高等级公路边坡防护

徐州建筑职业技术学院继续教育学院道路桥梁工程技术专业专科毕业论文高等级公路边坡防护学生姓名：学号：指导教师：专业：年级：教学点：二〇一二年十二月2摘要交通事业的不断发展要求必须不断的完善交通条件，边坡影响着公路的使用效益和寿命。根据不同的分类依据边坡可以分为不同的种类，边坡的破坏形式有滑坡、崩塌、剥落，在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量，在评价边坡稳定性时，首先要考察边坡的地质条件，水文地质条件，地形地貌和新构造运动等，因为这些因素是影响边坡稳定性的决定因素，边坡研究的基础理论是建立在土力学和岩石力学之上的，所以土力学和岩石力学的成就与发展决定了对边坡研究的完善程度。目前分析边坡稳定性的方法很多，本文以圆弧滑动面法对边坡稳定性进行举例计算。边坡防护可以分为坡面防护和冲刷防护两类，本文对两类防护做了进一步的详细的分析，提出了目前边坡的防护及加固措施，同时还提出了目前还处于发展阶段的一些新的方法。最后提出边坡支护方按的优化方法，方按设计的一般原则是：安全性原则、经济性原则、工程环境许可性原则。工程环境和边坡方案设计之间相互影响，要充分的考虑。关键词：公路边坡，稳定，防护3引言边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体。边坡处治，首先要进行稳定性分析，然后根据稳定性分析的结果，决定是否要对其进行加固处理。边坡稳定分析的方法很多，目前在工程中广为应用的是传统的极限平衡理论。近几年，基于不同的力学模型而建立起来的各种数值分析计算方法也越来越受到工程界的重视。一般来说，不同的边坡类型，不同的分析目的以及可获得的基本资料情况，应采用与之相适应的计算理论和稳定分析方法。由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。在工程建设中，常见的边坡滑动有两种类型。一种是天然边坡由于原来的地质条件改变而产生的滑坡，通常用地质条件对比法来衡量其稳定的程度；另一种是由于工程建设需要而人工开挖或填筑形成的人工边坡，由于设计的坡度一般都比较陡，或由于工作条件的变化改变了边坡体内部的应力状态，使局部的剪切破坏发展成一条连贯的剪切破坏面，边坡的稳定平衡状态遭到破坏而产生滑坡。本文所要讨论的主要针对第二种滑坡，或第二种边坡稳定问题。1边坡病害的防治原则边边坡病害防治采取以防为主，辅以治理的原则，在线路选定前要做到准确勘查所经路线的岩土性质及其他相关的工程地质问题，不仅为后面的设计施工提供准确详尽的第一手资料，而且避免出现较大的安全事故。(1)坚持以工程地质条件为依据。重视滑坡定性评价，辅以定量评价。定量评价一定要满足定性评价。(2)安全性：根据防治对象的重要程度，设计使用年限。根据地震条件、地下水条件合理地拟定滑坡推力计算的安全系数。4(3)技术经济合理性：充分利用一切地形、地质条件，因地制宜地采取有效工程措施，加强滑坡的整体稳定性，做到工程措施、技术、经济合理性。(4)实施的可能性：充分考虑施工过程和顺序，以保证滑体逐步趋于稳定，并确保施工人员安全。(5)重视社会人文因素：制订工程措施和施工顺序时，应注意协调施工与当地居民生活的关系，尽量不影响当地居民正常生活。(6)重视环保绿化。(7)对于性质复杂的大型滑坡，可以绕避时应尽量绕避。当绕避有困难或在经济上显著不合理时，应视滑坡规模、公路与滑坡的相互影响程度、防治与治理费用等条件，设计几种方案比选。(8)对于可能突然发生急剧变形的滑坡，应采取迅速有效的工程措施；对于滑坡缓慢的大型滑坡，应全面规划和整治，仔细观察每期工程的效果，以采取相应的治理措施；对于施工及运营中产生的大型滑坡，应慎重做出绕避、治理方案或局部改移与防治措施相结合的方案等，经全面综合比较后决定取舍，应采取预防措施，避免其复活或产生新的滑坡。(9)对于性质简单的中小型滑坡，一般情况下可进行整治，路线不必绕避。但应注意调整路线平、纵面位置，以求整治简单、工程量小、施工方便、经济合理。