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【关键词】公路路基边坡,治理技术,探讨分析
中图分类号:U213.1 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
在公路工程施工中,路基是一个十分重要的方面,其对公路工程的质量具有十分重要的影响。通过加强对公路路基边坡防护的研究,可以有效的提高公路路基的施工质量,确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡防护的研究过程中,一定要考虑到影响边坡失稳的因素,从而对症下药,解决边坡的治理问题。因此,笔者根据自己的施工经验和研究,从公路路基边坡失稳的因素出发,研究边坡防护的原则以及具体的措施,希望对相关的领域的研究提供借鉴。
二、公路路基边坡失稳的因素分析
1、公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑使原有地表植被被破坏.形成大面积坡面.表土层抗蚀能力减弱.水土流失加剧.从而导致边坡失稳的机率增大。
2、设计中对滑坡路段岩士性质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计坡率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
三、公路路基边坡防护原则分析
1.在公路路基边坡防护过程中 ,要坚持从工程地段的地质地貌条件出发,加强对滑坡做出科学合理的定性评价,在此过中,再辅之以定量评价。
2.要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中,要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析,并对各种地质地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以让工程治理更为稳定,且一定程度上减低了工程的成本。
3.在进行边坡防护过程中,要确保工程的安全性,实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件,地下水位等多方面的条件下,做出科学合理的设计,并严格计算整个工程的安全系数。
四、公路路基边坡防护技术分析
1、锚固洞
在加固高边坡时,锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法,在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式,从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外,锚固洞自身具备一定的倾斜度,从而有效的避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
2、混凝土挡墙
在高边坡加固中,混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式,这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题,进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通
常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土挡墙的设计时,应该充分考虑滑面的形状以及位置,从而选择适合的挡墙基础砌筑深度,此外,挡墙后面应该设计必要的泄水孔,从而有效的减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。
3、植物防护措施
植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
4、地下排水
(一)渗沟: 渗沟对排水路基边坡下渗水、裂隙水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。
(二)支撑式渗沟: 支撑式渗沟主要设计在路基边坡体裂隙水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水富丰、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。
(三)倾斜式排水管: 在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩、土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。
(四)大孔径排水管( 沟) : 该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排除水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管( 沟) 具有较为明显效果。
五、结束语
综上所述,加强对边坡稳定性的定量定性分析,加强边坡的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中得到了更多的关注。对于公路路基的边坡,一定要采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡的出现,提高边坡的防护水平,保证整个公路建设的质量,促进我国公路建设的健康快速发展。
参考文献:
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关键词:高速公路,岩质坡面,挖沟挂网,生物防护工程
一、传统的岩质坡面绿化方法
岩质坡面传统的绿化方法是在坡脚栽植攀缘植物、坡顶栽垂吊植物或在岩面上挖种植槽或鱼鳞坑栽植攀缘、垂吊植物及花灌木等实现绿化。免费论文,生物防护工程。这些方法简单易行,但施工速度慢,养护困难,成活率低,重要的是岩面达到完全覆盖往往需要很长的时间。
二、挖沟挂网喷播植草技术应用
挖沟挂网喷播植草技术是指在坡面上按一定的行距人工开挖楔形沟,在沟内回填适宜于草种生长的土壤、养料、土壤改良剂等种植基质材料,然后挂三维植被网,再覆盖基质材料喷播植草。
2.1适用范围
