高等级公路路基边坡的防治与加固

高等级公路路基边坡的防治与加时间：2006-3-16 14:47:57 来自：中国公路养护网 编辑：彭鹏山东省淄博市公路局王庆云山东省利津县交通局刘金玲山东省泰安市公路局 郝 强山东省肥城市公路局 刘 岑随着我国国民经济建设和公路交通事业的快速发展，公路等级越来越高，其通车里程 越来越长。随之出现的是公路施工中的高大边坡的数量增多、规模扩大。但往往由于自然因 素和人为因素的作用，路基边坡的崩塌、滑坡和剥落等损坏现象时有发生。因此，高等级公 路路基边坡的施工及养护质量防治与加固越来越多地引起公路施工、养护单位和管理部 门的重视。公路路基边坡的质量和状态能否持久而稳定、能否经得住各种因素的影响而不损坏，通 常用边坡稳定性来评价。边坡的地质条件、水文条件、地形地貌和新构造运动等自然因素是 对边坡稳定性起决定作用的关键因素，而地下采掘、开挖坡脚、人工削坡等人类的工程活动 对边坡稳定性负有重大影响。路基边坡稳定性（或状态改变及损坏）是上述因素综合作用的反 映，边坡稳定性和各种因素构成一个相互联系、相互影响的整体、其中任何一个因素的改变 往往会诱导其它因素改变，进而引起边坡原有稳定状态发生改变。1 路基边坡损坏形式及特点路基边坡在自然条件下的损坏，有多种形式和各自的特点。1.1 滑坡部分岩（土）体在重力作用下沿着一定的软弱面（带）缓慢地、整体地向下移动，一般分蠕 动变形、滑动破坏和渐趋稳定等三个阶段。因下伏岩层压缩，边坡沿岩（土）体内较陡的结构面发生整体下坐（错）位移，称为坐（错） 落。组成边坡的岩（土）体常不发展为连续的滑动面，而顺着边坡方向发生塑性变形，则称为 倾倒。1.2 崩塌 整体岩（土）块脱离母体、突然从较陡的边坡上崩落下来，并顺着边坡猛烈翻转、跳跃， 最后堆积在坡底，称为崩塌。悬崖陡坡上的个别岩块突然下落，称为坠落的岩块或危石。1.3 剥落边坡表层岩（土）体长期遭受风化，在冲刷和重力作用下岩（土）屑（块）不断地沿着边坡滚 落、堆积在坡底，即为剥落。2 影响路基边坡稳定性的主要因素 影响路基边坡稳定性的因素包括地质条件、水文条件、新构造运动、地形地貌、自然气 候和人类的工程活动等。2.1 地质条件2.1.1 岩（土）体的地质性质岩（土）体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式，如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构 面控制型失稳为主，而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。岩（土）体的工程地质性能越好， 边坡稳定性越高。2.1.2 地质构造因地质构造关系到岩（土）体结构面的发育程度、规模、连通性、充填程度和充填物成分、 以及结构面的产出状态对边坡稳定性的影响，因此在分析岩（土）体结构面对边坡稳定性的影 响时，要充分注意岩（土）体结构面的产出状态与边坡面的相互关系，亦即结构面与边坡面的 组合不同，边坡稳定性分为反倾稳定、顺倾稳定等不同形式。2.2 水文条件“十个边坡九个水”形象地说明了边坡稳定性与地下水的活动关系。由于岩（土）体的力 学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高不仅增大边体下滑力，而且降低软弱夹层和 结构面的抗剪强度，导致滑动面的抗滑力减小。因此，治理边坡也往往是由于改善了水文（地 质）条件而获得成功。2.3 新构造运动 新构造运动（地震）最容易引起边坡形态、产出状态及水文（地质）条件发生改变而导致边 坡失稳，其原因是地震产生的水平地震附加力促使边坡的下滑力增大、滑动面的抗滑力减小。2.4 地形地貌边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响较为明显，即不利形态和规模的边坡 往往在坡顶产生张应力，并引起坡顶出现裂缝；在坡底产生剪切应力而促成剪切破坏带，这 些作用均极大地降低边坡的稳定性。此外，边坡面与地质结构面的不利组合还会导致边坡结 构控制型失稳。2.5 自然气候 大气降雨是地下水的主要补给源，气候类型不同时大气降雨量也不同。因此在不同的地 区，由于大气降雨量不同，即使其它条件相同，边坡稳定性也不相同。例如，暴雨或长期降 雨以及融雪一方面降低岩（土）体的强度、增大孔隙水的压力，使边坡滑动面的抗滑能力降低， 另一方面增大边坡下滑力，两者结合起来极大地降低了边坡的稳定性。风化作用使岩（土）体的抗剪强度减弱，裂缝增加、扩大，影响边坡的形状和坡度。此外， 沿裂缝风化时可以使岩（土）体脱落或沿边坡崩塌、堆积和滑移等。2.6 人类的工程活动 随着人类工程活动的次数频繁和规模扩大，对公路边坡稳定性的影响越来越显著，特别 是不当的人类工程活动引起的边坡失稳事故经常发生。