張西寧
青海省長業(yè)交通建設(shè)有限公司,青海 西寧 811600
為保證路基穩(wěn)定,在路基兩側(cè)做成的具有一定坡度的坡面叫邊坡。路基防護(hù)是保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要措施之一,防護(hù)的重點(diǎn)是路基邊坡。如何選擇適當(dāng)?shù)倪吰卤Wo(hù)形式以提高邊坡穩(wěn)定性,已成為我國公路建設(shè)急需解決的重要研究課題之一。
當(dāng)邊坡成型后,多會受到自然環(huán)境或人為環(huán)境的影響,導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性減低,造成崩塌破壞。邊坡失穩(wěn)的原因大致可以分為潛在影響因子和誘發(fā)影響因子兩類。
1)地形因素?,F(xiàn)今地形的呈現(xiàn)多是由自然或人為因素所造成,在地形的表現(xiàn)上包括坡高、坡寬、坡度及坡向等;
2)地質(zhì)材料。邊坡主要由單一或多種地質(zhì)材料所組成,材料特性的優(yōu)劣,將直接影響邊坡的穩(wěn)定性,地質(zhì)材料的組成成分包括礦物的種類、組織、膠結(jié)狀況、成巖時(shí)間等,其外在的表現(xiàn)則為巖性、土壤種類、力學(xué)強(qiáng)度及抗風(fēng)化能力;
3)地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造是影響邊坡穩(wěn)定性最主要的因子之一。當(dāng)巖體中存在不連續(xù)結(jié)構(gòu)面如層面、節(jié)理、劈理、片理、剪裂帶及斷層等,會使巖體成為不連續(xù)或破碎的巖石,降低巖體強(qiáng)度或提高受風(fēng)化的影響,而此不連續(xù)結(jié)構(gòu)面的存在也輕易發(fā)展成破壞滑動面,提高邊坡的不穩(wěn)定性。
1)環(huán)境。由于環(huán)境因子涵蓋范圍較廣,下面主要針對降雨、地下水、風(fēng)化與侵蝕作用及地震等對邊坡穩(wěn)定性造成的影響,逐一加以介紹。降雨,水是造成邊坡破壞的主要因素之一,由于降雨后易使地表材料軟化降低強(qiáng)度,并增加孔隙水壓,降低邊坡穩(wěn)定。有學(xué)者指出對自然邊坡最不利的環(huán)境因素是持續(xù)性的暴雨,易造成坡面侵蝕與坍塌。同時(shí),雨水通過滲透作用會促使地下水位升高,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。地下水,地下水對邊坡造成的不利影響包括:水壓作用于垂直裂縫,產(chǎn)生水平推力,使得巖坡或土坡被推向下方;浮力作用于潛在滑動面之上,使得有效正應(yīng)力減小,降低該面的摩擦力;對頁狀礦物,尤其是黏土礦物,產(chǎn)生潤滑作用,使的抗滑動的能力降低;改變物理及化學(xué)性質(zhì),使得巖質(zhì)、土質(zhì)變壞,降低強(qiáng)度,使得邊坡失穩(wěn)。風(fēng)化及侵蝕作用:邊坡巖石風(fēng)化后,強(qiáng)度大幅降低,易使護(hù)坡作用降低,導(dǎo)致侵蝕量增加,然后新鮮的巖層再次暴露,進(jìn)一步被風(fēng)化與侵蝕。地震,地震產(chǎn)生的地表加速度會使邊坡下滑力增加,反抗力減小,同時(shí)地震釋放的水平震波易使缺乏反抗橫向剪力作用的邊坡發(fā)生破壞。
2)人為。因人為活動造成邊坡失穩(wěn)的影響因素稱為人為因子,如道路開挖、山坡地開發(fā)、爆破、采礦及開墾等。山坡地不當(dāng)開發(fā),不當(dāng)加載,坡腳不當(dāng)開挖,邊坡防護(hù)不當(dāng)都將會直接影響邊坡的穩(wěn)定性。
