谈高填方路基的边坡防护设计

1、2008年第11期(总第177期黑龙江交通科技HE I L ON GJ I A N G J I A O T ON G KEJ INo.11,2008(Sum No.177谈高填方路基的边坡防护设计周绍林(深圳市综合交通设计研究院摘要:结合工程实践,介绍了高填方路基边坡中填方路段排水设计、边坡防护设计的常用方法。关键词:高填方路基;边坡防护;设计中图分类号:U41611+4文献标识码:A 文章编号:1008-3383(200811-0009-01收稿日期:2008-08-131边坡的稳定性影响边坡稳定性的因素归纳起来可分为自然因素和人为因素两大类。自然因素主要有地质、地形、气候和水文条件等因素。

2、人为因素主要指设计因素、施工因素和养护管理因素。要提高边坡的稳定性,主要是通过充分了解、利用自然因素,努力使人为因素向着有利的方向发展。在设计中边坡稳定性的保证首先是边坡不能太陡,但边坡太缓占地大,既影响工程造价,也造成资源浪费。所以对于填方边坡采用111512就基本够用;而对于挖方边坡,特别是当公路经过山区或丘陵地带时,原山丘坡度本来是自然稳定的,由于深挖引起应力释放才引起边坡滑动。以往的设计没有考虑应力释放(只简单地考虑土质的自然休止角,因而无法考虑与开挖前后的治理相结合的设计。在可能塌方的重要地段,治理后开挖与开挖后发生塌方再治理的费用是不同量级的。其次,应当考虑边坡的加固,加固的方法很

3、多,较有效的方法有抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等。在土质和强风化岩石的地质条件下,应设置抗滑墙或抗滑桩,以避免牵引式滑塌的产生;由于边坡滑塌都是在雨季出现,因此“边坡防排水”也应当予以重视。可以设置截水沟和一些竖向排水沟,提高边坡的防排水能力。2填方路段排水设计211拦水带的设置拦水带设置在硬路肩外侧,间隔一定距离设置泄水口,将路面水拦截,通过设置在边坡上的急流槽和消力池,集中引流到排水沟,涵洞或天然河道。在具体施工中,将预制好的水泥混凝土块石镶砌在路面内,高出路肩约12c m,与一般城市道路路缘石类似,同时对驾驶员的视线具有诱导作用,拦水带泄水口间距与公路等级,暴雨强度、路线纵横坡、

4、路面结构类型及路面粗糙度有关,可通过计算确定其具体位置,设计原则是在最大暴雨强度下,路面行车道范围内不允许积水。212急流槽的设置急流槽设置在边坡上,设置间距按路肩排水的容许流量计算确定,以2050m 为宜。急流槽可设置在凹形曲线底部及构造物附近,并考虑地形、边坡状态与其它排水设施的联接,选取设置的最佳位置,为了防止雨水冲刷边沟周围的路基,应在急流槽的底部设置消力池。3边坡防护设计路基坡面防护主要是解决路基修筑以后,裸露的路基边坡防护问题,如何合理而经济地进行边坡防护的设置,要进行诸多因素的综合分析,下面结合所做过的设计实践,谈谈几点体会。311边坡综合防护设计原则(1“综合设计、就地取材、以

5、防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则。(2路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境,工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护遗留繁重的负担。(3路基防护措施是根据沿线不同土质岩性,水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择,密切结合路面排水作综合考虑。312边坡防护的方法护坡方法应优先考虑采用植物防护,当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时,要考虑经济性、施工及效果,采用圬工防护或相应的辅助设施,常用的方法有植被防护、预制混凝土块铺砌以及砌