挖沟挂网喷播植草技术要充分了解该施工区域内岩质边坡的结构,结合当地的地质、气候条件,合理选择。其适应范围为:
(1)硬岩边坡。如花岗岩、闪长岩、中生代砂岩,表面坚硬、不易风化、龟裂少且稳定性好时,除特殊要求外,一般不考虑采用挖沟植草护坡方法。
(2)软岩边坡。如岩浆、凝灰岩、页岩、第3纪泥岩、粉砂岩等,根据其是否易风化、是否会砂土化及龟裂的多少可采用挖沟挂网喷播植草技术。
(3)易风化硬岩。如蛇纹岩、粘板岩等开挖后在短时间内风化为砂土或沿裂隙分解为细片的岩石,按软岩边坡处理。
2.2材料的选择
(1)基质材料
种植基质材料主要有土壤、有机质、化肥、保水剂、接合剂、pH缓冲剂、水及草种。
土壤:土壤可因地制宜,选择就近的沙壤、壤土或黄土。免费论文,生物防护工程。要保持干燥、过筛,去掉粗的颗粒物及杂物。
有机质:常采用的有机质有泥炭土,泥炭土有机物持水量很高,通气性良好,其独特的轻质、持水、透气和富含有机质特点,可蓄水、保水,防止板结,改善土壤物理结构,并保持肥效的持久力。
化学肥料:加入一定量的缓释全价肥有利于植物生长后期肥料的持续供应。
保水剂:岩体面基本上为不透水层面,易反射辐射热。因此,岩面上植物种子的发芽和生长对气候相当敏感,稍一干旱植物凋败枯萎。此时加入保水剂是岩面上植物得以正常生长发育的关键。保水剂可吸收自身数百倍至数千倍的水分。这些水分不易被一般物理方法挤排出来,而植物根系却能吸收贮存在保水剂中的水分。免费论文,生物防护工程。保水剂可将偶尔的降雨迅速而膨胀成凝胶将水分贮存起来,干旱时便慢慢地释放给根系。
接合剂与pH缓冲剂:为了避免雨、风、雪等因素对种植基质造成侵蚀、冲刷,必须在种植基质中加入适量的接合剂,以促使基质与岩面粘结和基质硬化。常用的接合剂是普通硅酸盐水泥,水泥呈碱性,一般来说对种子的生根、发芽是有害的,因此其用量必须控制得当。掺入水泥的同时,可加入一定量的碱性中和因子,如磷酸作为缓冲剂以调节基质pH值。
用水:就近利用,用水量根据实际情况而定。
植物种子选择及配比:岩体坡面上种植基质厚度薄,环境恶劣,植物除因地制宜,选择适应当地气候的种类外,还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强的品种。实际应用中多以一种植物为主,多种草籽混播,以便增强适应性。常选用的草种主要有高羊茅、白三叶等。为了丰富景观,可加入一定比例的草花种子,如波斯菊、金鸡菊等。由于风化岩上常有灌木和乔木自然侵人岩体,还可在喷播时加入少量银合欢、丁香、胡枝子等灌木种子。
(2)辅助材料
三维植被网:采用约15mm的三维三层植被网,底网为两层,网包一层或约18mm的三维四层植被网,其底网为两层,网包两层,原材料为聚乙烯,质控抗拉强度分别为≥1.6±0.2KN/M,≥2.4±0.4KN/M,单位重量分别为300g/m2和350g/m2,幅度可选定。
U型J型钢钉:起固定作用,用直径6mm钢筋预制。
无纺布:无纺布作为植物养生网能防止种子和土壤受暴雨冲刷造成流失,也可适当遮阴,防止土壤干燥,使种子更容易发芽,无纺布可选16-20g/m2热合或热粘型无纺布。
2.3施工工艺
(1)坡面修整
高速公路路堑坡面因山势和征地等原因,一般都较陡急,修整前边坡因暴露风化,碎落,形式凹凸不平。在进行绿化前应按设计要求,对边坡不平整处进行人工修坡,清坡平整度宜控制好,并把坡顶和可视断面一并修整,保持坡体线条流畅。
(2)开挖楔形沟
在岩石坡面上人工开挖楔形沟,楔形沟竖向保持直立,横向设置5%的倒坡以保证填土的稳定,沟间距离为300-400mm。
(3)回填基质材料
沟内回填富含有机肥料的基质材料,土壤和基材必须事先混合均匀,并保持一定的湿度。适当洒水以确保坡面潮湿,再挂三维网并用U形J形钉固定,网上撒细粒土经多次喷水沉降以覆盖三维网网包。也可采用灌浆法对三维网灌浆,还可通过喷混机,将表土均匀喷到三维网上,直到全面覆盖三维网。免费论文,生物防护工程。
(4)喷种
采用液压喷播机,将种子、保水剂、肥料、纤维混合料均匀喷播在坡面上,喷播完成后,视情况可撒少许细土覆盖表面。
(5)覆盖
喷种后可在坡面覆盖无纺布以防止雨水冲刷,并可在干热季节适度遮阴,利于种子萌发。免费论文,生物防护工程。
(6)养护
喷播后应浇水使土壤保持湿润状态。免费论文,生物防护工程。在春天5-10天左右发芽,一个月成坪,成坪后进入正常养护。
三、存在的问题
土壤和水分是植物生长的必要条件之一。对于岩质坡面,其硬度大、土壤少甚至无,植物生根、发育非常困难,因开挖后的岩质边坡大多较陡,在坡面上回填的种植基质往往难以固定,即使一时附着,还会因降雨、流水及大风等遭到流失,使种植基质连同生长的植物一起滑落、崩塌。因此,岩质边坡绿化需具备两个基本条件:一是坡面上必须有植物能赖以持续生长的种植基质,二是种植基质能永久固定在岩面上。
四、结论
过去对护坡常采用浆砌条石或水泥喷浆等构造物进行护坡处理,随着人们环保及审美意识的提高,需对裸露的坡面进行绿化处理,以防止坡面的侵蚀和风化,恢复自然植被,在绿化的同时起到美化的作用,以求达到“人在车中坐,车在画中行”的意境。经在多条高速公路通过挖沟挂网喷播植草技术的应用,已取得了很好的效果,较传统的绿化效果更明鲜,建议广泛推广使用。
【关键词】:预应力锚索;高速公路;高边坡工程;应用
中图分类号: U412.36+6文献标识码:A 文章编号:
一.引言
近年来预应力锚索施工在高速公路高边坡工程中的应用使其可以在地质条件十分复杂的情况下发挥作用。本技术特别是适用于岩石、砂性土、砂性粘土类的高边坡加固工程。对大断层、古滑坡、破碎带等地质有着比较好的整治效果,有着明显的经济效果。也能应用在地下工程的地层加固、预支护等工程当中。本文就预应力锚索施工在高速公路高边坡防护中的具体应用作简要的分析。
二.工艺原理
当施工开挖高速公路后对自然应力产生了重大的改变,这是导致边坡失稳的最直接原因。预应力锚索的一端和工程结构物质连接,而另一端则锚固在地基的岩层或土层当中,用以承受结构物的拉拔力、上拉力以及土压力,它利用地层的锚固力作用于地梁从而使得边坡稳定。
当锚索完成注浆之后,和地基胶结在一起,此外加上局部的浆液扩散到地层裂隙当中,相应的增加了地基的摩阻系数,更加利于传递预应力锚索的抗拔力。锚索在进行张拉后,在锚索的长度值范围之内岩层挤压,大大增加了岩层板间的摩擦阻力,导致挠度和内应力变小,也增加了锚索范围值内岩体的整体抗弯压能力。相邻的锚索锥体由于压缩而相互重叠,产生一定厚度的连续压缩带,使无粘结力的碎石体能够承受相当负荷的重量,主要表现在预应力锚索的挤压加固作用。
