高速公路边坡防护-交通物流毕业论文-高等级公路边坡综合防护系

1、高速公路边坡防护-交通物流毕业论文-高等级公路边坡综合防护系统探讨    摘要本文了路基边坡的病害类型、原因和边坡的侵蚀机理，提出了边坡的防护类型、特点及防护类型的选择原则。? ?关键词路基边坡边坡病害侵蚀机理防护适用性植物防护防护区划综合防护设计 StuedyonSideSlopeProtectionSystemofExpressway ?Abstract?Thispaperanalysesthetypesofsideslopedamages，reasonsandprinciplesofthedamages.Thispaper?alsoexplaint

2、hetypes，charactersandselectingprinciplesofprotectionmethods.? ?Keywords?SubgradesideslopeSideslopedamageDamageprincipleProtectionavailabilityPlantprotection?ProtectiondistrictComprehensiveprotectiondesign ?1前言? 随着我国公路建设的飞速，高等级公路边坡综合防护系统日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要之一，需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况

3、综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、美观的工程措施，确保高等级公路的稳定和高速行车安全，同时达到与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡，美化高等级公路的效果。? 长期以来，路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，我国在80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于量小，深挖高填较少，投资不大，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，由此引起的损失亦不大，所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后，我国高等级公路建设方兴未艾，由于缺乏对防护技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门，因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护，缺乏综

4、合考虑，从而为工程埋下隐患，造成了巨大的经济损失和不良的，有的甚至中断交通，如沈大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象，再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计，仅1991年因水毁冲毁路基1577km，冲毁路面43733km，冲毁桥梁3606座、涵洞40343道，塌方4171万方，直接经济损失16.86亿元，因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。? 随着高等级公路的加快修建和交通量的急剧增加，环境破坏与环境污染与日俱增。自1972年联合

5、国斯德哥尔摩环保会议以来，由于公路工程修建等因素导致水土流失和耕地占用，农民们失去了5000多亿吨的表层土；同时由于植被破坏导致温室效应的CO?2增加了10，世界在以每年80亿吨的巨量排放CO?2和硫化物，臭氧层日益遭到破坏。自1950年以来，世界经济增长了5倍，人口从26亿上升到58亿，但这一切增长完全建立在对地球的超负荷掠夺上。地球退化、土地减少、每年对农作物和牲畜业造成的损失达430亿美元，相当于美国一年的粮食收入。1950年1984年世界粮食产量以每年3的速率增长，1984年以后放慢，19841992年增长率仅为0.7，不及人口增长率的一半；与此同时，全世界的森林覆盖率也由革命前的55

6、降至25左右，我国森林覆盖率由50年代的30降至1997年的12左右。随着环境的日益严峻，为了环境的持续发展，环境学诞生了，国际社会第一次认真地考虑把环境和资源的损失到经济成本中去，经济增长必须考虑到环境的代价，即由环境问题引起了环境会计和环境审计管理处作了一系列公路绿化设计研究，河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究"，交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路，楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等，取得了较好的防护效果，但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道，理论上缺乏必要的支

7、持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性，以及公路植物防护与园林专业的交叉相容，导致了防护物种和设计方案的千差万别，所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化，确定护坡方法的选择原则，划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。?    如前所述，由于理论研究上的不足和设计上的随意性，同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异，决定了不同地区综合防护方案的差异性，所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上，对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究，提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。?反思我省的高等级公路边坡防护现状，虽然

8、做了许多实验性尝试，采用了多种防护型式，基本达到了预期防护效果，但仍有许多沉痛的教训值得认真，如郑洛路九标1996年边坡水毁，开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等，归纳起来存在的有：? (1)缺乏系统的防护方案、措施和综合设计；? (2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程比较；? (3)植物物种选择方面，随意性过大，缺乏和园林部门的探讨研究；? (4)由于各地区的差异，缺乏各分区最佳防护典型型式，致使设计人员难以操作。? 总之，上述问题的存在，使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资，另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。

9、? ?3边坡侵蚀机理研究? 通过对边坡力学特性研究，可得以下结论：? 公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点，它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快，另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少，因此边坡的流速应该存在一个临界坡角，从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发，推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流)：? VK·L0.3976·cos0.3976a·sin0.3012a·n0.6024·0.3976? 式中，K为系数，L为坡长，a为边坡坡角，n为边坡坡面粗糙系数，为

10、产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右；考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数，进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角，这个坡角大约在25°左右，这与公路边坡常采用11.5坡率很是接近，因此对边坡的防护应引起足够重视。? 边坡在界降雨情况下不断经受降雨的袭击，其中一部分下渗，一部分在边坡汇集，形成径流，径流在土颗粒表面产生剪切力，当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时，土颗粒被径流带走，从而发生侵蚀，这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。? ?4边坡防护类型及公路植物特性研究

11、? 作者按照材料将路基防护分为3类：植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。 通过对公路植物的特性研究，可得以下结论：? (1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是公路植物的主要因素，由于路基边坡防护的特殊性，故草种、树种的选择有别于园林绿化；? (2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷，易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护；? (3)尽量选用本地的物种，其适应性远远优于引进物种。? ?5边坡综合防护设计原则与注意事项? (1)“综合设计、就地取材、以防为主、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，

12、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工作量；? (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，应密切结合路面排水作综合考虑；?    (4)护坡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；? (5)在防护方案设计时，应参照上述设计原则，初步选出护坡方法。在施工阶段，要对每个边坡的排水、

13、土质等调查，根据调查结果变更原设计；? (6)在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡，以及黄土和黄土类边坡，均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护；? (7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实；?(8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡，应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素，慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙，落石防治等方案；? (9)混凝土网格中空植草护坡的

14、目的，是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽，及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡，使用时须充分分析；? (10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的，均应设置防护工程。在冲刷防护设计中，可综合考虑河道整治，使防护工程收到更好的效果；? (11)对于冲刷防护，一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段，可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率，以降低流速、减缓冲刷作用时，可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区)，可采用加固边坡(砌石护坡

15、)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施；水下部分可视水流的淘刷情况，采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.51.0m，水上部分采用轻型防护即可；? (12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想，明确"为行车服务"的目的，在实用、经济的前提下，力求边坡绿化三季有花。? ?6高等级公路防护区划的思想? 为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性，并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依，确保路基边坡的稳定并节约投资，同时按照公路自然

16、区划标准(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想，有必要划分不同地区植物防护主要类型。? 我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础，结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验，按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性，将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。? ?7?河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案? ?7.1?河南省?A区边坡综合防护推荐方案? 主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土，同时雨量集中，但年降雨量不大，四季分明，所以防护要求不高。间有盐碱地，同时石料缺乏。结合上述研究结果，故推荐A区边护综合防护方案为：沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外，一般采用植草或种草籽护坡，喷播更佳。? ?7.2?河南省?B区边坡综合防护推荐方案? B区内岭坡连绵，沟壑纵横、切割严重，地表多为黄土覆盖，浅层地层主要分布有第