高危边坡的防护及绿化.doc

高高危危边边坡坡的的防防护护及及绿绿化化 文 国 光 摘摘 要要 本文探讨了高危边坡的稳定性因素 防护措施及一种边坡绿 化新技术 并通过一个实例介绍了防护措施在实际工程中的综合 应用 因为影响稳定最主要的因素是水 所以在实际工程应用中 重点探讨了边坡排水 关关键键词词 高危边坡 坡面防护 绿化 在土木工程生产实践活动中 随着 我国铁路 公路 库区或场地等工 程的建设和发展 加上高速公路建设 不断向山区延伸和发展 由于其技术 等级较高 且我国山区地形条件困难 地质结构复杂 地质环境背景脆弱 深挖高填十分普遍 高危边坡工程问题日益突出 建设中也遭遇了不少边 坡工程失败和损失 的现象 本论文探讨了高危边坡存在的主要问题 防护 措施及一种边坡绿化新技术 在防护措施中 除了人们常用的防护措施坡面 防护 抛石防护 锚杆防护 植物防护外 还介绍了支撑渗沟 岩面喷混快 速绿化等新技术 新工艺 并通过一个实例介绍了防护措施在实际工程中的 综合应用 因为影响稳定最主要的因素是水 所以在实际工程应用中重点探 讨了边坡排水 这 些措施的综合应用很好地解决了高危边坡不稳定的问题 起到了很好的边坡防护效果 1 1 高高危危边边坡坡构构筑筑存存在在的的主主要要问问题题 1 1 1 1 我我们们通通常常所所说说的的高高危危边边坡坡包包含含的的范范围围 1 1 1 土质挖方边坡高度超过 20m 者 包括粗粒土和全风化岩石 1 1 2 黄土及黄土类土挖方边坡高度超过 30m 者 1 1 3 岩石挖方边坡高度超过 30m 者 1 1 2 2 高高危危边边坡坡构构筑筑现现状状有有以以下下问问题题 1 2 1 具有数量集中 种类较多 性质繁杂 勘查不足等特点 但又存在一 定的场区或区段规律 1 1 2 2 有别于重点复杂的高危边坡工程设计 1 2 3 缺乏实用的勘察设计工作程序和细则 1 2 4 在切坡筑路过程中 经常遇到高边坡变形和破坏问题 尤以土质 路堑边坡或类土质路堑边坡更为严重 1 2 5 直接危害公共安全 显著影响工程造价 1 2 6 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 减少人为痕迹 以防止坡面的侵蚀和风化 从而恢复自然植被 在绿化的同时起 到美化作用的要求不断提高 2 2 高高危危边边坡坡防防护护措措施施及及防防护护重重点点 影响岩土边坡稳定的因素有 岩石性质 岩体结构 风化作用 地震 地应力 地形地貌及人为因素 地下水和地面水的情况等但最主要的因素是 水 边坡浸水后湿度增大 土的强度减低 饱和后的土的强度将急剧降低 地表水流冲刷 地下水源侵入 使岩土表层失稳 湿软地基承载力不足 易 导致路基沉陷 加上边坡在经历反复的雨淋 日晒 冻结与融化 形体都会 发生变化 表面逐渐剥落 而新表层又会遵循固有的规律 从坚硬到软弱最 后剥落 久而久之引起边坡变形过量而破坏 在这个规律中 起主导作用的 是水 因而治水 防水 排水成为首要的防护任务 坡面防护常用的方法 大概可分为两类 工程防护 植物防护 2 2 1 1 工工程程防防护护 我在贵州施工时 遇到高路堑边坡情况 在高路堑边坡的防护中 就是 综合应用上述方法 只是把边坡分级 并采用抹面防护 锚杆防护 喷射混 凝土 砌石防护等方法进行边坡防护 取得了预期的防护效果 本文重点介 绍支撑渗沟和锚喷挂网防护施工 2 1 1 工程地质情况 土层情况分为四层 最上层为残粘土层 最大厚度约12m 其次为劣 质煤层 最大厚度为约 10m 第三层为炭质页岩 最大厚度为约10m 最 下层为炭质灰岩 经多次实地踏勘与观察 设计师认为产生边坡滑动的原因 在于劣质煤层的存在 劣质煤层呈松散状态 物理性质差 