三.预应力锚索施工技术
施工技术流程(见图1)。
四.施工技术、注意事项及相关问题处理
1.预应力锚索的施工技术
预应力锚索施工主要包括下索、钻孔、制作锚索、注浆、张拉锁定与封锚等。
下索:用人力分为多点将锚索塞入到锚孔中。
钻孔:对锚索孔的成孔需要使用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机或者土质地层专用钻机,从而确保不加水成孔,并且满足设计的孔径、钻孔角度、钻孔深度等要求。在进行施工时要确保钻孔深度比设计锚索孔长0.5m。
制作锚索:对经过认真审查而符合规范的钢绞线,应按照锚索的设计长度再加上1.5m,按照设计所要求的根数在特殊的支架上来编制锚索。对每根钢绞线进行涂防护油,并且使用外套内径值为2.0cm的PVC管来作为预应力的失效部分,对锚固段使用特定制作的紧箍件、扩张环按1m的间距来进行定位并且外裹铁网。在实施本工序过程中要严格使用止水材料或粘胶带来封堵锚同段与自由段的分界处。此外在成索的过程中一定要预先埋设注浆管。
注浆:在安放好锚索后应及时注浆,锚孔注浆采取水灰比为0.45的纯水泥浆一次性注浆与多次高压补浆来完成。在进行首次注浆时应采用水下注浆法,也就是通过注浆管从孔底开始进行注浆。将孔内残留物以及渗水排出到孔外,直到孔口溢出浆液,进而确保灌浆的质量。在完成预应力张拉后,再通过锚垫板补浆孔来进行多次的高压补浆,保证浆液对锚索完全有效的包裹。
张拉锁定:等到注浆体以及地梁混凝土达到设计的强度,用标定过的张拉设备对各锚索钢铰线实施张拉。
封锚:在完成张拉之后,在确保留有8~10cm钢绞线头外,应切除多余的部分,并进行特殊防锈处理,最后对锚端头实施封端处理。
2.施工过程中应注意的事项
由上述预应力锚索施工的工作原理能够看出,锚索预应力钢绞线按照设计要求的张拉到设计的吨位持荷是实施本防护工程措施的重点。通过结合现场的实践工作对下面几点实施严格的控制。
工序的组织安排必须要紧凑:多级边坡遵循从上至下的施工防护步骤。在安排施工方面应该精心组织,保证工序衔接的紧凑,并且在每开挖出一级边坡后,即行施工,尽量避免高边坡开挖后长期曝晒,尤其是在雨季时节。
选择钻孔机型,满足干钻作业的需要:应结合不同地质层的结构类型、深度、成孔的直径以及现场的作业条件来选择使用钻孔设备。机具在进行工作时要确保干钻,坚决杜绝在钻井中加水用以加快钻井的速度等。常见的风动干钻技术的机型有:MG50型、K2J.100型、潜孔钻机Q25―100型等。
准确进行放样孔位,做好钻井的详细记录:在已经成型并且经整修满足需要的高边坡上,按照设计的参数来准确测定放孔位置能够确保每根预应力锚索支固边坡土体的应力区间。考虑到钻孔机具在高边坡施工中所搭设的支架平台上展开工作,而满足动荷作用下的平台稳定性也是确保正常钻机、成孔角度的―个重要因素。
在施工过程中,必须要详细记录钻孔过程中的进度情况,以便在实施后续注浆时来作为参考。
匀速持压注浆:以孔口的反冒浆来作为注浆饱满的依据。同时应确保孔口补浆的到位。
地梁密实,混凝土表面力求美观、亮洁:对处在坡率l:0.5~1的边坡浇筑的地梁混凝土,施工起来尤为不便,因此在施工过程中应加强管理,保证地梁内实与外美。
做好地梁间坡面防护工作:对于已经完成预应力锚索施工的坡面,要尽快采用7.5#浆砌片石将地梁间坡面作封面,避免雨水浸蚀地梁、冲刷坡面。
3.施工过程中相关问题的处理办法
退钻困难:在施工过程中可能会遇到成孔之后出现退钻困难的情况,通常可以采取强风出渣进退转杆的方法来进行处理。
亏坡和坡面溶洞:由于边坡开挖亏坡和坡面溶洞显露在边坡上,为了确保地梁浇注紧密着张拉和边坡的需要,通常采取回填片石灌浆、填塞浇注混凝土、浆砌片石等方法来进行处理。
地质条件的变化:对于实际地质条件的变化情况,应该及时上报,专题研究解决。
下索困难:在较大裂缝部位出现下索困难或成孔经过溶洞时,应该使用长直钢管越过这些部位来过渡,再行通过钢管下索。有时也会因为保护成孔口不慎,导致落物下索的受阻,针对这种情况应该采用机原位,开钻清孔来进行解决。
注浆不满:裂缝、岩溶发育部位,按照正常注浆量孔口仍然没有出现冒浆,有时甚至会出现超设计注浆量几倍用量的情况。为此在注浆之前要依据各钻孔的记录资料加以反映,除了做好水泥用量提前供应之外,还应该通过探察钢筋,对于锚固端是采取持续不断的注浆方案来进行解决,而对自由端则可以采用下钢管套来进行注浆,从而减少超量注浆的发生。
五.结束语
锚固工程施工因为工序多,而且又多是交叉作业,因此要协调好各工序的施工场地和作业时间。每个作业组应该把责任岗位落实到每一个人,从而有利于各个工序的衔接与协调,确保工程质量和进度。预应力锚索在高速公路高边坡工程中的应用,对有效防止边坡开挖产生临空面,从而导致边坡不稳定有着十分明显的效果。
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论文摘要:针对三峡库区地质灾害治理的特点,结合实例对喷播植草防护技术的特点、主要功能、方案选择、施工工序进行介绍,并对其效果及经济、社会效益进行评价。
1 概 述
岩土边坡工程改变了自然边坡现状,会对当地的生态环境造成不利影响,在环境保护要求严格的今天,边坡工程增加生态环境保护的内容是非常重要甚至是强制性的。其中边坡植被防护作为岩土工程生态环境保护的重要部分,在国内得到了广泛的应用,并取得了良好的效果,且开始逐渐取代传统的圬工护坡。边坡植被防护工程主要有以下几类技术:①阶梯植被;②框格植被;③穴播或沟播;④喷播植草;⑤植生带;⑥绿化网;⑦土工网垫等。
本文将结合三峡库区地质灾害治理工程的经验,重点论述喷播植草防护技术在库区地质灾害治理工程中的应用。
2 喷播植草防护技术的特点
喷播植草是利用液态播种原理,将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂和色素等按一定比例配水混合搅匀,通过机械加压后喷射到边坡坡面的防护技术。由于其施工简单、速度快,造价低且草籽成活率高,在国内外获得了广泛的应用。
3 喷播植草防护边坡的主要功能
喷播植草作为边坡防护措施,将极大地改善工程建设的生态环境,创造良好的经济、社会和环境效益。主要功能是对岩土边坡浅表层进行防护,通过对浅表层边坡的加固从而达到防止雨水冲刷、控制水土流失、保持边坡稳定的作用。
3.1 边坡加固作用