(10)路线通过滑坡的位置，一般滑坡上缘或下缘比滑坡中部好。滑坡下缘的路基易设成路堤形式，以减轻滑体自重；对于窄长而陡峭的滑坡，可用旱桥通过。(11)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。(12)滑坡整治工程宜在旱季进行，并注意施工方法和程序，避免引起滑坡的发展。2边坡整治在整治原则的指导下，边坡病害整治主要是综合考虑各方面因素，采用工程防护技术、植物防护技术或两者结合在一起的综合防治技术来进行。52.1边坡工程防护技术工程防护技术可分为工程加固措施与工程防护措施。工程加固措施可以对边坡可以起加固作用，比如锚杆、抗滑桩和挡土墙等加固措施；工程防护措施用于对边坡坡面进行防护，只适用于稳定边坡，主要应用于岩石边坡，比如干砌片石防护、喷射混凝土护坡等，其作用是防止岩石边坡坡面被风化、土质边坡坡面被雨水冲刷。2.1.1坡面防护坡面防护措施主要有抹面、捶面、喷砂浆和喷混凝土、勾缝和灌浆、护面墙、干砌片石、浆砌片石等方式。(1)抹面防护适用于易风化的软质岩层路堑边坡，在坡面上加设一层耐风化表层，以隔离大气的影响，防止风化。常用的抹面材料有各种石灰混合料灰浆、水泥砂浆等。抹面厚度一般为3～7cm，可使用6～8年。为防止表面产生微细裂缝影响抹面使用寿命，可在表面涂一层沥青保护层。(2)捶面防护适用于易受冲刷的土质边坡或易风化剥落的岩质边坡，且坡度不陡于1：0.5。其防护性质与抹面防护相近，使用材料也大体相同。一般厚度为10一15cm，捶面厚度较抹面厚度要大，相应强度较高，可抵抗较强的雨水冲刷，使用期限为8～10年。(3)喷砂浆和喷混凝土防护适用于坡面易风化、节理裂缝发育、坡面为碎裂结构的岩石坡面，其主要作用是岩石进一步风化，增加边坡的稳定性和保护边坡不发生落石崩坍。喷射混凝土护坡在具有重量轻、防止风化、施工简单等优点的同时，也具有费用高、厚度难控制、易偷工减料、对公路自然景观破坏大、封面阻水易引起边坡饱水坍塌滑坡的缺点。(4)勾缝和灌浆适用于较坚硬且不易风化的岩石路堑边坡，节理裂缝多而细者用勾缝，大而深者用灌浆。6(5)做护面墙适用于风化严重或易风化的软质岩，也用于较破碎岩石的挖方边坡和破面易受侵蚀或易小型坍塌的土质边坡。护面墙必须建在符合稳定边坡要求的地段，且护面墙的基础应设置在稳定的地基上。其优点是既提高了挖方边坡的稳定性，又降低了边坡高度，还减少了边坡挖方数量、节省了工程造价。(6)干砌片石防护适用于土质、软岩及易风化、破坏较严重的填挖方路基边坡。在砌面防护中，宜首选干砌片石结构，这不仅为了节省投资，而且可以适应边坡有较大的变形。但干砌片石受水流冲击时，细小颗粒易被流水冲刷带走而引起大的沉陷，其结构分单层铺砌(图1)和双层铺砌两种。为防止坡面土层被水流冲出和减轻漂浮物的撞击力，应在干砌片石防护下设置碎石或砂砾构成的垫层(反滤层)，垫层也可用土工织物代替。图1单层石砌护坡示意图(7)浆砌片石护坡一般适用于易受水侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、强风化或较破碎岩石边坡、残坡积较厚而松散的边坡。抹面和捶面是我国公路建设中常用的防护方法，材料均可就地采集，造价低廉，但强度不高，耐久性差，手工作业，费时费工，在一般等级公路上使用问题尚不显著，若在高速公路特别是边坡较高时就有一定的局限性。干砌片石或浆砌片石防护在不适于植物防护或者有大量开山石料可以利用的地段最为适合。砌石防护的优越性是显而易见的，它坚固耐用、材料易得、施工工艺简单、防护效果好，因而在高速公路的边坡防护中得到广泛的应用。72.1.2锚杆加固防护对于失稳边坡和可能失稳边坡，我们须采用边坡加固技术来保证边坡的稳定性，然后再考虑坡面防护工程。边坡加固技术包括锚杆防护、抗滑桩防护和挡土墙防护等。坡面为碎裂结构的硬岩、层状结构的不连续地层、坡面岩石与基岩分离有可能下滑的挖方边坡适用于锚杆防护。这种防护还特别适用于岩层倾角接近边坡坡角和有裂隙的厚层岩石。另外，还有在一些土质边坡中常用的土钉墙，原理上与锚杆及抗滑桩相同，通过打人土钉，增加边坡土体的整体抗滑力，达到提高边坡稳定系数的目的。