我国道路边坡防护存在的问题与发展趋势探讨

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  【摘要】本文笔者根据自己工作经验与实践,对我国道路边坡的产生、特点及种类,边坡防护工程存在的主要问题等方面进行了简要分析,并与同行进行工作经验交流,提出了未来道路边坡防护的发展趋势。
  【关键词】道路边坡;边坡防护;发展趋势
  
  1.道路边坡的产生、特点及种类
  我国是一个多山的国家,山地、丘陵和地形比较崎岖的高原所构成的山区占我国国土总面积的69%,山区人口占到全国人口的56%,全国大概有76%的贫困人口分布在山区。新中国成立以来,开发山区、建设山区、改变山区经济滞后的现状,提高山区人民生活水平,首要条件便是要有便利的交通,道路建设对促进山区经济和社会的发展起着十分重要的作用。近几十年来,国家不断加大对基础设施建设项目的投资力度,道路建设项目越来越多,在多山地区的道路工程建设中,道路多穿行于山川河谷之间,开挖常常造成大量边坡,边坡的开挖,破坏了原有植被覆盖层,导致出现大量的次生裸地以及产生严重的水土流失现象,对生态环境造成了严重破坏。
  2.道路边坡的传统防护形式
  20世纪以来,人们开发了很多种道路边坡的防护方法,或单独采用某一防护方法,或综合使用多种防护方法,均起到了良好的边坡防护作用,有时还能起到改善工程环境、体现自然环境优美的效果。
  2.1疏干排水
  在我国潮湿多雨地区,水是诱发边坡失稳的主要原因之一,边坡防护首先必须做好坡面和坡体排水.坡面排水主要通过设置坡顶截水沟、平台截水沟、边沟、排水沟及跌水与急流槽来实现,坡体排水设施主要有渗沟、排水孔幕、排水洞、盲沟及深层斜孔排水。边坡排水设计应当着重强调完整的排水系统,保证截住坡面范围以外的地表渗流和地下水补给,避免它们流入坡体,同时尽快将坡体范围内的水排除和疏干。调查发现,铁路、各等级公路边坡失稳80%以上均发生在雨季,道路水毁严重妨碍交通的正常运营,铁路、各等级公路的养护部门专门设立水毁防治工作小组开展水毁防治工作。
  2.2机械加固
  机械加固实际是一种人工加固技术,包括锚杆(索)加固法、抗滑桩支挡法、挡土墙支挡法、注浆法.预应力锚杆(索)加固法是利用锚杆(索)与砂浆握固力、砂浆与孔壁黏结力将锚杆(索)与孔壁胶结在一起,施加预应力后,将锚杆(索)预应力传给深部稳固基岩,从而达到固坡的目的。
  抗滑桩支挡法是将桩插入滑动面以下的稳定地层中,利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力、稳定滑坡的一种固坡方法.挡土墙支挡法是依靠挡土墙自身重量抵抗潜滑体的滑坡推力的一种护坡方法.一般在土质边坡使用此法。注浆加固是通过增加滑面(特别是软弱面、软夹层、破碎带)强度,提高滑面的自身稳定性,进而达到杆(索)加固法结合起来应用于稳坡。
  2.3框格防护
  框格防护是用混凝土、浆砌块等材料,在边坡上形成方形或菱形骨架,有效地防止路基边坡在坡面水冲刷下形成冲沟,同时,减缓了水流速度。此时冲刷限于框格内,不会在整个坡面造成冲刷,采用框格防护可与种植草木结合起来,既提高了防护效果,又美化了边坡环境;框格防护多用于填土路基边坡,除具有防护路基边坡的作用外,对路容也起到了一定的美化作用,尤其应用在互通立交范围内的边坡。框格形状可根据人们的想象,人们对美的追求,做出各式各样的造型,如斜45度大框格,六角形混凝土预制块防护,浆砌片石拱形防护,浆砌片石或预制块做成的麦穗型等。
  2.4护坡
  护坡是在稳定的边坡上浆砌或干砌块石、片石或混凝土预制块等材料,以防止坡面水流或地表径流对边坡的冲刷,铺砌方式多采用浆砌,冲刷较小时,也可采用干砌,位于软土地基上的护坡,没有水流冲刷影响时,常常采用干砌片石护坡,这样可以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。
  2.5封面
  封面的防护形式有抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等4种.抹面防护、捶面防护因为其使用年限不长,在各等级公路上较少使用,特别是在高速公路的边坡上很少采用这种防护措施,在路基不高时采用抹面防护,同时合理掺加各种草籽,不但能在建设初期起到防护作用,而且能起到绿化效果。喷浆防护和喷射混凝土防护,边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的石质边坡常常采用喷浆防护和喷射混凝土防护,能起到封闭边坡岩石裂隙的作用,阻止大气降水及坡面流水侵入,进而阻止裂隙中侧向水压和冰裂的破坏,防止边坡岩石风化的继续,防止边坡发生落石崩坍.在公路上大量采用的是喷射混凝土,该防护常常在混凝土内设置高强度聚合物格栅或菱形金属网,并通过锚杆或锚索固定在边坡上,主要目的是为防止混凝土硬化收缩而产生裂缝或剥落。
  2.6护面墙
  护面墙是为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡,免受大气影响而修建的墙.易风化的泥质灰岩、千枚岩、云母片岩、绿泥片岩及其他风化严重的软质岩层多采用护面墙防护,以保护岩石不风化,能有效地防止流动型、滑动型及落石型边坡崩坍,也能防止边坡冲刷,是人工边坡采用最多的一种防护形式。