(1)深根的锚固作用。植物的垂直根系穿过坡体填土,锚固到深处较稳定的土层上,能起到锚杆的作用。乔本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深处有明显的土壤加强作用。
(2)浅根的加筋作用。植物根系在土中错综盘结,使边坡土体在其延伸范围内成为土与草根的复合材料,稳定边坡表层土体,起到护坡的作用。
3.2 植被的水文效应
(1)降低坡体孔隙水压力。植物通过吸收和蒸发边坡土体内的水分,降低土体内的孔隙水压力,从而提高了土体的抗剪强度,有利于边坡土体稳定。
(2)控制土壤侵蚀、保持水土。降雨是坡面冲刷的重要原因,降雨时植草对边坡有明显的保护作用,能有效降低地表径流的流速,从而抑制面蚀及沟蚀,减小边坡土体的流失。
3.3 改善和美化环境
植草可使被破坏的环境逐步恢复,并能促进有机物的降解,净化空气;植草形成的绿化带,与周边环境更协调,与自然更接近,起到改善和美化环境的作用。
4 三峡库区地质灾害治理工程特点及要求
(1)三峡库区在蓄水及运行过程中水位变化频繁,水位变幅大;
(2)受当地地形地质条件限制,沿江地质灾害治理区域大多土质贫瘠,有机质含量低;
(3)采用喷播植草防护的边坡坡比为1∶2~1∶
3.5,坡度能满足喷播植草的要求,无需采用网垫等其他额外加固措施;
(4)施工工期短,时间要求严格;
(5)要求边坡尽快形成抗冲刷能力;
(6)工程位于城镇,对景观、绿化要求高;
(7)成坪后不需要专门的养护,形成稳定生物群落并自然生长;
(8)边坡面积较大,应尽量降低成本,节约投资。
5 符合库区灾害治理工程特点的喷播方案针对库区灾害治理工程特点及要求,采用了以下的喷播方案。
(1)选用在三峡库区能广泛生长的草种。采用豆科和乔本科草种混播,提高耐贫瘠能力。根据库区地质灾害治理工程的特点及当地的气候条件,采用以小冠花为主,以中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿等为辅的4种草种混播。
草种以小冠花为主是因为小冠花具有以下特点:①生长年限长,其寿命可达50 a以上;②根系发达,持久性强;③覆盖速度快,覆盖度大,每株当年覆盖面积平均0.7~0.9 m2;④绿色期长,枯草期短,在南方为四季常绿草种;⑤耐贫瘠、耐寒、耐高温、高抗病虫害;⑥水土保持效果显著;⑦对不同气候及土壤的适应性强。
由于小冠花耐水性较差,在水位变幅区降低小冠花草种的比例,相应增加其他辅助草种比例,以提高植草的耐水性。 转贴于
(2)增加黏合剂、木质纤维素、保水剂、复合肥等喷播材料用量,并覆盖无纺布,使草籽在喷播后立即在土壤表面形成较强的抗冲刷能力。三峡库区地质灾害治理工程较多采用土石方回填,边坡为碎石土质边坡,为确保草籽在初期能顺利成活并生长,增加了黏合剂、木质纤维素的用量以确保草籽在边坡上可稳定附着;增加保水剂、复合肥的用量以确保草籽在生长初期的养分及水分的充足供应。
(3)采用多草种混播,提高耐水性、增强抗病、抗虫害能力,有利于形成稳定的生物群落。
(4)在满足要求的前提下,优化配方,降低成本。
(5)在边坡满足喷播植草要求后立即施工,边坡清理与喷播植草同时进行,清理一块喷一块,力求在最短时间内完成,满足工期的要求。
6 喷播施工
6.1 施工所需设备、材料及人员组成
(1)喷播机:容器容量为50加仑;
(2)草籽:为中华结缕草、两耳草、紫花苜蓿、小冠花4种混播;
(3)添加剂:黏合剂、饱水剂、木质纤维素、复合肥;
(4)无纺布;
(5)便携式汽油泵及连接汽油泵与喷播机容器的水管;
(6)施工人员组成:清理边坡2人,喷播技工4人。
6.2 喷播工序及技术要求
喷播工序为:清理并平整边坡混合草籽并喷播铺盖无纺布养护。其中清理并平整边坡、混合草籽并喷播、铺盖无纺布3道工序可同时交叉进行,以缩短工期。
各工序技术要求如下。
(1)清理并平整边坡。在防护范围内要清除杂物,并对边坡进行平整,使边坡达到喷播的要求。根据喷播机喷播面积对坡面进行划分并做好标记,防止混喷及漏喷。
(2)混合草籽并喷播。将草籽及添加剂按一定比例配置好,依次加入并混合搅拌30 min,然后均匀喷至坡面,为保证喷播均匀,在坡面上先喷2/3的混合液,余下部分重新加满水后复喷一次至附着均匀即可。
(3)铺盖无纺布。覆盖无纺布是对喷播植草的初期养护,在草籽未萌发前可起到防冲刷、保水、保温的作用。无纺布应采用铁丝或竹钉固定,四边用土压好,防止风吹开。
(4)养护。在草籽萌发前期,应根据土壤湿度的变化多浇水,保证种子萌发所需水分,在种子发芽后,根据发芽情况适当浇水至其自然生长,形成稳定的生物群落。至此,养护工作基本完成,只需定期清除杂草即可。
7 工程效果及经济、社会效益
(1)由于施工机械化程度高,边坡的喷播植草可迅速完成,从而大大降低成本,仅为圬工护坡的10%~20%。
(2)喷播植草所用附加材料大多数为易分解材料,对环境无污染;且植草边坡与周围环境相融合,能美化城镇景观。这是传统圬工护坡所不及的。
(3)喷播植草在坡面平整后即可进行,且多种工序可混合一次完成,施工简便、速度快、劳动强度低,所需施工人员较传统的圬工护坡大大降低。
【关键词】边坡稳定;防护技术;公路;边坡破坏
1.引言
当前我国正加大基础建设的力度,以响应国民经济的快速发展。公路等级越来越高,一些公路所处的地形也更加复杂。公路边坡防护工程难度加大,其解决边坡的稳定问题具有实际的工程安全可靠度意义和经济性价值。一直以来,路基边坡的综合防护是公路建设的薄弱环节,其造成的安全隐患和经济损失也一般是不可小觑的[1]。
2.边坡稳定理论
2.1 边坡稳定理论的发展
边坡稳定分析最早出现于十八世纪,当法国某军队修建土质工事时对其边坡的稳定进行了稳定性分析[2]。之后一百年后,人们大量的修建运河、铁路以及大土坝,使人们逐渐意识到这些构筑物的边坡稳定研究的必要性。随着这项与研究的发展,边坡稳定问题成为岩土工程的经典问题之一。早期的理论研究建立在与实际有一定出入的条件基础之上,为半理论半经验性质,分析的方法并不完善。研究的成果与实际结果有较大出入。
边坡稳定研究另一个比较有里程碑意义的是1950年土力学专家太沙基发表了题为《滑坡机理》的论文。该论文对滑坡产生的过程、起因以及判定方法进行了论述,为之后边坡稳定的研究奠定了基础。到了20世纪60年代,一些大型大坝、岩体失稳事故的发生,更加促使了边坡稳定研究的发展。这时的理论研究逐渐采用弹塑性理论,使研究成果更加接近实际。
2.2 边坡稳定分析方法