力学强度差并渗 2 水 使坡内大量失水而产生裂缝 2 1 2 处理设计构思 根据边坡的土质情况 从上之下分为四级防护 见下页图 第一级边坡 采用护面墙 边坡率为 1 0 5 顶面平台宽 3m 包括平台截水沟 第 二级采用喷射混凝土锚杆防护 边坡率为1 1 顶面平台宽 5m 第三级 劣质媒层 采用支撑渗沟 边坡率为1 1 5 顶面平台宽 3m 第四级 采用浆砌片石护坡 边坡率为 1 1 75 顶坡设两条梯形截水沟 见下页图所 示 2 1 3 施工顺序 施工放样 开挖砌筑坡顶截水沟 开挖第四级边坡 机械开挖人工配合 修整 砌筑浆砌片石平台及平台截水沟 钻孔埋设PVC 塑料排水管 开 挖第三级边坡 机械开挖 人工配合修整 从上至下开挖支撑渗沟 边 挖边砌 并注意埋设 PVC 排水管 砌筑平台及平台截水沟 开挖第二级 边坡 机械开挖 人工配合修整 钻孔 插入 25 锚杆 孔内压浆 挂锚口加强钢筋网和钢板扩张网 喷射 C20 混凝土 砌筑平台及平台截水 沟 开挖第一级边坡 机械开挖 人工配修整 砌筑护面墙 高路堑边坡综合治理实例 单位 cm 干砌片石厚 有孔塑料管 直径 钻孔 孔内设 号浆砌片石 喷射号混凝土 开挖坡面 M 号混凝土 适应碳质灰岩 锚杆直 径25 护面墙 锚杆补强网 钢板扩张网 设计坡面 锚杆B 锚杆A A 喷号混凝土 厚12cm P Q钢板扩张网 A 干砌片石 厚 碎石 煤层分界线 反滤层 A A剖面 粗砂 直径 钻孔 孔内设 有孔塑料管 号浆砌片石 0 2 1 4 支撑渗沟的施工 2 1 4 1 工作原理 支撑渗沟分主渗沟和支渗沟两种 两种沟型配合使用 主渗沟沿坡向布 置 支渗沟由主渗沟向两侧呈枝状布置 沟身埋于坡体内一定的深度 沟顶 设浆砌片石肋形骨架 以拦截和排除表面径流水 肋形骨架间的坡面区域植 草 渗沟的间距应结合各坡体的稳定性差异选择采用不同的布置密度 边坡 的水主要来自降雨后的地表径流水和雨水直接落到坡面后的渗水以及从坡顶 土体渗透的层间水 设置支撑渗沟后 一方面通过肋形骨架拦截坡面径流 将其直接汇于边沟 减弱了地表经流对坡面的冲刷 减少地表水向坡内渗入 埋于坡体的支渗沟可有效拦截 疏干边坡土体中的层间渗水 将渗水汇集于 主渗沟 通过主渗沟排于路基边沟 再通过边沟排除路基之外 另一方面 沟身主要是浆砌片石结构 砌体沟身在整个坡体中主渗沟与支渗沟相连形成 框架结构 将坡体划分为若干个小块 各骨架分别承受一定范围内的土体 重力 既增强了其稳定性又防止了局部土体失稳给周围土体带来影响 这样 既防止了坡面受冲刷又阻止了坡体渗水的集中 同时因将坡体化整为零 让 土体充分被砌体所支撑 不易形成整体坍塌 2 1 4 2 支撑渗沟的布置和构造 主要靠支撑渗沟的自重平衡劣质煤层的土压力并及时排除其内的水分 以达到加固边坡的作用 主渗沟宽度4 0m 中对中间距 10m 两主支撑渗 沟之间支渗沟净距 5m 与主渗沟呈 45 度夹角布置 采用 50cm 厚干砌石并 设 100 PVC 有孔排水管 施工时做好渗沟位置的放样 从上往下开挖施工 为使主渗沟稳定不下 滑 沟底挖台阶 台阶宽度 3m 台阶高度 1 5m 台阶底部设置向下为 4 的横坡 以利渗沟向下排水 渗沟要边挖边砌 必须跳槽开挖 严禁相邻两 主渗沟并列开挖 支撑渗沟筑好后及时做好沟间的坡面防护 设好PVC 排 水管 需要注意的是支撑渗沟中间的干砌片石结构宜采用不规则片石 以形 成多孔结构 有利于排水 注渗沟末端必须与路基排水沟相通或与挡土墙相 连通形成明显的出水口 2 1 5 喷射混凝土锚杆及挂钢筋网的施工 本工程使用 22 砂浆锚杆 锚杆杆体的抗拉力不应小于150KN 除特 1 殊规定外 锚杆直径一般为 20 22 锚杆用的水泥砂浆小于 