山区公路边坡常见病害及防治对策

0 山区公路边坡常见病害及防治对策山区公路边坡常见病害及防治对策 随着我国公路的快速发展 公路进一步带动了我国山区经济的快速发展 山区公路的建设已经成为我国公路建设中的重点 由于山区复杂的地形因素以 及公路等级的不断提高 在实际施工中必然要产生大量深路堑和高路堤 山区 公路常常要面对填挖方的边坡处理问题 这给公路的养护和维修增加了大量的 工作 公路路基边坡直接受到自然环境的强烈作用 会产生物理力学性质的变 化 路基边坡浸水引起适度的剧烈变化 路基边坡由于温差作用产生胀缩循环 地表水的冲刷作用引起边坡表层失稳 加剧病害发生的几率 沿河路堤受水流 冲刷 侵蚀 选择的边坡防护形式不恰当 边坡防护选择方式不合理等等 都 是导致边坡病害发生的原因 1 山区公路边坡病害类型山区公路边坡病害类型 山区公路边坡的病害可以分为一下五种类型 崩塌 滑坡 冲刷 剥落 泥石流 1 1 崩塌崩塌 所谓崩塌是整体岩土块脱离母体突然从较陡的斜坡上崩落下来 并顺斜坡 猛烈翻转 跳跃 最后堆落在山脚 它具有突发性 危害大的特点 崩塌是山 区公路常见的边坡病害 公路路堑还挖过深 边坡过陡 或者由于切坡使软弱 结构面暴露 都会使边坡上的岩体失去支撑 在水流冲刷或地震作用下引起崩 塌 崩塌按形成机理可以分为三类 1 滑移式崩塌 这类崩塌的形成机理是崩塌首先沿已有的层面或其他结构面 产生滑移 一旦崩塌体重心滑出坡外 这类崩塌就会发生 2 倾倒式崩塌 其形成机理是岩体在失稳时绕根部一点发生转动性倾倒 一 旦岩体重心偏离到坡外 岩体就会突然崩塌 此外不稳定岩体在强烈震动下或 者遇有长时间大暴雨 容易失稳产生倾倒式崩塌 3 错断式崩塌 这类崩塌多为直立柱状或板状岩体 在失稳时不是发生倾倒 而是下部与稳定岩体没完全断开的部分在自重作用下发生的 最大剪应力一旦 大于岩石的容许抗剪强度 错断式崩塌就会突然发生 引起崩塌的原因往往是 1 地质构造影响强烈 岩体节理发育完善 岩体破碎 不稳岩体在强烈振动 下或遇长时间降雨时 容易产生倾倒式崩塌 2 长期风化作用 强烈地震及特大暴雨的动静水压力 诱发直立状或板状岩 体产生分离 当没有断开部分在自重作用下 最大剪力大于岩体的容许抗剪强度 时 则容易产生错断式崩塌 3 部分危岩发育有较完善的结构面 岩体沿结构层面极易产生滑移 一旦崩 塌岩体重心滑移出坡外 就会发生滑移式崩塌 行车的振动或长时间的暴雨都 容易诱发该类型崩塌的发生 1 2 滑坡滑坡 滑坡是斜坡的部分岩土体受重力作用沿着一定的软弱面 带 脱离母体 山体 做整体性下滑的运动 1 滑坡分为以下几类 1 岩石顺层滑坡 这类滑坡的滑动面 为岩体中比较软弱的岩层面或软弱夹 层面松动部岩体沿滑动面顺坡向下滑动 岩层为二叠系灰岩夹炭质页岩 2 花岗岩残积层滑坡 花岗岩边坡风化严重 加上降雨量充沛 边坡坡面遭 受降雨的强烈冲刷 坡面冲沟发育 花岗岩残积层沿原花岗岩的构造节理向坡下 滑动产生滑坡 3 砂页炭残坡积层滑坡 这类滑坡大多是砂岩 炭质页岩 凝灰岩 泥质干 枚岩 板岩的残坡积层 多为粉质黏土夹碎石层 厚度20m 以上 山区公路中引发滑坡产生的原因主要有以下几种 1 流水蚀坡 山区道路靠近河流部分边坡 溪流湍急 流水的长期冲刷侵蚀 作用将边坡坡脚掏空 形成滑坡体的临空面引发滑坡 2 人为切坡 山区道路的施工 建筑开挖都要劈山切坡 结果将边坡坡脚开 挖成垂直的临空面 从而使滑坡体失去下部支撑而下滑 3 水田耕作 植被破坏 地表植被的人为破坏 山区截流蓄水功能被削弱 地表水就沿裂隙渗入岩土界面上 形成滑动面造成的滑坡 4 降雨给滑坡提供了润滑剂和动力 是滑坡的自然诱发因子 1 3 冲刷冲刷 山区公路中有坡面冲刷和坡脚冲刷两种形式 由于早期修建的道路是依水 而行所修建的 这部分道路坡脚的临时防护经过长时间的水流冲刷 侵蚀 掏 空 造成路基坍塌 危及路面的安全 而新建的道路中 对部分的挖方坡面未做 处理 这些坡面主要以残积层为主 在高温多雨的条件下 