如今边坡稳定问题分析方法较多。最常用的是极限平衡分析法和有限元法。极限平衡法将滑动带上土体竖向划分为若干土条,列出这些土条的静力平衡方程,从而计算出边坡安全系数。极限平衡法较容易理解掌握,但得到的安全系数不够准确,与实际监测结果有一定差异。有限元法计算结果较为真实,且不必事先假定滑动体形状位置,缺点是不能直接得到安全系数,工程应用不方便。
3.边坡的破坏形式
边坡破坏常发生于岩土软弱处和强风化段。某公路边坡破坏实例如图1所示。为保证行车安全,应注意检查边坡的变化,及时进行加强防护。通常其破坏形式如下几种[3]:
(1)滑坡:岩土在重力作用下无支撑力整体向下方滑动。通常发生于河流、雨水冲刷后以及人为切割较多坡脚后。当坡体顶部超载后也易发生此现象。滑坡根据力学特征可分为牵引式和推移式。牵引式滑坡起因是下部先滑动,导致上部土体失去支撑作用继而变形滑动,发生速度较为缓慢。推移式滑坡则是上部土体受到挤压后向下移动,并挤压下面的土体,常见于上部堆载的情况。
(2)崩塌:陡坡上岩层本身不稳定,容易在外界的扰动下发生突然的脆性破坏。崩塌发生速度极快,无明显的滑动面。虽然剥落的岩体总体积一般并不大,但其发生突然,若路面有行人车辆,则很难避开。
(3)剥落:岩土表面在风化作用下与母体脱离。
图1 边坡破坏实例
4.边坡失稳的防护措施
边坡稳定防护措施可分为浅层的防护与深层加固治理以及二者的综合治理方法。
4.1 浅层防护措施
(1)坡面防护。坡面防护主要方法有种植植被,抹面,捶面等。当边坡较为稳定,表面只轻微冲刷,且土质环境适宜草类生长,可采用种植草体方法防止土坡表面的冲刷。当坡面易风化或冲刷严重时,可用材料抹面形成整体性较好的表面。
以某公路工程为例,其表层土为膨胀土则其开挖后原本稳定的土层现在表层,土体所受到的扰动较大,较容易发生失稳问题。此时应特别注意对坡面的加固防护。该项目表层采用混凝土骨架,主要为方格和拱形护坡并结合使用植被护坡[4]。
(2)地面排水。
从造成土坡失稳的原因分析中可知水对土坡失稳的重要影响,因此必须将表层水及时排出,防止地面水变成地下水,减少水对土坡的扰动。地面排水主要有以下几类,在挖方路基的路肩外侧;挖方路基上方适当位置以对流向路基的水流截流;用以引出低洼积水的排水沟等。
(3)冲刷防护。用以防止边坡的被冲刷以及受大气影响,多采用护面墙。护面墙的坡度应满足整体的稳定要求。
4.2 深层防护措施
(1)排除地下水。不仅应对地表水及时排除,对地下水更应注意其水位变化,并及时制定应对措施。深层地下水的排除方式有:渗沟排水、集水井排水、平沟排水及渗水隧洞排水。
(2)岩土锚固技术。采用拉杆将土坡锚固在稳定的岩层上,充分利用稳定岩层的作用力,提高土坡整体的稳定性。该方法在几乎不增加结构自重的基础上确保了岩土的稳定,减轻了下部土体基础的作用力,更加确保了结构安全性。该方法经济性安全性明显,故在岩土工程中广泛应用。
(3)土钉支护。该方法经济可靠施工方便,在工程中推广迅速。土钉与周围土体充分接触,形成组合体。当土体变形滑落时,土钉受到粘结力受拉,约束了土体的进一步滑动。
4.3 边坡浅层、深层结合的防护措施
(1)挡土墙。挡土墙可分为重力式挡土墙和轻型挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等。在公路边坡支护中重力式挡土墙应用较多,其依靠自身重力抵抗侧向土压力,防止墙身后土体的失稳滑动。该方法应用于夹杂大孤石的残积土边坡常不成功。因为此类边坡蠕动变形大。应采用土钉挂土工格栅后再在表层种植植被。
(2)抗滑桩。抗滑桩使用桩穿过滑坡面直接锚固在稳定岩层一定深度范围内,可以抵抗一定的滑坡作用力,阻止滑坡体的滑动状态,增加边坡安全系数。抗滑桩可以有效的解决一些难度较大的工程,因此该发展较为迅速。抗滑桩桩位布置灵活,可设置在抗滑效果最有利的位置。使用抗滑桩需要注意的是使用寿命。几年之后抗滑桩经常会出现推移甚至倾倒事故。理论上是由于土压力理论的缺陷,没有考虑土体的蠕动的物理现象。现在可加固土体自身加强结构的整体性以提高土坡稳定性。
另外公路路线的选择直接关系到边坡的稳定性。合理的公路平纵面设计可以减少大填大挖,减少对山体的破坏。避免高填深挖,在丘陵地区尽量按地形顺其自然的设置边坡。对山路路线不宜过度追求平直。要充分利用地形,恰当使用人工构造物如锚杆、喷射砼、加筋挡土墙等,减少对环境的影响。
边坡的稳定性验算应采用适宜的方法和合理的参数。应充分考虑各计算参数的随机性和模型的不确定因素[5]。另外应从法制上保证公路建设的顺利进行,建立健全法律体系,采用强制手段保证公路建设的可持续发展,全面提高公路的建设质量。
参考文献
[1] 姚金强.浅谈边坡稳定及加固[J].民营科技,2012(1).
[2] 儒.边坡稳定及抗滑桩加固分析研究[D].长安大学,2013.
[3] 刘金良.公路边坡稳定与防护问题[J].科技情报开发与经济,2004(14)
【关键词】公路边坡,边坡失稳,原因分析,对策探讨
中图分类号: U416.1+4 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着公路等级的不断提高,公路边坡失稳现象日益受到重视。为了在公路交通建设中应用可持续发展战略,在保障公路畅通的同时,应灵活采用不同的边坡失稳防护形式,延长公路的使用寿命,恢复因修建公路破坏的生态平衡,对公路边坡失稳加强认识、正确治理,把边坡失稳造成的危害降低到最低限度。
二、公路边坡失稳的因素分析
1.公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑使原有地表植被被破坏.形成大面积坡面.表土层抗蚀能力减弱.水土流失加剧.从而导致边坡失稳的机率增大。
2.水是导致路基边坡失稳破坏的重要因素。在公路日常养护管理工作中,必须充分重视路基排水工作。特别是砂性土路堤,如果水分渗入路基土体使路堤过湿.过大的含水量将严重降低其内摩擦力.降低路基强度.一旦遭遇雨水冲刷或渗透,极易形成水毁。对于粘性土来说也是如此.过大的含水量也会大大降低其粘聚力和内摩擦力,形成边坡病害。此外,如平时没有对排水设施进行定期的检查和维修.定时进行清理和疏通:汛期没有进行巡查,及时排除堵塞,保持水流的通畅:遇到小规模的滑坡没有及时进行处理等,都有可能造成大规模的边坡失稳。
3.设计中对滑坡路段岩士f生质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计坡率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
三、加强公路边坡失稳的治理技术分析
