考察以及论述,目前对于一般边坡失稳的潜在滑动面搜索、滑动力和阻滑力的研究也取得了卓越的成就,但在边坡的侵蚀方面,由于缺少有力的考察证据,还存在着很大的未知等待去被发掘与探讨。
二、边坡防护技术的研究
1、重力式挡土墙
重力式挡土墙,是指依靠自身抵抗土体侧压力的挡土墙。挡土墙可以用块石、片石等作为砌体材料,或者用钢筋混凝土进行现浇,形式可以做成直立式、倾斜式和台阶式。其优点是取材容易、工艺简单、经济性好,适用于在石料丰富的地区;缺点是自重大,对地基承载力要求高,不适宜在软弱下卧层的地基以及边坡较高的情况下修建。虽然重力式挡土墙在边坡工程中得到广泛运用,但是,如若对其设计及施工不加以重视,往往会造成不必要的麻烦,特别是水对挡土墙的不利影响。因为土体中的含水量在一定程度上决定着挡土墙的土压力,如果含水量增加势必会增加主动土压力,慢慢地就会打破原有的平衡状态,导致挡土墙发生倾覆失稳或者滑移失稳。所以,在进行挡土墙设计之前,应该重视挡土墙周围地表水的排除。在进行挡土墙设计时,应该从构造上尽量减小水对挡土墙的危害。例如,在一定高度、一定位置设置泄水孔,回填土一般采用砾石、碎石等粗骨料及憎水性材料,此外还可以设计墙后滤水层,加速土体中水分的排除。
2、加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是以土为填料,通过在土内布置适量的拉结筋,利用拉结筋与土体之间的摩擦力增强土体强度。加筋土挡土墙是由面板、筋带及填料三部分组成柔性的复合支挡结构。它具有施工简便、材料消耗少、美观、占地面积少等优点,同时对地基承载能力也要求较低,具有良好的抗震性能,适用于大型路堤墙和路肩墙边坡。由于加筋土挡土墙是利用拉结筋和填料直接的相互作用来达到效果,所以对拉结筋材料质量及其铺设和连接、填料压实等工艺要求较高。
对于加筋土挡土墙的设计,除了填料较重力式挡土墙有更特殊的要求外,构造上的措施也有较为严格的规定。当拉结筋内部的填料含水量较多时,将使拉结筋所承受的拉力增加,并且会降低填料和拉结筋之间的摩擦力。如果水中含有对拉结筋具有腐蚀作用的盐类时,还会降低加筋土挡土墙的使用寿命,所以,此类挡土墙必须做好挡土墙及其附近的排水设计。另外,筋带的铺设也必须要满足相关要求,不同种类的钢筋其施工工艺也不尽相同,在铺设时应将底部的填料整平密实,拉结钢筋时应先穿粗筋,再逐一理顺拉紧固定。
3、植被防护
公路建设过程中开挖大量边坡破坏了原有的生态环境,导致大量的裸被以及严重的水土流失,这种现象在我国的北方和南方黄冈岩风化严重地区尤为突出。植被防护是利用植被的蓄养水分和植被根系加固土体原理来稳定边坡,同时也美化了生态坏境。在讲究人与自然和谐共处的当今,植被护坡技术越来越得到人们的认可和提倡。植被防护施工方法相对简单,投入技术少,仅需选择适宜的物种然后预先培育,再植育到边坡之上,它适用于边坡相对稳定,坡面冲刷轻微,且易于植被生长的边坡。相反,不适宜在长期浸水及排水不畅的边坡上采用植被防护技术。
虽然根系对土体有加固作用以及植被具有蓄养水源的功能,能够遏制面状水土流失及浅层边坡失稳,但其作用是有限的。有关研究结果表明,由于草本植被根系主要作用仅存在于50厘米的范围,而木本植被根系也仅限于3~5米的范围内,植物根系分布深度远小于边坡内大多数深层滑移面的埋深,并且植被根系有加快并延续边坡中水岩相互作用,它对深层边坡失稳的贡献是显著的。另外,在土层过薄或者水分过多的边坡上采用植被防护技术,如果遭遇极端天气的话,植被的存在有可能会加剧边坡的失稳。所以,植被防护技术应该因地制宜,针对不同的边坡选择合适的植被物种,才能使得植被防护技术起到应有的作用。
三、边坡防护的发展趋势
经过上面两方面的讨论,我们发现近年来,随着科学技术的发展和人们关注意识的增强,边坡防护技术的研究已经取得了很大的进展,并在逐步的向前迈进,因此本文大胆预测,边坡支护技术的发展会朝着下面几个方向跟进:
(1)在理论研究方面由原先的单学科专业、专一化的研究转变为多学科交叉综合研究,各类边沿学科也开始被应用到边坡防护技术的研究之中;由原先趋向于原有理论和文献资料进行主观分析的定性研究转变为注重实际调查结果和数据分析的定量研究转变。
(2)在灾害的分布和图纸方面,逐渐开始完成对于重点灾害区滑坡分布以及灾害预测图的编制,因地制宜,根据不同和的地质地貌制定不同的防护措施,逐渐开始建立专业化的防止防护评判标准,这样使得防护措施更有人性化和更加合理性,将各个地区的实际情况以一张张不同的蓝图展现在我们的面前,清晰明了。
(3)在技术层面上,防护技术沿着多样化的方向发展。经济的快速发展特别是高新技术的迅速发展,为我们的边坡防护问题带来了高科技元素,例如,目前的微型桩技术、可再张拉锚索技术、生态型土体改良技术等,就是高科技在边坡问题上的应用,它作为一种新鲜的血液,被注入到边坡问题当中来,毫无疑问带来了更加光明的前景,将代表着解决边坡问题未来的发展方向。此外,地质雷达、GPS、TDR、以及光纤传感技术也都被应用到了解决边坡问题,人们可以更加准确地探明边坡的地质条件,监控和预警可能出现失稳的边坡地段,及时开展防治措施的反馈修正工作,因此提升辅助技术的水平也是边坡防治防护工作将来的发展方向,将对边坡问题起到强有力的推动作用。
结束语
在进行公路工程施工时可以采用各种性质不同、形式不同的边坡支护技术,只有严格按照相关标准及规范进行施工和与施工现场实际情况相结合,有针对性地采取最有效的方法与技术才能够取得最佳的支护效果,对边坡结构的安全与稳定加以保证。
参考文献
[1]梁伟.公路边坡防护新技术[J].交通世界(建养·机械),2009.