坡面风化迅速 这种 残积层以砂砾为主 以黏土胶结 抗水性能差 抗冲刷能力弱 一旦遇到大规模 降雨 坡面冲刷成密集的鸡爪状冲沟 坡面物大量流向道路 极易堵塞排水沟 淤埋路面 1 4 剥落剥落 剥落是指边坡表土层或风化岩表面 在大气的干湿或冷热的循环作用下 表面发生胀缩现象 使零碎薄层成片状从边坡上剥落下来 而且老的脱落后 新的又不断产生 这种破坏现象 对于填土不均匀和易溶盐含量大的土层 以 及泥灰岩 泥质页岩 绿泥岩等松软岩层而言 较易发生 路堑边坡剥落的碎 屑 堆积在坡脚下 堵塞边沟 影响路基的稳定 妨碍交通 1 5 泥石流泥石流 1 5 1 泥石流的类型 1 水流冲刷山坡滑落物质而形成 山坡或沟岸泥沙由 于重力作用而不断地坍塌 碎落或沿坡而落入沟道 在暴雨的冲击下形成泥石 流 这种形式中最严重的是大型滑坡堵断沟道 水流直接从滑坡体上流过或形 成溃决 也有的在暴雨时滑坡体中的饱和水与滑坡体一涌而下 形成强大的泥石 流 2 由水流冲刷河床质而形成 水流直接冲动沟底泥沙而形成泥石流 当 河床表面有粗砂层 沟谷中发生洪水时 将粗砂层冲走 下部细粒泥沙将发生溃 决性冲刷 形成大规模的泥石流 3 由滑坡直接演变为泥石流 滑坡在高速 滑动过程中 土体被液化而形成泥石流 4 融冻泥流 指高山地区山坡由于融 冻作用而产生向下滑动的液化土体 5 矿山废渣由于水流冲刷或滑塌而形成 泥石流 2 1 5 2 泥石流的防治对策 1 对流泥 流石的山坡来说 在春秋两季 应大量进行植树造林 铺植草皮 2 在泥石流形成区的上侧修筑截水沟 排水沟 把水引出去以减小或消除 洪水冲击 3 在泥石流形成区 采用平整山坡 填实沟缝 修筑梯阶 土埂 和支撑挡墙功口固沟头和沟底等方法 控制水土流失 防止滑坡发展 4 对 于小量的泥石流而言 可在路肩外缘修建拦渣挡墙 并在每次雨后及时清除淤积 的泥石 勿使挡墙失去作用 5 泥石流形成区的地质 地形条件较好时 可分 级修建砌石或混凝土拦渣坝 6 对泥石流可采用排洪道 急流槽 导流堤等 措施使泥石流顺利排走 以防止掩埋道路 堵塞桥涵 7 滞流及拦截措施 滞流措施是在泥石流沟中修筑一系列低矮的拦挡坝 8 泥石流严重地点 养护 部门应做到 加强巡视检查 观察其变化动态 尽力采取防治措施 发生泥石流 后 要集中人力 机械尽快清除堆积物 维持交通安全并根据掌握的资料 提出 整治办法 及时报请上级处理 2 边坡病害防治措施边坡病害防治措施 根据边坡变形破坏机理的不同以及使用材料的不同 可以将边坡防治措施分为 五类 植物防护 骨架植物防护 喷浆防护 圬工防护 柔性防护网 植草 植物防护 铺草皮 植树 浆砌片石骨架植物 骨架植物防护 多边形混凝土空心块植物 锚杆混凝土框骨架植物 喷掺沙水泥土 喷浆 边坡防护 喷浆防护 喷射混凝土 锚杆挂网喷浆 混凝土 护坡 圬工防护 浆砌片石面墙 柔性防护网 图 1 边坡主要防护措施 2 1 圬工防护圬工防护 圬工防护按砌筑材料构造形式 外观形状可形成多种形式的防护方案 1 浆砌片石护面墙 3 浆砌片石护面墙可以分为三种不同形式的类型 实体式护面墙 窗孔式护 面墙和拱式护面墙 窗孔式护面墙又可以分为人字形 菱形等图案 中间植草 2 护坡 浆砌片石及水泥混凝土预制块护面墙主要适用于易风化的岩质和土质边坡 但该类结构笨重 外观欠美观 边坡绿化困难 护面墙 护坡的顶部应封闭 以免雨水浸入边坡内 产生破坏 2 2 水泥混凝土喷浆防护水泥混凝土喷浆防护 水泥混凝土喷浆防护分为水泥混凝土挂网喷浆和水泥混凝土素喷两种基本 形式 水泥混凝土挂网喷浆一般适用于中风化岩石边坡 素喷水泥混凝土适应 强度较好的整体状和块状结构岩石边坡 矮小边坡以及多级边坡的顶部 2 3 植物防护与骨架植物防护植物防护与骨架植物防护 在路堑边坡基本稳定的前提下 凡是满足植物生长条件的土质边坡 或通 过特殊处理后的岩石边坡应全部采用植物防护 路堑边坡若采用植草防护 植 被覆盖坡面 其根系可固定坡面表层土 调节边坡土的温湿状况 防止边坡面 