M20 困难 情况下允许采用锚固剂代替 锚杆施工随开挖及时进行 2 1 5 1 钻孔 为了保证钻杆的倾斜角符合设计要求 采用三台风钻同时进行钻孔 钻 孔时应保持直线 并宜与所在部位的岩层主要结构面垂直 钻孔结束后 将 孔内的松土清除干净 检查孔深及土质情况 如均符合要求就及时安放锚杆 压浆 如发现实际土质情况差与碳质页岩 及时调整锚杆长度 原则是保证 锚杆拉力不小于设计轴向拉力值 2 1 5 2 压浆 注浆管于锚杆一起放入钻孔 底端距孔底50 100cm 注浆压力控制 在 2 5MPa 左右 一边注浆一边向孔口方向拔管 直到注满为止 为了防治 水泥砂浆在硬化过程中产生干缩裂缝 提高其防腐性能 保证浆体与周围土 壁的紧密粘合 参入 6 的铝粉作膨胀剂 砂浆锚杆孔内灌浆要饱满密实 最后锚杆必须安装垫板 垫板应与喷混凝土面密贴 垫板宜采用15 15 0 6 钢板 锚杆施工允许偏差符合下表要求 锚杆允许偏差 序号项目允许偏差检验数量检验方法 1 锚杆孔位 100 2 锚杆孔深 50 3 锚杆孔距 150 每 5 6m 检查一次 抽查 10 观察 尺 量 2 1 5 3 钢筋网 钢筋网材料采用 Q235 钢 钢筋直径为 盘条钢筋 网格尺寸为 20 20 搭接长度应为 1 2 个网格长度 并不少于 25 钢筋网应与锚杆或垫板连接牢固 紧贴坡面 使在喷射混凝土时 钢筋 网不得晃动 2 1 6 喷射混凝土 2 1 6 1 原料及配合比的选择 水泥 选用 425 号普通硅酸盐水泥 这种水泥与速凝剂的相容性好 能 速凝 快硬 后期强度也较高 2 速凝剂 必须采用质量合格的产品 应注意保管 不使其变质 使用前 应做速凝效果试验 要求初凝不超过5min 终凝不超过 10 min 应根据 水泥品种 水灰比等 通过试验确定速凝剂的最佳掺量 并应在使用时准确 计量 细骨料 考虑到沙子过细 会使干缩增大 沙子过粗 会增加回弹量 喷射混凝土采用硬质洁净的中砂或粗砂 含水率一般为5 7 使用前均 应过筛 并应事先冲洗干净 粗骨料 考虑到卵石对设备及管道磨蚀小 也不象碎石那样因针片状含 量多而易引起管路堵塞 为取得最大的密度 减少回弹量 因此选择了最大 粒径不大于 16 的连续级配河卵石 配合比 经过室内试验 采用配合比 水泥 砂 石 速凝剂 1 2 2 0 0028 2 1 6 2 喷射作业工艺流程 喷射混凝土喷浆料在洞外集中拌制 运输车运至作业点 喷砼机配合简 易台车进行喷射施工 其施工工艺如下图所示 此工艺产生的粉尘量和回弹量均很大 且喷射质量和操作手的熟练程 度有直接关系 但使用的机械较简单 机械清洗和故障处理较容易 湿喷混 凝土的质量较容易控制 喷射过程中的粉尘和回弹量较少 是值得推荐的一 种喷射工艺 但其对机械要求较高 2 1 6 3 喷射作业工作要求 风压及水压 风压与输送距离 高程 管的弯曲半径及数量 干拌合料配合 比 砂石的种类 级配 含水率等有关 为了保证喷混凝土的质量 降低回 弹率 减少粉尘 喷射作业时 要求风压稳定 压力大小调整适当 当输料 喷 头 压缩空气 搅拌机干式喷射机 速凝剂 水 细骨料 粗骨料 水 泥 外加剂 3 距离不大时 双罐式混凝土喷射机的风压和水平输送距离的关系为 空载压力 100kpa 0 01 输料管长度 m 工作压力 100kpa 1 0 013 输料管长度 m 喷射作业区的系统水压应大于 400 kpa 系统水压不足时 须采用压力 水箱来提高水压 水灰比的控制 合理的给水量是保证喷混凝土质量 降低回弹率和减少粉尘 的重要因素 由于喷混凝土施工工艺的特点 水灰比的控制 目前只能凭借 喷射手的经验目测掌握 如喷射的混凝土易粘着 回弹小 表面湿润光泽 说明水量合适 此时的水灰比一般在0 4 