[2]刘志蜂.公路边坡支护技术发展现状及趋势探析[J].现代建筑周刊,2010.
[3]林范国,张旭.浅谈高速公路边坡生态防护技术[J].中国水运(理论版),2009.
关键词:公路工程;边坡支护;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
近年来,随着我国经济进入快速发展的时期,工程建设发展的速度也日新月异,不仅促进了我国建筑建设事业的发展而且给人们的生产和生活带来了诸多便利。但与此同时,边坡稳定问题也层出不穷,影响着工程建设的发展,也给人们的财产安全带来了威胁,因此边坡防护问题能否得到较好的解决至关重要。
一、边坡失稳机理的研究
边坡失稳的原因比较复杂,但是究其根本,是指由于自然地质灾害等因素导致的坡体变形、内应力和强度以及地质环境的变化。影响边坡稳定的因素主要分为内因和外因两个方面,外因通常是指地下水位升高,地表土层浸泡、连续降雨等自然因素,以及在施工过程中的偶然施加负荷过大,致使坡体完成后承受压力过大(如整坡过程中的爆破震动,地震等引起的震动)导致失稳等外在人为因素。内因主要包括:边坡土质的力学性质(如容重,粘聚力、摩擦角、弹性模量和泊松比等),其主要表现是地表质地较软的结构层在地表的蠕动作用下产生变形和位移。而在我国发生的大型边坡事故中,主要是由于人類活动、气候变化、地震等自然灾害造成地形面貌的改变而导致的。其中边坡失稳导致的最常见的现象就是滑坡,滑坡是指斜坡上的土体或者岩体在自然和人为等因素的影响下,在重力作用下沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。发生滑坡现象的过程大致可以概括为“三段式”,即位移——拉裂——切断。我国已有数位专家对坡体滑移进行了比较全面的考察以及论述,目前对于一般边坡失稳的潜在滑动面搜索、滑动力和阻滑力的研究也取得了卓越的成就,但在边坡的侵蚀方面,由于缺少有力的考察证据,还存在着很大的未知等待去被发掘与探讨。
二、边坡防护技术的研究
1、重力式挡土墙
重力式挡土墙,是指依靠自身抵抗土体侧压力的挡土墙。挡土墙可以用块石、片石等作为砌体材料,或者用钢筋混凝土进行现浇,形式可以做成直立式、倾斜式和台阶式。其优点是取材容易、工艺简单、经济性好,适用于在石料丰富的地区;缺点是自重大,对地基承载力要求高,不适宜在软弱下卧层的地基以及边坡较高的情况下修建。虽然重力式挡土墙在边坡工程中得到广泛运用,但是,如若对其设计及施工不加以重视,往往会造成不必要的麻烦,特别是水对挡土墙的不利影响。因为土体中的含水量在一定程度上决定着挡土墙的土压力,如果含水量增加势必会增加主动土压力,慢慢地就会打破原有的平衡状态,导致挡土墙发生倾覆失稳或者滑移失稳。所以,在进行挡土墙设计之前,应该重视挡土墙周围地表水的排除。在进行挡土墙设计时,应该从构造上尽量减小水对挡土墙的危害。例如,在一定高度、一定位置设置泄水孔,回填土一般采用砾石、碎石等粗骨料及憎水性材料,此外还可以设计墙后滤水层,加速土体中水分的排除。
2、加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是以土为填料,通过在土内布置适量的拉结筋,利用拉结筋与土体之间的摩擦力增强土体强度。加筋土挡土墙是由面板、筋带及填料三部分组成柔性的复合支挡结构。它具有施工简便、材料消耗少、美观、占地面积少等优点,同时对地基承载能力也要求较低,具有良好的抗震性能,适用于大型路堤墙和路肩墙边坡。由于加筋土挡土墙是利用拉结筋和填料直接的相互作用来达到效果,所以对拉结筋材料质量及其铺设和连接、填料压实等工艺要求较高。