1.植物防护措施
植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
2.挡土墙与抗滑桩
挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力,防止墙后土体坍塌和增加其稳定性的建筑物。在公路工程中,可用以支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、防止水流冲刷路基,同时也常被用于处理路基边坡滑坡崩坍等路基病害。
抗滑桩是整个边坡治理过程中最为常见,也是最为有效,最为经济的边坡治理工程构筑方法之一。在笔者多年的公路施工和养护经验过程中发现,抗滑桩多是依靠锚固在边坡滑床上的桩型构筑物,在特定的情况下,当受到外力的时候,桩前土会对滑坡下滑力产生抗力,如此,可以很大程度的阻止整个滑坡的下滑。由于其操作简单,施工方便,经济合理,因而在边坡治理过程中得到了广泛的应用。
3.做好排水工作
(一)地表排水
边沟: 设置在挖方路基的路肩外测,用以汇集和排除路基范围内和流向路堆的少量地面水。排水沟: 用以引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。跌水与急流槽: 设置于需要排水、高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段。跌水的作用主要是降低流速和消减水的能量。急流槽多用于涵洞的进出水口,或在特殊情况下,截水沟流向边沟的地段。
(二)地下排水
渗沟: 渗沟对排水路基边坡下渗水、裂隙水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。支撑式渗沟: 支撑式渗沟主要设计在路基边坡体裂隙水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水富丰、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。倾斜式排水管: 在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩、土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。大孔径排水管( 沟) : 该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排除水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管( 沟) 具有较为明显效果。
4.做好边坡的施工设计工作
在进行边坡防治过程中,如果遇到一些性质十分复杂的很大规模的滑坡,一般情况下,要尽力的避开,或者是绕道。如果无法避开时候,要在综合考虑滑坡规模,治理费用等多方面的因素的基础上,做出科学合理的设计,优化设计方案。
如果是一些滑坡速度相对而言比较缓慢的滑坡,要坚持从全局出发,做出全面的防治规划,要对每期工程的治理效果都做出观测,针对其中存在的不足和缺陷采取有效的治理改进措施。针对一些滑动速度迅猛的滑坡,要启动紧急治理方案,进行迅速有效的治理。如果是一些中小型的滑坡,在治理过程中,无需避开或者是绕道,一般而言,要结合滑坡的具体情况和工程施工的方案设计,对路线位置稍微的做出合理的调整,如此,可以达到施工治理简单,经济方便的目的。
整治滑坡之前,一般应先做好临时排水系统,以减缓滑坡的发展,然后针对引起滑坡滑动的主要因素,采取相应的措施三,公路边坡治理技术根据自身几年的公路工程设计、配合施工经验来看,通过单一的防治措施很难达到预期效果。公路深路堑边坡的理治一般通过加强锚固、设置支挡、加强坡面排水等方面进行治理设计,可以得到效果的效果。
一般来说重点做坡脚加固,强化腰部即边坡中部的岩体变化处,明显地质构造面等加固措施; 同时,防止坡面地表水冲刷路基边坡,渗入边坡土体,使边坡体 C、Φ 值降低,加大土体自重,增加下滑力; 再者,若地坡体有地下水、裂隙水渗出也将对边坡稳定产生一定景影响。
四、结束语
伴随着我国交通的迅速发展,覆盖全国的交通运输网络正逐渐形成,公路工程施工规模逐渐扩大,所面临的工程施工地质地貌等自然条件也更为复杂,在公路工程施工过程中,各种类型的公路边坡失稳现象都逐渐出现,加强对边坡稳定性的定量定性分析,加强边坡失稳的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中得到了更多的关注。因而,在进行公路工程施工管理过程中,要不断完善边坡稳定性分析方式,探究边坡防治的有效措施,通过分析各种类型的边坡失稳产生的原因,采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡失稳现象的出现,提高边坡的治理水平,保证整个公路建设的质量,促进我国公路建设的健康快速发展。
参考文献:
[1]-张正雄,张福明,陈玉凤,罗才英 山区高等级公路边坡失稳原因分析与对策[期刊论文] 《林业建设》 -2004年2期
[2]-陆永林 山区公路边坡失稳分析与防治技术研究[期刊论文] 《建设机械技术与管理》 -2010年5期
[3]-贾佳,杨丽虎 浅谈地下水对公路边坡的影响与防治对策[期刊论文] 《资源环境与工程》 -2006年6期
近年来,随着国家可持续发展的推行,水利建设项目更加重视工程建设与生态建设的结合,客土喷植这一技术在水利建设项目当中应当得到推广与学习,例如防洪堤防护及许多工程中出现的高陡边坡防护就应该广泛使用,本文对客土喷植技术从原理、优势及施工程序进行了阐述。
关键词:
客土喷植生态建设原理优势施工程序
中图分类号:U213.1+3文献标识码: A 文章编号:
论文主体:
近年来,随着国家可持续发展的推行,水利建设项目更加重视工程建设与生态建设的结合,在中小河流综合治理等项目当中更是大力推行生态建设方案为主流设计方案,由此也可发现国家对生态建设技术的重视与推广。在公路专业设计当中,已有许多区域改变了传统的公路边坡防护方式,放弃了单一的混凝土贴坡、浆砌片石、挂网喷锚等工程防护措施,而改用挂网客土喷植、三维网植草等技术来对边坡进行防护,客土喷植这一技术不止能在公路建设当中进行使用,在水利建设项目当中有许多边坡的防护也非常需要利用这一技术,例如防洪堤防护及许多工程中出现的高陡边坡防护,下面就粗浅的介绍一下挂网客土喷植技术在边坡防护当中的优势与施工要点。