  护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙等。实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡;孔窗式护面墙用于坡度缓1∶0.75的边坡,孔窗内可捶面(坡面干燥时)或干砌片石;拱式护面墙用于边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡者.用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1∶0.5为增强护面墙的稳定性,在护面墙较高时应分级砌筑,视断面上基岩的好坏,每6~10m高作为一级,并在墙顶设≥1m的平台;墙背每4~6m高设一耳墙,耳墙宽0.6~lm.护面墙顶部应用原土夯实或铺砌,以免边坡水流冲刷,渗入墙后引起破坏.
  3.道路边坡防护进展
  最近几年,人们在传统的边坡防护技术基础上,结合理论研究和工程实践,研发了多种道路边坡防护新方法,这些新型防护方法的应用使道路边坡更加稳定,而且在护坡年限、路容美观及环保等方面有很大提高,尤其在保护原有植被、次生裸地的再植上,起到了很好的效果,达到了生态和安全双赢的目的,具有代表性的几种新型防护方法简述如下:
  3.1框格梁注浆锚杆施工技术
  框格梁注浆锚杆防护是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成一定强度的锚固体,而后在锚杆的预应力作用下,将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体,确保边坡的稳定,不使构造裂隙进一步发展,同时在框架空隙之间种植草皮或灌木,稳定土层,从而达到生态防护目的。锚杆框架对滑坡体表层坡体起保护作用并增强坡体的完整性,防止地表水渗入和坡体风化.框架护坡具有结构物轻,节约材料,施工方便,适用面广等优点。
  根据滑坡的工程地质特征、滑坡的形成原因和稳定性分析结合现场实际和工程实际的可行性,采取锚杆框架防护,在竖肋与斜肋的交点处设置锚杆。框架梁采用2m×2m,框架用C25钢筋混凝土现浇.每片框架10~20m之间设置伸缩缝,缝宽0.02m,缝内用沥青麻筋填塞,锚杆采用全长黏结式锚杆,每孔锚杆全长8m,垂直于坡面,框架内喷播植草。
  3.2 SNS柔性防护技术
  SNS(SafetyNettingSystem)系统是以柔性金属网(钢丝绳网、特种钢丝格栅、铁丝格栅)为主要构成部分,以覆盖(主动防护)和拦截(被动防护)两大基本类型来防治崩塌落石、浅层滑坡、溜坍、风化剥落、泥石流等斜坡坡面地质灾害以及坡岸冲刷、爆破飞石和雪崩等灾害的技术。
  SNS系统分为主动防护和被动防护系统两大类.主动防护系统采用锚杆固定方式将柔性金属网覆盖或包裹在斜坡或危岩上,限制坡面岩土体的变形或破坏,或者将落石控制在一定范围内运动,从而实现其防护目的.被动防护系统是将金属网以栅栏形式设置于斜坡的一定位置上,通过拦截斜坡上的落石来避免破坏保护的对象,因此亦称拦石网.广西壮族自治区百罗高速公路成功应用了SNS主动防护系统,有效地阻止了边坡落石,使过往行人和车辆的安全得到了应有的保障,且坡面上原有的植被得以保留,从而达到了生态和安全双赢的目的。
  4.道路边坡防护的发展趋势
  随着我国道路建设的飞速发展,道路边坡护防设计与施工越来越引起人们的重视,要确保道路边坡稳定、安全,搞好环境保护,必须加强道路边坡防护的综合研究,深入了解道路边坡的种类、特点、破坏的机理与形式,针对边坡工程的土质、水文、气候等特点的不同,灵活采用不同的防护方式,加强设计及施工建设管理,建设安全之路、生态之路、优美之路。
  我国道路路基边坡防护工程经验表明,道路路基边坡防护的未来发展方向应当是:
  (1)边坡防护走以绿化为基本的道路,在保护边坡稳定的前提下,尽量采用植物防护方法。
  (2)对单靠植物防护不能保证稳定的边坡,应结合混凝土、框格、砌石等工程防护方法,尽可能采取有效措施对边坡加以绿化。
  (3)在山区、丘陵区修建道路时,尽量选定挖、填方数量及面积最少的路线,尽量减少对自然植被的破坏。
  (4)对于易出事故或重点路段的边坡,利用GPS、3D-GIS、TDR、SSR、光纤传感等监测技术实施全天候监控,可动态实时监控数据的变化,能对潜在的边坡滑坡等破坏进行预警,具有很大的应用前景。
  (5)数值计算方法的应用,用数值计算方法在计算边坡各种潜在滑动面的致滑力和抗滑力时,在定性、定量上均能起到一定的分析作用,從而对边坡的进一步防护也起到了一定的促进作用。现在公用的数值计算方法主要有:有限元法、有限差分法、边界元法和离散元法,公认的数值计算软件主要有:ANSYS、FLAC-3D、3D-σ、UDEC等。■
  
  【参考文献】
  [1]王堃.我国西北地区退化草地的恢复与重建技术[J].21世纪草业科学展望.北京:中国农学通报期刊社.2001:259-262.
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