6、片石防护等。在适宜于植物生长的土质边坡上,应优先采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施,在受水流侵蚀,植物不易生长的填方边坡可采用护面墙,砌石等工程防护措施。(1边坡植被防护。边坡植被就是通过在路堤边坡上种植或移植矮生植物,使边坡填土与空气之间形成一种天然的植物空间,从而达到抵御自然降水和坡面径流冲刷的目的,同时由于植物根系深入填土表层,可以起到固结土壤,防止土壤流失的目的。常用的边坡植被物种有花草、藤本植物、矮生的木本植物。植物的选用应因地制宜,土质不宜种草的坡面上,可以先铺一层厚1020c m 的种植土,然后在土坡面上撒种根系发达的草籽。成长起来草丛可以盘根错节,使表土固结成片,并保护下面的

7、边坡免受风化或冲蚀,在边坡坡度较陡或植物生长困难的坡面上,可以采用植物草皮的方法防护边坡,也能取得较好的效果。(2工程防护(矿料防护包括框格防护、封面、护面墙、干砌片石护坡、浆砌预制块护坡,锚杆铁丝网喷浆,喷射混凝土护坡。框格防护适用于土质或坡面防护,目的是防止地表水流的冲刷,坡面岩土的风化剥落以及与环境相协调。近年来,随着对环境保护的重视,高等级公路边坡较高时,采用砌石框格种草防护。边坡种草防护类型的选择很重要,现大多数采用草坪植生带,即将草籽、肥料和土均匀拌和裹于土工物内,当草籽发芽长成草起到固土作用后,无纺布纤维自然腐烂,不会污染环境,效果很好。石砌圬工防护仍较普遍使用,混凝土预制块护坡

8、多用在(下转第11页第11期武建新:粉煤灰在公路水泥混凝土中的应用总第177期表3粉煤灰混凝土抗磨性对比试验级粉煤灰掺量/kg磨耗量/(kgm-2试验值技术要求试验方法0 451120001923316T0527-94214降低泌水率由于机械配套的限制,国内滑模摊铺路面多采用自卸车运输混合料,在运输过程中较严重的泌水将会导致混合料工作性能降低,并产生卸料困难,降低工作效率,提高劳动强度。掺入粉煤灰可降低混凝土的泌水率,有利于混凝土的运输。长常高速公路益常段施工中混凝土运距最远达25k m,没有因为运输过程中的混合料泌水影响施工。长常公路三个路面施工承包人均反映益常段路面混凝土比没有掺入粉煤灰的

9、长益段容易卸料。215降低水泥水化速度掺入粉煤灰可降低水泥水化速度,混合料凝结时间延长,有利于高温季节施工,并有利于远距离运输。3存在的问题及其处理措施(1粉煤灰混凝土干缩性大,高温大风季节施工易产生塑性收缩开裂。东尚线公路的路面施工中,1m3粉煤灰水泥混凝土水泥用量为360kg,粉煤灰为45kg,胶凝材料总量为405kg。显然,胶凝材料的总量过多在夏季高温大风天气施工容易产生塑性收缩裂缝。研究表明,粉煤灰水泥混凝土在0157kg/m2h蒸发率的条件下就会产生塑性收缩裂缝,而普通水泥混凝土产生塑性收缩裂缝的临界蒸发率为0175kg/m2h,这一点是值得高度重视的。在益常路的路面施工中即遇到此问

10、题,2007年7月某天施工的段落连续产生了纵向塑性收缩裂缝,长的有6m,短的只有30c m,裂缝分布很有规律,大多在距纵向假缝两侧2050c m处。这样的分布规律与假缝拉杆的约束有关。通过一定技术措施,完全可以控制裂缝的产生。在施工中,在摊铺成型的混凝土路面拉毛喷洒养护剂后,马上用土工布覆盖,避免烈日的照射,降低蒸发率,并在土工布上洒水,保持湿润,补充蒸发的水分。另外,还采用了在摊铺成型路面拉毛喷洒养护剂过后喷洒雾化水的方法来控制裂缝的产生。前者比后者更保险。在施工过程中,要提高对裂缝产生的警惕性,在气温大于28,或是多风的季节,要做好控制裂缝产生的准备工作。(2低温季节施工易发生施工期断板和