0 5 之间 如果表面无光泽 或 出现干斑 回弹物增加 灰尘飞扬 混凝土不密实 则说明水量小 如果表 面塑性大或出现流淌 滑动现象 说明水量大 喷射手应根据这些现象 及 时调整水量 喷射角度与喷射距离 喷嘴与岩面的角度 一般应垂直于岩面 由于混凝土 束喷射在呈粘塑性状态的混凝土上 可避免料束中的粗骨料直接与岩面撞击 减少回弹量 喷射距离是以喷混凝土最小的回弹和最高的强度来确定的 原则上以能 看清喷射情况 使料束集中 回弹量小为宜 同时也取决于喷头出口压力大 小 一般以 0 6 1 2 m 较好 喷射手应视具体情况 选用适当的喷射距离 一次喷射厚度 其主要由喷砼颗粒间的凝聚力和喷射层与受喷面间的粘 结力而定 厚度太薄会增大回弹率 厚度太大会使混凝土颗粒间的凝聚力减 弱 同时会引起大片坍落或形成混凝土与岩面脱离 适宜的一次喷射厚度就 是混凝土层在不错裂 不脱落的情况下达到的最大厚度 分层喷射厚度一般为粗骨料最大粒径的二倍 如一次喷射厚度小于 5cm 使用石子的最大粒径也要相应减小 喷射顺序 喷射施工按一定顺序有条不紊地进行 如岩面凹凸不平时 应先 喷凹处找平 然后向上喷射 喷射时喷嘴料束应呈旋转轨迹运动 一圈压半 圈 纵向按蛇形进行 如因工程需要适当美观时 可在喷混凝土表面上再喷 射一层同标号水泥砂浆 此时喷射顺序应自上而下 喷头料束呈横扫方式运 动 不能旋转或停留 以使表面平整光滑 4 养护 为使水泥充分水化 减少和防止收缩裂缝 在喷射混凝土终凝后 即 开始洒水养护 养护时间和喷水次数 取决于水泥品种和空气湿度 在任何 情况下 养护时间不少于 7D 2 2 2 2 植植物物防防护护 2 2 1 绿化的原理及适用条件 植物防护就是在边坡上种草丛或树木或两者兼有 以减缓边坡上流 速 利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷 从而达到保护边坡的目 的 植物防护还可以绿化环境 和周围景观相协调 所以也是一种符合 环保要求的保护方法 常规的绿化方法如下 种草 种草就是在边坡上撒播草籽 经覆盖种植土 浇水 保湿 使之成 活 此法适用于所有适合长草的土质边坡 但坡度不宜大于1 1 过 陡的边坡 草籽容易受到雨水侵袭而流失 不适合经常浸水或长期浸水 的边坡 铺草皮 铺草皮是将工厂化生长的草皮直接移植到需要防护的边坡上 铺草 皮可以在短时间收到防护效果 但成本比种草高 使用时切断成一定尺 寸平铺浇水养护即可 适用于边坡比较高陡 土质贫瘠或坡面冲刷较为 严重的地段 植树 植树不禁可以加强边坡的稳定性 还可以防风固沙 减少冰雪对路 基的危害 并且调节小气候 但是高大乔木不能植于公路弯道内侧以免 影响视线 以上的绿化技术适用于土质边坡 但在公路建设中常常遇到岩质边 坡 而且一些岩质边坡位于城市市区或郊区 必须要进行绿化 对于这 种情况以上绿化技术无能为力 这里我们介绍一种岩质边坡绿化的新技 术 岩质坡面喷混快速绿化 岩质坡面喷混快速绿化新技术 其核心是在岩质坡面上营造一个即能让 植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构 它利用特制喷混机械 将土壤 肥料 有机质 保水材料 植物种子 水泥等混合干料加水后喷射 5 到岩面上 由于水泥的粘结作用 上述混合物可在岩石表面上形成一层具有 连续孔隙的的硬化体 一定程度的硬化使植物基质免受冲蚀 而孔隙内填有 植物种子 土壤 肥料 保水材料等 孔隙即是种植基质的填充空间 也是 植物根系的生长空间 喷混绿化技术不仅适于所有开挖后的岩体坡面 如砾岩 砂岩 基岩 花岗岩 大理石 的保护绿化 而且对于岩堆 软岩 碎裂岩 散体岩 极 酸性土以及挡土墙 