一、挂网客土喷植技术的原理
客土喷播中的客土就是指非当地原生的、由别处移来用于置换原生土的外地土壤,通常是指质地好的壤土(沙壤土)或人工土壤,工程使用的客土添加了纤维、侵蚀防止剂、长效缓释性肥料和种子等添加物,添加物质按一定比例配合后后,用团粒剂使客土混合物形成团粒化结构,从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀,牢固透气,与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构,加入专用设备中充分混合搅拌后,通过空气压缩机压缩空气喷射到坡面上形成所需要的生育基础及植物层。对裂隙发育的硬岩坡面、软岩坡面、砂地、贫瘠地、酸性及碱性土壤等植物生长困难地区,客土喷播技术可以重新使边坡尽快恢复植物生长的可能,从而形成耐侵蚀性的绿化边坡。
二、挂网客土喷植技术优势
现有水利建设项目当中,遇到边坡防护项目,土质边坡多以削坡后进行浆砌片石护坡后勾缝或者直接进行混凝土贴坡防护,硬质边坡或风化边坡则采用打锚筋后喷混凝土方案进行防护,两种方法均为传统防护形式、硬性防护措施、安全可靠、施工工艺简单,但成本核算高,不利于景观、对生态植被造成永久破坏,地下水无法渗出会导致边坡稳定性得不到保证。而生态护坡技术通过一系列的技术建设,可对边坡起到稳固的防护作用,同时也结合了生态技术,建设完成数月后即可有植物生长,在保证结构稳定的情况下更添加了观赏性。
综合投资、防护效果、生态景观等因素,提出以下的常见护坡方案比选。
表5.3-1护坡方案比选表
综合上表可见客土喷植技术在使用范围及投资上均有较大优势,在建设中客土喷植技术的优势还体现在:
应用客土喷播技术,防护绿化工程水土保持好、经济性好、使用寿命长、机械化程度高、施工干扰小、 美观自然且不需要养护。
(1)喷播设备性能优良,使岩石坡面不具备植物生长条件的高大边坡完全可以实现绿化。由于客土的应用,为灌木和树木的根系提供了良好的生长基础,能够实现草、灌、乔合理的植物群落配比,达到建成后路域植被与自然植被融为一体的效果
(2)植物生长状态良好且可持续发展性良好,可与工程防护方法结合应用。在边坡陡急、基岩不稳定的条件下,可先使用格子梁及喷锚方法使边坡稳定,再使用本方法进行绿化。
(3)抗雨水侵蚀性强。由于生长基础混合料中有粘合剂,且通过空压喷付于坡面,形成具有一定强度及厚度的面层结构。加之植物发芽及初期生长快,很快将表面覆盖,能在短期内发挥植物的防雨水侵蚀效果。
(4)经济美观。与护面墙、挂网喷浆相比较,有明显的经济效益和美观性,单价不到普通25—30 cm厚浆砌片石护面墙单价的一半,具有明显的经济可行性。
三、客土植草技术的施工程序
客土植草技术施工断面图
1、清理整平坡面
在路基边坡按设计的坡率、坡高、平整度修整坡面,人工清理坡面浮石、浮土等,并且做到处理后的坡面斜率一致、平整,无大的突出石块与其他杂物存在,对于光滑岩石要采取挖凿横向平行沟等措施进行加糙处理,以免基材下滑,使其有利于基材和岩石表面的自然结合。
2、安装锚杆
锚杆长度取1.5 ~2.5m,采用直径为φ16-22mm的螺纹钢,锚杆与坡面成90°角布置。安装锚杆时,先放样,锚杆交错排列,横向间距1.5-2m ,纵向间距1.5-2m,然后用风钻或电钻进行钻孔,钻头的直径大小一般为φ38 mm ,钻孔深度与锚杆长度相同。打孔完毕,便可进行锚杆的固定工作。将锚杆插入孔内,杆头伸出坡面6~8cm,以方便挂网,然后用水泥砂浆将锚杆孔内腔灌满填实。
3、安装植生带
在铁丝网底下,纵向间距1m,横向布置1条植生带,植生带由土工布、木糠、细沙组成。主要起到蓄水和导水的功效,缓解岩石边坡在干旱时草坪生长的缺水问题,植生带用φ2.2 mm的铁丝固定。
4、固定铁丝网
将铁丝网从坡顶沿坡面顺势铺下,铁丝网应伸出坡顶50 cm 。铺设时网应拉紧,铺平顺后,将网挂在锚杆上,用连接件或铁丝锁紧,并根据需要在锚杆中采用不同厚度的混凝土垫块,以使铁丝网与坡面保持3~5cm的距离,网与网之间的搭接宽度为15cm。 完成网与锚杆的连接工作后,要严格检查铁丝网与锚杆连接的牢固性,确保网与坡面形成稳固的整体。
5、喷射有机基材
有机基材是由土壤、水泥、保水材料、有机质和肥料等组成,其中土壤、保水材料及有机质须经过筛选,筛网孔目尺寸为18~20 mm ,准备工作就绪后,利用喷射机将混合均匀的有机基材喷布于坡面,喷射的平均厚度为8~10 cm ,其中铁丝网之上要保证有3~5 cm厚的基材。根据边坡的岩性酌情调整喷射厚度,以保证有机基材能提供草坪生长所需足够的养分及水分。
6、喷播草籽
基材喷射完成后,待其自然风干4~12 h,才可进行面层的草籽喷播工作。 喷播草籽采用液压喷播技术,将附有促进种子萌发、小苗生长的种子附着剂(也称土壤改良剂) ,纸浆纤维、肥料、草种等,混合置于喷播机内经过机械充分搅拌,形成均匀的混合液,进而通过高压泵,将混合液高速、均匀地喷布于已经处理好的坡面上。
7、覆盖无纺布
喷播完成后,在其表面层覆盖无纺布,减少因强降水造成的对种子的冲刷,同时也减少边坡表面水分的蒸发,从而进一步改善种子的发芽、生长环境。
四、结语
挂网客土喷植技术是目前采用的新型生态边坡防护技术之一,该技术能够摆脱传统施工技术,避免建设项目后对生态植被造成永久破坏,在技术在防洪堤常水位以上,河道整治常水位以上及其他水利项目高陡边坡防护部分可起到良好的加固及美化作用,目前国内已有非常多的项目已进行了应用,并经过了多年的考验,植物生长大多良好,犹如一幅绿色地毯,希望该技术可在建设项目中大力推广,促进生态建设的发展。
【参考文献】
【1】建筑边坡工程技术规范
关键词:路基工程;膨胀土;施工技术
常见的市政道路施工中不良地质灾害主要包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。市政道路施工中地面沉降尤为突出,路基普遍产生下沉外挤,基床翻浆冒泥,边坡冲蚀溜塌、塌滑与滑坡等严重病害,有的滑坡不仅造成路基成片破坏,甚至连同路基防护加固工程也一起毁坏,严重影响行车安全。在笔者的多年的工程经验中,膨胀土对道路的施工产生了不良影响。论文重点以膨胀土道路施工为例,探讨了膨胀土道路施工中病害,并提出了相应对策。
1膨胀土道路施工中病害