11、裂缝。粉煤灰水泥混凝土路面早期强度低,导致发生施工期断板和裂缝,断板和裂缝分三种情况。冬季施工,由于水泥化较慢,板块早期强度很低,由于板块内应力和外部因素的影响,易产生断板。益常路路面由于在冬季施工时开放施工交通的时间远远迟于28d,并加强了施工质量管理,此类型的断板几乎没有发生。在两幅路面连接施工时发生断板。前一幅路面摊铺后,由于温度应力的用作,横向缩缝处大部分断裂。由于温度的变化,裂缝通过拉杆向刚施工的、强度偏低的路面传递开裂变形,致使刚施工的面板出现大量断板。之所以产生大量断板,一是由于承包人没能及时发现断板的形成原因;二是管理上的松懈,导致切缝时间延误和切缝的质量下降。通过采用软切割技

12、术提早锯横缝,并适当加深锯缝,保证锯缝质量,可解决此问题。在纵向缩缝旁产生裂缝。此裂缝的分布规律与上述的裂缝一样,但形成的机理不一样。施工气温较低时,混凝土强度形成缓慢,由于温度应力的作用和纵向缩缝拉杆的约束,产生了裂缝。控制裂缝的措施是通过采用软切割术提早锯纵缝,或在施工气温低于10时停止施工。(3由于早期强度较低,要加强养生,并延长养生期。长常高速公路益常段的施工经验是采取双保险的养生措施,即在施工气温高于25时,既喷洒养护剂养生,又用麻袋覆盖养生10d,并在28d内严格控制交通。(4社会经济效益。社会效益主要体现为对环境的贡献。全线53k m粉煤灰水泥混凝土路面使用了210万t粉煤灰,减

13、少热电厂用于存放粉煤灰的土地1094亩(1亩=666167m2,保护了土地资源。少用4125#水泥1108万t,减少了生产水泥时CO2的排放量1108万t,减少了对大气的直接污染。路面平整度、强度、外观等工程质量提高,获得了社会的赞誉,还为公路营运时保障畅通打下了基础。4结论在水泥混凝土中适当地掺入粉煤灰,改善了混凝土的工作性能,降低了泌水率和水泥水化速度,使之更适合滑模摊铺施工,提高了路面的抗折强度和抗磨性,提高了高速公路工程质量,保护环境,取得了可观的社会效益和经济效益。虽然存在干缩性大、早期强度低等缺陷,但通过合理的技术措施和加强施工管理,这些问题完全可以解决,并不妨碍粉煤灰的使用。粉煤

14、灰水泥混凝土在公路水泥路面工程中值得推广。(上接第9页路堤边坡,连片的及带窗孔的护面墙用于路堑边坡。破裂的或易于风化破碎的岩石路堑的边坡采用锚杆铁丝网或高强塑料网格喷浆或喷射混凝土,喷射纤维混凝土防护效果也较好。但由于石砌圬工及混凝土防护造价高,易破损等诸多问题,从保护环境的角度出发,建议大力推广既能改善生态环境,美化景观,又一劳永逸的种草防护。风化岩石边坡进行防护框格防护可采用混凝土,浆砌片(块石、卵(砾石等做骨架,框格内宜采用植物防护或其他辅助防护措施。(3以下六种方式也经常采用。封面包括抹面、锤面、喷浆、喷射混凝土等防护形式,抹面防护适用于易风化的软质岩石挖方边坡。锤面防护适用于易受雨水冲刷的土质边坡和易风化的岩石边坡。喷浆和喷射混凝土防护适用于边坡易风化,裂隙和节理发育,坡面不平整的岩石挖方边坡。护面墙分为实体、窗孔式、拱式等类型,用护面墙防护的挖方边坡不宜于陡于1015,并应符合极限稳定边坡的要求。干砌片石护