护面墙混凝土结构边坡等常规不宜绿化的恶劣环境都能 绿化 是环境保护 国土绿化工程的一大突破 2 2 2 岩质坡面喷混快速绿化种植基质材料的选择及配比 组成种植基质的材料主要有土壤 有机质 化学肥料 保水材料 粘合 剂 Ph 缓和剂等 2 2 2 1 土壤 土壤可因地制宜 选择就近的沙石 沙壤土或黄土 砂土 黄土往往肥 力不够 一般可与园土或其他肥力以1 1 配合使用 土要保持干燥 过筛 去掉粗的颗粒及杂物后用与喷播 2 2 2 2 有机质 常用的有机质有泥炭苔 腐叶土 堆肥 蘑菇肥 糠壳 锯木屑等 泥 炭苔等有机物持水量高 通气性好 其独特的轻质 保水 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 2 2 2 3 化学肥料 加入一定量的缓释氮肥有利于植物生长后期肥料的持续供应 2 2 2 4 保水剂 岩面上喷射的种植基质平均厚度 10cm 有的才 3 5cm 比一般土层厚 度薄 而且岩体面基本上为不透水层面 宜反射辐射热 因而岩面上植物种 子的发芽和生长对气候相当敏感 稍一干旱植物便凋谢枯萎 此时加如保水 剂是岩面上植物得以正常生长发育的关键 保水剂的最大吸水力高达 13 14kg cm 可吸收自身重量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保存在保水剂中的水分 保水剂可 将偶尔的降水迅速吸收而膨胀成凝胶将水分储存起来 干旱时便慢慢释放给 6 根系 岩面绿化用保水剂可选择吸水倍率相对较低 但吸水重复性较好而且 使用寿命长的丙烯酰胺 丙烯盐酸 共聚交联物类的较大颗粒产品 2 2 2 5 粘合剂与 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 质中加入较大量的粘合剂 以促使基质与岩面粘结和基质硬化 常用的粘合 剂是普通硅酸盐水泥 水泥成碱性 一般来说对种子的生根 发芽是有害的 因此其用量必须严格控制 一般每立方混合材料中的水泥用量为50 80kg 参 入水泥的同时可加入一定量的碱性中和因子如磷酸作缓冲剂以调节其PH 值 2 2 2 6 用水 可根据实际情况而定 种种植植基基质质材材料料配配比比 种类材料名称每 0 1m3使用量 土壤砂土 砂壤土或黄土 园土或肥土 0 005L 0 005L 有机质蘑菇肥糠壳 锯木削 0 02L 0 003L 肥料长效氮肥0 05kg 保水剂进口或国产0 006kg 粘合剂普通硅酸盐水泥5 8kg PH 缓冲剂碱性中和因子30 50L 2 2 3 种植种子选择及配比 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 华南地区适 合喷混绿化的草种主要有白喜草 狗牙根 画眉草 高羊茅等 实际应用中 多以一种植物为主 如白喜草 多种草子混播 以便覆盖度 根系 生长 期 抗逆性等方面优势互补 增强适性 岩体边坡喷混绿化一般以草本植物为住主 但若岩质边坡位于市区显 7 要位置 可加入一定比例的花草种子 如波斯菊 牛花菊 矮牵花 美女 樱 金鸡菊等 同时 根据风化上常有 灌木和乔木自然侵入岩体 在岩体 的凹处及龟裂处 有非常少量的有机体扎根生长 还可在喷播时加入少量的 银合欢 马樱丹 桃金娘 胡枝子等灌木种子及马尾松 龙圆桉 相思等乔 木种子 华南地区较适合的喷混绿化的植物及用量见表 植物种类每 1 或 0 1m3使用量用量百分比 白喜草21g70 狗牙草6g20 高羊茅1 5g5 银合欢1 5g5 合 计30g100 2 2 4 施工方法 2 2 4 1 边坡修整 高速公路边坡虽然陡峭 但开挖时坡面一般较平整 此类边坡只需清除 表面杂物即可 如