岩石进一步风化而产生水土流失 减弱水流对坡面的冲刷 防止风对坡面的吹 蚀 固结表土 从而提高边坡浅层稳定性 并满足边坡美观 环保等方面的需 要 根据工程实际情况 可采用浆砌片石 或多边形混凝土空心块植物 锚杆 混凝土框骨架 现浇混凝土 骨架与植草结合进行防护 骨架护坡可稳定边坡 排泄地表水 防止坡面剥落 骨架护坡可为浆砌片石或混凝土结构 在骨架内 将原土 岩层更换 20 30cm 厚的客土 然后喷草或种草 可产生很好的防护效 果 浆砌片石 或混凝土 骨架可采用人字形 方形 拱形 菱形等多种形式 用不同的骨架图式以适应环境变化 增加防护的外观效果 骨架排水沟 可有效地解决边坡冲刷和渗透问题 与植草结合又保证了边 坡绿化 若边坡开挖时表面不规则整齐 边坡岩体破碎 采用混凝土骨架 混 凝土可与边坡岩体很好地结合 防止骨架脱落 另一方面 土体的湿度给混凝 土的养生创造了条件 使混凝土骨架出现裂缝少 2 4 柔性防护网柔性防护网 SNS safety netting system 柔性防护系统是利用柔性金属网 钢丝绳网 特 种钢丝格栅 铁丝格栅 为主要构成部分 已覆盖 主动防护 和拦截 被动 防护 两大基本类型 防止崩塌 落石 滑坡 剥落 泥石流等地质灾害 以 及岸坡冲刷和爆破飞石等 柔性防护系统与以圬工结构为代表的传统方法的主 要差别在于系统本身具有的柔性和高强度 更能适应于抗击集中荷载和高冲击 荷载 从防护原理和防护目的方面 将柔性防护网分为主动防护和被动防护系统 两大类 主动防护系统是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜 坡或岩石上 以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及为岩崩塌 加固作用 或将落石控制于一定范围内运动 围护作用 SNS Safety Netting System 主 要工作原理是采用纵横交错的支撑绳与沿岩石面布置的锚杆相联结并进行预张 拉 在支撑绳构成的网格内铺设一张钢丝绳网 每张钢丝绳网与四周支撑绳间 4 用缝合绳缝合联结并拉紧 通过预张拉工艺使系统对坡面施以一定的法向预紧 压力 从而提高表层岩土体的稳定性 尽可能地阻止崩塌落石的发生并将小部 分落石限制在一定的空间内运动 同时 在钢绳网下铺设小网孔的格栅网 以 阻止小尺寸岩块的塌落 被动防护是由钢丝绳网 环形网 需拦截小块落石时 附加一层铁丝格栅 固定系统 锚杆 拉锚绳 基座和支撑绳 减压环和钢柱 四个主要部分构成 钢柱和钢丝绳网连接组合构成一个整体 对所防护的区域 形成面防护 从而阻止崩塌岩石土体的下坠 起到边坡防护作用 与主动防护 网相比 被动防护网所针对的落石随机性 突发性及不可预见性更大 故在设 计时需要对落石的发生及可能进行合理的分析及研究 以确定被动防护网所选 用的型号及参数 1 被动防护网吸能型号被动防护网主要靠自身的吸能装置 来承受落石冲击动能 落石质量 速度越大 其冲击动能越大 对结构的破坏 性也越大 因此准确的判断落石的冲击能量 从而选择合适型号的被动防护网 是设计的首要任务 2 被动防护网设置高度落石一般沿斜坡翻滚 跳跃而下 被动防护网设计除了要考虑落石的冲击能量 还必须考虑防护网的设置高度 使防护网可以对腾越的落石进行拦截 系统的柔性和拦截强度足以吸收和分散 传递预计的落石冲击动能 消能环的设计和采用使系统的抗冲击能力得到进一步 提高 与刚性拦截和砌浆挡墙相比较 改变了原有施工工艺 使工期和资金得到减 少 3 结语结语 随着山区公路的修建及其等级的提高 并且公路受到山区地形及复杂地质 的影响 在充分利用地勘资料的前提下 结合现场的地形 地质 地下水等条 件 采用动态跟踪 做到即时调整设计方案 确保边坡工程的安全和环境的保 护 参考文献参考文献 1 蒋鹏飞 公路边坡防护技术 M 人民交通出版社 2011 2 李建林 边坡工程 M 重庆大学出版社 2013 3 刑浩 冯磊 高速公路路基