2.1.3支挡工程(1)抗滑挡土墙抗滑挡土墙是整治滑坡常用的有效措施之一。抗滑挡土墙一般设置在滑坡前缘，挡土墙基础必须深埋于滑动面(带)以下的稳定地层中，以免随滑体被推走。抗滑挡土墙采用重力式，利用墙身重量来抗衡滑体，优点是取材容易、机械化要求不高、施工方便、见效快。(2)抗滑桩抗滑桩又称锚固桩，是近年来应用广泛的一种新型抗滑支挡结构物，抗滑桩埋于稳定滑体中，依靠桩与桩周岩(土)体的相互嵌制作用把滑坡推力传递到稳定地层，利用稳定地层的锚固作用和被动抗力，使滑坡得到稳定。2.1.4工程防护的优缺点工程防护技术的优点是见效快，能迅速保证边坡的稳定性，但由于很多工程防护与环境绿化与景观之间的关系不能很好的协调，所以很多工程防护坡面呈现外观颜色单调，缺乏生气，例如锚杆挂网喷射混凝土坡面，在行车视线中呈现大片的灰色，不能满足公路对环保绿化以及消除驾驶疲劳等多方面的要求，并且工程防护造价较高。2.2边坡生态防护生态防护即采用植被护坡的方法护坡，植被护坡一般多采用在边坡上种植草、植树或铺草皮，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤8以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。随着土工材料植草护坡技术的引进，三维植被网护坡、土工格室植草护坡等护坡技术在边坡工程中陆续获得应用。在借鉴国外客土喷播护坡技术的基础上，我国开发了喷混植生技术，以及岩石边坡厚层基材喷射植被护坡技术〔1〕。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济，还起到美化协调环境的作用，对于土质边坡是一种有效的防护措施。路基植被防护分为地上部分和地下部分〔4〕。一、地上部分：即植物茎叶枝干．它能够降低雨水冲击速度，有效削弱雨滴对土壤的破坏作用。植被的覆盖率越高，拦截效果越好。覆盖度是水土保持研究中一项重要指标，加速植被的恢复和建设，提高覆盖率．成为当前水土流失防治的重要途径和措施。二、地下部分：即植物的根系，能使土壤增加根孔，提高土壤透水性和持水性．增加土壤的抗蚀，抗冲性能，从而起到减少地表径流和土壤冲刷的作用。基于以上的特点，高速公路路基边坡进行植被恢复时，必需选择合适的植被种类才能达到预期的效果。2.2.1生态防护的种类、适用条件及特点（1）种草防护。种草防护适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微的路基边坡上。草籽应均匀撒布在清理好的土质坡面上，同时做好浇水、养护管理。路蜇较陡或较高时可通过实验，将草籽与含肥料的有机质泥浆喷射到坡面上，草的品种应适应当地自然条件，应选用根系发达有良好的固土和护坡效果、覆盖度大、密度大，多年生长易于管理的品种。种草坡面防护方法比较简单，能够美化环境而且所需成本相对较低，有较好的经济效益。（2）种树防护。植树应在l：1．5或更缓的边坡上，或在边坡以外的河岸及漫滩外。树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。种植树木对公路边坡防护，公路绿化等有着重要的作用，但是树木的品种和种植位置及宽度的选择，应根据防护的要求并且结合当地自然情况来确定，方法按设计要求，施工时应注意季节。树种应采用耐寒、耐旱，容易成活的树种。规范规定，高速公路、一级公路边坡上严禁种植乔木。（3）草皮防护。铺草皮护坡是在边坡铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施，具有施工简单、工程造价较低等特点，适用于附近草皮来源较易，边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩边坡防护工程。由于其可以预先在选定的地点培植，需要时从培植地运至坡面铺植就能9起到防护作用，还具有成坪时间短、护坡功能见效快、施工季节限制少的特点。但其前期管理难度大，新铺的草皮容易遭受各种灾害，往往达不到满意的边