采用植物防護(hù),增加植被面積,減少地表徑流,可從根本上減少路基的水土流失。植物覆蓋對于地表徑流和水土沖刷有極大的減緩作用。枝葉繁茂的樹冠能夠截留一部分降水量,龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分,還可穩(wěn)定地表土層。而沒有植被覆蓋的地方,降水量全部落在地表面,形成徑流,造成水土侵蝕和沖刷。植被的根系能與土層密切地結(jié)合,根系與根系的盤根錯(cuò)節(jié),使地表層土壤形成不同深度的、牢固的穩(wěn)定層,從而有效地穩(wěn)定土層,固定溝坡,阻擋沖刷和塌陷,有機(jī)械的防護(hù)作用。
框格防護(hù)多用于路基下邊坡,是一種輔助性的防護(hù)措施,除具有對路基邊坡的一定防護(hù)作用外,還有對路容的美化效果,尤其在互通立交范圍內(nèi)邊坡應(yīng)用最多,近年來人們越來越重視公路對環(huán)境的影響,重視路容美化,因此往往采用這種防護(hù)形式。
在穩(wěn)定的邊坡上鋪砌(漿砌或干砌)片石、塊石或混凝土預(yù)制塊等材料以防止地表徑流或坡面水流對邊坡的沖刷稱之為護(hù)坡。鋪砌方式一般采用漿砌,沖刷輕微時(shí),可采用干砌。
位于河灘或滯洪區(qū)內(nèi)的路基,往往處于洪水的直接威脅之下,因此必須采用護(hù)坡防護(hù)措施,防護(hù)高度應(yīng)至少在路基設(shè)計(jì)洪水位加浪高、壅水高及0.5m安全值以上。另外,當(dāng)路基沿溪,路基邊坡侵占河道時(shí),也要采取護(hù)坡防護(hù)措施。
在施工噴射混凝土防護(hù)前,坡面不應(yīng)有風(fēng)化碎渣、風(fēng)化土層,全風(fēng)化巖石不宜采用噴射混凝土防護(hù)措施,為防止噴射混凝土硬化收縮產(chǎn)生裂縫或剝落,加設(shè)防裂金屬網(wǎng)或高強(qiáng)聚合物土工格柵是必要的。當(dāng)巖體具有沿傾向路面的巖層順層滑動的潛在危險(xiǎn)時(shí)還應(yīng)采取加抗剪錨桿的錨固措施。
在我國山區(qū)高等級公路的防護(hù)設(shè)施中,護(hù)面墻是上邊坡采用較多的防護(hù)形式,而且多是實(shí)體護(hù)面墻,一般根據(jù)邊坡的高度、巖石的風(fēng)化程度及巖土的工程地質(zhì)特性采取半防護(hù)或全防護(hù)措施。在半防護(hù)措施中,有時(shí)采用坡腳護(hù)面墻,由于路塹的開挖,改變了空氣的流向,在路塹內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)氣流,雨雪天氣,該氣流攜帶著雨雪對坡腳的沖刷破壞能力最大,同時(shí)汽車高速行駛濺起的雨雪水也直接沖刷坡腳。自然降水自坡頂沿坡面向下流,流至坡腳時(shí),速度最大,沖刷最嚴(yán)重,因此在坡腳處設(shè)置矮墻是最起碼的防護(hù)措施。從另一方面講,在坡腳設(shè)置護(hù)面墻還起到誘導(dǎo)行車視線的作用。對于土質(zhì)邊坡,技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí),還可以搞綠化,種植一些藤本植物,美化環(huán)境。
隨著公路建設(shè)不斷發(fā)展,由于道路邊坡失穩(wěn)影響行車安全,甚至掩埋道路,中斷交通,造成不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失事件時(shí)有發(fā)生。所以加強(qiáng)道路邊坡防護(hù)至關(guān)重要,根據(jù)地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、氣候條件、地形地貌等多種因素,所采取的邊坡防護(hù)相應(yīng)措施也不同,還有待探索研究。
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