膨胀土对建设中的公路为消除膨胀土对公路质量的影响,对穿越膨胀土区域的公路地基常采用换填、石灰(水泥、粉煤灰、组合材料)改性等方法,路堤采用换填、改良、包边封闭等方法,边坡工程处治技术采用抗滑桩、护坡挡墙、拱型(棱型)骨架以及植草等方法。但由于每个实际工程受气候条件、工程特点、地质条件、施工工艺及当地材料供应等因素的影响,工程建设的设计和施工均需综合考虑这些因素后,提出适合于具体工程的设计与施工技术,使工程建设和维护都达到安全、实用且经济合理。每年因整治膨胀土地区路基病害,花费的投资均在5亿元以上,而且各种膨胀土路基的新生病害还在不断发生,尤其是南方的公路与铁路路基,膨胀土引起的工程病害更为严重。我国过去修建的公路一般等级较低,膨胀土灾害问题不太突出,所以尚未引起广泛关注。然而,近二十年来由于高等级公路的迅猛发展,不少地区都遇到了膨胀土带来的麻烦。许多工程在施工过程中就开始出现各种变形病害,有的地段土基一边开挖一边溜塌、坍滑,有的地段土基刚施工建成,就出现整段路基吸水膨胀软化,路基表面层象发面似地膨胀,导致无法铺筑路面等等。
2膨胀土路基施工关键技术
2.1路堤施工
1)高速公路及一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度时,基底为膨胀土时,宜挖除地表0.30m~0.60m的膨胀土,并将路床换填非膨胀土或掺灰处理。若为强膨胀土,挖除深度应达到大气影响深度,大气影响深度根据调查结果确定;若无相关数据时,可按强膨胀土2m,中、弱膨胀土为1~1.5m取值。
2)强膨胀土不得用于路基填筑;高速公路、一级公路、二级公路等采用中等膨胀土用作路床填料时,应作石灰改性处理,改性处理后要求胀缩总率不超过0.7为宜;弱膨胀土作为路堤填料时,若胀缩总率不超过0.7%,可直接填筑。
3)如当年不能铺筑路面,作为封层的填筑厚度,不宜小于30cm,并做成不小于2%的横坡。
4)膨胀土地区路床土强度及压实标准,分别采用表1和表2的控制标准。
表1路基填方材料最小强度和最大粒径表
注:①二级及二级以下公路作高级路面时,应按高级公路及一级公路的规定;
②强度按《公路土工试验规程》,对试样浸水96h的CBR试验方法测定
表2 土质路堤压实度标准
挖填类型 压实度(%)
路面底面计起深度范围 高速公路及一级公路 二级及二级以下公路
路堤 上路床 0~30cm ≥95 ≥93
下路床 30~80cm ≥95 ≥93
上路堤 80~150cm ≥93 ≥90
下路堤 150cm以上 ≥90 ≥90
零填及路堑路床(0~30cm) 0~30cm ≥95 ≥93
注:①压实度以部颁《公路土工试验规程》重型击实试验为准;
②其它等级公路,修建高级路面时,其压实标准,应采用高速公路、一级公路的规定值;
③特殊干旱地区的压实度标准可降低2%~3%;
④多雨潮湿地区的粘性土,其压实度标准按相关规范执行;
⑤用灌砂法、灌水(水袋)法检查压实度时,取土样的底面位置为每一压实层底部;用环刀法试验时,环刀中部处于压实层厚的1/2深度。
5)压实含水量宜比标准击实的最佳含水量大1~3%,压实度应不低于标准击实标准的95%。
6)在路堤与路堑交界地段,应采用台阶方式搭接,其长度不应小于2m,并碾压密实,压实度的检验频率为一般路基施工检验频率的2倍。
7)根据路堤高度、膨胀土类别、压实条件、基底情况、施工季节、施工延续时间等因素来确定适当的预留沉降量,沉降加宽按两侧平行加宽。
2.2路堑施工
1)挖方边坡不要一次挖到设计线,沿边坡预留厚度30~50cm一层,待路堑挖完时,再削去边坡预留部分,并立即浆砌护坡封闭。
2)挖方地段当挖到路床顶面以上3Ocm时,应停止向下开挖,并挖好临时排水沟。待作路面时,再挖至路床顶面以下60cm,用非膨胀土或中粗砂回填,并按要求压实。
3)在路床顶面以下60cm满铺一层复合土工膜。作业顺序是:先用挖掘机配合汽车后退开挖上方到设计高程位置,经检查合格后换填合格填料,其长度不大于50m,继后分段作路堑侧沟。
4)高度小于3m路堑。先开挖路肩以上的土方,基床换填合格填料后再作路堑侧沟,最后清刷坡面上方保护层和施工边坡防护工程。
5)高度3~6m路堑。先开挖路肩以上土方,后清刷坡面上方保护层和作边坡防护工程,在基床换填合格填料后,最后作路堑侧沟。
6)高6~10m路堑。边坡采用拱型带排水沟的骨架护坡和喷播植草防护措施。施工顺序分为:先开挖高度大于6m的土方,后清除边坡保护层上方和作边坡防护工程;开挖6m以下至路肩上方,然后清除边坡保护层上方和作边坡防护工程;在基床换填合格填料后,再施工路堑侧沟。
7)高度大于10m的路堑。边坡设有低于4m的坡脚挡墙,挡墙上部边坡防护采用拱型带排水沟的骨架护坡和喷播植草措施,施工顺序分为:先开挖挡土墙顶(平台)以上土方,后清刷保护层土方和作边坡防护,其开挖高度大于6m,则在6m处设平台,先施工平台以上的土方和边坡防护工程;开挖挡墙顶至路肩的上方,然后施工挡土墙;施工路堑侧沟后,在基床换填合格填料。
3路基施工常见问题及处理方法
膨胀土路基施工常出现的工程问题有:
(1)不均匀沉降;(2)边坡坍滑;(3)浆砌护坡开裂;(4)路堤纵向开裂;(5)路基中心复合土工膜下陷积水。以上这些工程问题的类型不同,采取的预防措施和处理方法也不相同,如表
常见质量问题处理措施
质量问题 原因 预防措施 处理方法
不均匀沉降 路基填筑较高,基底土
质不均匀,基底处于浸水或水塘 严格按规范施工,加强检
测;预留足够的沉降量和加
宽值;加强水塘及浸水基底
的处理 加强软弱部位的压实,采取
有效措施控制不均匀沉降,
问题较大时返工重填
边坡坍滑 路堤边坡压实不够或
压实不均匀,边坡土受
水浸泡,局部失稳 加强路堤压实,作好排水设
施,及时施工支挡防护 清除失稳边坡土,恢
复边坡,增设挡护结构
浆砌护坡开裂 边坡不均匀沉降,遇水软化失稳 加强路基压实,作好防排水
设施 较小的裂缝部位用高标号浆
砌片石恢复,严重的增加抗
滑桩,重做浆砌护坡
路堤纵向开裂 路基不均匀沉降,基底
未处理好,路基填筑质量差 作好基底处理,加强路基压
实,作好防排水设施 采取翻填、压浆措施
路堤纵向开裂 基床密实度低,路基不均匀 作好基床处理,加强路基压
实,每层填筑作好横向排水 根据具体情况采取压浆、回
填石灰土或其他有效方法
4结语
论文结合己有的研究成果,从膨胀土路基的处治技术、膨胀土路基设计关键技术、膨胀土路基施工关键技术等方面形成了膨胀土路基病害防治技术。希望能对不良地质的道路施工提供了经验。
参考文献:
[1]冯忠居编著.特殊地区基础工程.人民交通出版社,2008
[2]马新,孙友宏、刘大军等.高速公路路基膨胀性处理的实验研究.吉林大学学报(地球科学版),第35卷第2期,2005年3月