对于加筋土挡土墙的设计,除了填料较重力式挡土墙有更特殊的要求外,构造上的措施也有较为严格的规定。当拉结筋内部的填料含水量较多时,将使拉结筋所承受的拉力增加,并且会降低填料和拉结筋之间的摩擦力。如果水中含有对拉结筋具有腐蚀作用的盐类时,还会降低加筋土挡土墙的使用寿命,所以,此类挡土墙必须做好挡土墙及其附近的排水设计。另外,筋带的铺设也必须要满足相关要求,不同种类的钢筋其施工工艺也不尽相同,在铺设时应将底部的填料整平密实,拉结钢筋时应先穿粗筋,再逐一理顺拉紧固定。
3、植被防护
公路建设过程中开挖大量边坡破坏了原有的生态环境,导致大量的裸被以及严重的水土流失,这种现象在我国的北方和南方黄冈岩风化严重地区尤为突出。植被防护是利用植被的蓄养水分和植被根系加固土体原理来稳定边坡,同时也美化了生态坏境。在讲究人与自然和谐共处的当今,植被护坡技术越来越得到人们的认可和提倡。植被防护施工方法相对简单,投入技术少,仅需选择适宜的物种然后预先培育,再植育到边坡之上,它适用于边坡相对稳定,坡面冲刷轻微,且易于植被生长的边坡。相反,不适宜在长期浸水及排水不畅的边坡上采用植被防护技术。
虽然根系对土体有加固作用以及植被具有蓄养水源的功能,能够遏制面状水土流失及浅层边坡失稳,但其作用是有限的。有关研究结果表明,由于草本植被根系主要作用仅存在于50厘米的范围,而木本植被根系也仅限于3~5米的范围内,植物根系分布深度远小于边坡内大多数深层滑移面的埋深,并且植被根系有加快并延续边坡中水岩相互作用,它对深层边坡失稳的贡献是显著的。另外,在土层过薄或者水分过多的边坡上采用植被防护技术,如果遭遇极端天气的话,植被的存在有可能会加剧边坡的失稳。所以,植被防护技术应该因地制宜,针对不同的边坡选择合适的植被物种,才能使得植被防护技术起到应有的作用。
三、边坡防护的发展趋势
经过上面两方面的讨论,我们发现近年来,随着科学技术的发展和人们关注意识的增强,边坡防护技术的研究已经取得了很大的进展,并在逐步的向前迈进,因此本文大胆预测,边坡支护技术的发展会朝着下面几个方向跟进:
(1)在理论研究方面由原先的单学科专业、专一化的研究转变为多学科交叉综合研究,各类边沿学科也开始被应用到边坡防护技术的研究之中;由原先趋向于原有理论和文献资料进行主观分析的定性研究转变为注重实际调查结果和数据分析的定量研究转变。
(2)在灾害的分布和图纸方面,逐渐开始完成对于重点灾害区滑坡分布以及灾害预测图的编制,因地制宜,根据不同和的地质地貌制定不同的防护措施,逐渐开始建立专业化的防止防护评判标准,这样使得防护措施更有人性化和更加合理性,将各个地区的实际情况以一张张不同的蓝图展现在我们的面前,清晰明了。
(3)在技术层面上,防护技术沿着多样化的方向发展。经济的快速发展特别是高新技术的迅速发展,为我们的边坡防护问题带来了高科技元素,例如,目前的微型桩技术、可再张拉锚索技术、生态型土体改良技术等,就是高科技在边坡问题上的应用,它作为一种新鲜的血液,被注入到边坡问题当中来,毫无疑问带来了更加光明的前景,将代表着解决边坡问题未来的发展方向。此外,地质雷达、GPS、TDR、以及光纤传感技术也都被应用到了解决边坡问题,人们可以更加准确地探明边坡的地质条件,监控和预警可能出现失稳的边坡地段,及时开展防治措施的反馈修正工作,因此提升辅助技术的水平也是边坡防治防护工作将来的发展方向,将对边坡问题起到强有力的推动作用。
结束语
在进行公路工程施工时可以采用各种性质不同、形式不同的边坡支护技术,只有严格按照相关标准及规范进行施工和与施工现场实际情况相结合,有针对性地采取最有效的方法与技术才能够取得最佳的支护效果,对边坡结构的安全与稳定加以保证。
参考文献
[1]梁伟.公路边坡防护新技术[J].交通世界(建养·机械),2009.
[2]刘志蜂.公路边坡支护技术发展现状及趋势探析[J].现代建筑周刊,2010.
[3]林范国,张旭.浅谈高速公路边坡生态防护技术[J].中国水运(理论版),2009.