随着我国社会经济快速发展,道路交通的延伸已经触及到包括山区在内的大部分国土,很多高山峡谷地带的高速公路建设正在持续推进并不断加快,高速公路的建成通车对于发展山区国民经济、提高人民群众生活水平具有十分积极的作用.
一、边坡概述
边坡指的是为了确保路基的稳固、安全而在路基侧面制成的不同坡度的坡面。
按形成原因可将边坡分为自然型与人工型;按地质属性可将边坡分为土质和岩质。其中岩质边坡若按岩层类型还可将边坡分为“层状”、“块状”及“网状”边坡;而若按岩层走向或坡向又可将边坡分为“顺向”、“反向”、“直立”边坡。按使用时间长短还可将边坡分为永久性和临时性两种。
二、山区高速公路边坡的勘察与治理
由于山区地形、地质条件的复杂多变,决定了高速公路边坡勘察时需分类制定治理方案,根据不同土质、岩质有针对性地提出加固、防护措施。
(一)“物理”方式
1、“软岩层”边坡
“软岩层”边坡指的容易风化的泥质砂岩边坡、页岩边坡、千枚岩边坡、泥质板岩边坡等风化程度一般、整体结构稳定、岩层干燥没有遭到地下水侵蚀、其坡面的形状、坡度、平顺程度无限制的边坡。对于此类边坡的治理方案可以采取“抹面”和“捶面”——“抹面”一般要求在5-7厘米,“捶面”一般要求在10-15厘米,通常情况下要求截面厚度相等,此种治理办法在施工时要求周边和未采取防护措施的坡面接口的地方必须严密封闭;若在边坡顶端制截水沟时,沟的底部与侧边也须做“抹面”或“捶面”处理。还有一点必须注意的是如果“抹面”或“捶面”的面积较大时,须设置“伸缩缝”(每隔5-10米)。
2、岩质(石)“路堑”边坡
这种边坡的特征是多由坚硬岩石构成、风化程度弱、“节理”发育相对完全、“节理”缝隙大小不一,此类边坡可采取“灌浆”或“勾缝”治理。
3、“填方”边坡
这种边坡主要由粉土(砂)、(粉状)粘土等构成、容易遭受雨水(洪水)侵蚀,有些区域属于盐渍土壤。治理方案——“水泥土”护坡,一般要求达到10-20厘米的厚度,水泥掺入量则应在8%-15%,具体水泥掺入量根据施工现场的具体土石构成确定。
4、“软岩层”与破碎石区域
这种边坡主要由云母岩、绿泥片岩、千枚岩等风化严重的“软岩层”夹杂破碎岩石组合而成,但边坡本质仍然稳固。治理对策——采用“护面墙”方式,目的在于阻止风化的继续和加重。“护面墙”分为“实体型”、“孔窗型”、“拱型”、“肋型”。其中“实体型”主要用于普通土质与碎石组成的边坡;“孔窗型”适应于边坡坡度小于1:0.75,边坡干燥时其“孔窗”内或用“捶面”或干砌石片。“拱型”适用于边坡下层完整稳固而上层较破碎不稳或者少数“软弱”地段;“肋型”则可用于边坡坡度大但整体完整的岩层类型。
5、“软弱”岩质与风化过半的“路堑”边坡
这是一种混合型边坡,其中包括有岩性差、强度低、易风化、破碎、表层剥落的岩石质边坡及下半部完整稳固而上半部风化严重破碎的高大“路堑”边坡,特点在于岩层破碎滑落、局部塌方、落石、难以承担山体重力但边坡本身相对稳固。治理对策——“喷浆(混凝土)”,要求“喷浆”不得小于1.5-2厘米厚,喷混凝土则应在3-5厘米的厚度较合适。此外在喷浆(混凝土)时没边坡面的顶部边缘的外侧应设截水沟(小型),而浆体的两边应凿凹槽嵌在岩层内部。
6、风化、破碎严重的边坡
此种边坡由于严重风化作用导致破碎的岩石屋厚度较大,若风化持续则将产生附石或小型塌方,由此危害到边坡的整体稳定性,但这种边坡适宜喷浆(混凝土)。治理对策——“喷”“锚”防护,即结合喷浆(混凝土)和打锚,其优势在于强度较高、“抗裂”性好、可加固边坡内部一定深度的碎石层且同时可承担少量侧压力。
7、易坍塌、风化严重、破碎的边坡与粉土边坡、砾(砂)石边坡
这种边坡风化与破碎严重、结合粉、砾土质在挖掘时由于机械应力易造成塌方。治理对策——土“钉”墙防护。这是一种较新型的防护措施,主要使用锚杆(钉)加混凝土板材与锚板结合,这种治理方法优势在于对边坡本身进行加固形成一面复合“墙”,“墙”后(内)的岩、土的压力转移到“墙”上,防止了塌方的出现。
8、破碎严重的松散边坡
这种边坡由于风化作用已使岩层失去正常情况下具有的摩擦力和正向压力,极易产生位移引起严重的坍塌。治理对策——预应力锚索梁防护,利用锚索与锚梁的组合将松散的岩层联接起来,由于锚在深入地面下的坚固岩体上固定,在人为施加预应力后将锚索内的软岩层压紧固定,使已经松散的岩石碎块被“挤”成一个相对稳固的整体,达到防止坍塌的目的。
(二)“生物”方式
1、结构稳定、冲刷程度轻的路堤与路堑、通常坡度低于1:1,表面水流速度低于0.6m/s,无长期浸水的边坡,治理对策——种草。优势在于防护与绿化同时进行,缺点在于对边坡本身的要求较高。
2、土质结构为主、冲刷较严重、坡度陡、水流速度达0.6m/s的边坡。治理对策——铺草皮。
3、土质结构与风化非常严重但坡度低于1:1.5的边坡。治理对策——植树。须注意的是等级较高的公路边不得种植高大乔木。
(三)其他方式
1、土壤贫瘠、土石混合、性质相对稳定但易遭到冲刷侵蚀的土质边坡或岩石边坡。治理对策——防“侵蚀”网(又称“三维”植被网),以树脂原料制成,下层为弹性网包,上层为植被层,优势在于防风固土效果好并可有效对抗冲刷,且对坡度要求不高,适应性较强。
2、岩层整体稳固性差、交叉“发育”、有落石、崩塌的潜在危险的边坡。治理对策——结合已有加固手段的钢丝绳防护网,在已有的加固措施(如锚固等)的边坡上增设,遭遇落石或崩塌时先以此网缓和部分冲击,剩余压力通过钢丝绳向周边消散,最终传导至已被加固的基岩。
结束语:
随着经济与技术的不断发展,山区高速公路边坡的勘察与治理方式会得到进一步拓展与提高,新技术的应用将更加促进山区道路建设的安全与稳固,给国民经济带来更大发展空间。
参考文献:
1]周岳凌.湖南省山区高速公路边坡生态景观恢复研究[D].湖南农业大学,2012.
[2]周丽群,王汝鸣.山区高速公路边坡勘察设计常见问题分析[J].中华民居,2011,12:3-4.
[3]刘新颖.山区高速公路边坡稳定性分析及其流变影响研究[D].中南大学,2013.
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