对边坡稳定性产生明显影响的人类工 程活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等。3 路基边坡的防护与加固3.1 边坡防护与加固的基本要求1）根据当地气候环境、工程地质和施工材料等情况，因地制宜、就地取材，选用适当 的工程类型或采取综合措施，以保证公路路基的稳定，并不要随意取消或减少必要的边坡防 护工程措施。2）在不良的气候和水文条件下，对粉砂、细砂与易于风化的岩（土）石边坡以及黄土类边 坡，均宜在土石方施土后及时防护。3）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，在沿河路基边坡设 砌石护坡、石笼和水泥混凝土预制板等，以抵抗水流的冲刷和淘刷。4）坡面防护一般不考虑边坡地层的侧压力，故要求防护的边坡有足够的稳定性。5）对高而陡的防护构造物，设计和施工时要设置便于检查、维修的安全设施。3.2 坡面防护3.2.1 种草及铺草皮 种草和铺草皮防护适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微，且宜于草类生长的土质路堤和路堑 边坡，用以防止表面水土流失、固结表土、增强路基的稳定性。铺草皮的方法常用的有平铺 草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮和卵（片）石方格草皮等四种形式。选用草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶 茂密的多年生草种为宜，最好采用几种草籽混合种植，使之生成良好的覆盖层。3.2.2 植树 在路基边坡上合理地植树，对于加固路基有良好的效果。也可和种草、铺草皮配合采用， 使坡面形成良好的防护层。植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡，有 利于及早成林，起到良好的防护作用。植树的形式可以是带状或条形，也可以栽成连续式。植树防护除选用适合当地土壤和气 候的树种外，还应注意保持树间合适的距离。3.2.3 抹面与捶面 易于风化的岩石（页岩、泥岩、泥灰岩和千枚岩等）软质岩层的路堑边坡防护，可用混合 材料抹面。对易于冲刷的边坡和易风化岩石坡防护可用混合材料捶面。抹面或捶面的边坡坡度不受限制，但不能承受荷载和土压力，故要求边坡必须是稳定的、 坡面应该平整干燥。抹面用混合料有石灰炉渣混合灰浆、石灰炉渣三合土或四合土，以及水泥石灰砂浆等。 捶面用混合料有水泥炉渣混合土、石灰炉渣三合土或四合土等。为了防止抹面表面开裂、增强抗冲蚀能力，可在表面涂以软化点稍高于当地气温的沥青 保护层。抹面和捶面防护工程应经常检查，发现裂缝、开裂或脱落应及时灌浆修补。3.3 冲刷防护 公路路基和边坡的冲刷防护技术设施包括护面墙、干砌片石、浆砌片石、水泥混凝土预 制块和土工织物等。3.3.1 护面墙防护 为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡，免受大气因素影响而修建的墙，称为 护面墙。护面墙多用于风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质页岩、千枚岩及其它风化严重的软 质岩石，以防止继续风化。护面墙有实体式、孔窗式、拱式和助式等。实体式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小于 1:0.75 的边坡，孔窗内可采用捶面（坡面干燥时）或干砌片石； 拱式护面墙用于边坡下部岩石较完整而需要防护上部边坡或通过局部软弱地段；边坡岩层较 完整且坡度较陡时可采用肋式护面墙。护面墙除自重外，不承受其它荷载和墙后的压力。因此，护面墙所防护的挖方边坡陡度 应符合极限稳定边坡的要求。3.3.2 干砌片石防护 较软的土质路基边坡因雨水冲刷会发生泥流、拉沟与小型溜坍，或有严重剥落的较质岩 层边坡，周期性浸水的河滩等均可采用干砌片石防护。单层干砌片石护坡的厚度一般为0.15m，双层铺砌护坡的上层为0.250.35m、下 层为0.150.25m。铺砌层的底面应设垫层，其材料通常用碎、砾石或砂砾混合物等。3.3.3 浆砌片石防护路基边坡小于1:1 的土质或岩石边坡的坡面防护采用干砌片石不适宜或效果不好时， 可采用浆砌片石护坡。若与浸水挡墙综合使用，以防护不同岩石和不同位置的边坡，可收到 较好的效果。浆砌片石护坡的厚度一般为0.20.5m，用于冲刷防护时根据水流速度大小或波浪大 小确定，最小厚度一般不小于0.35m。采用浆砌片石护坡时应在路堤沉实或压实后施工， 以免因路堤的沉降而引起护坡的损坏。3.3.4 水泥混凝土预制块防护 在选择设计路基边坡冲刷防护类型时，有些地区缺乏片石、块石材料，此时可选择水泥混凝土预制块防护。它比浆砌片石防护能抵抗较大的水流速度和波浪的冲击（其容许水流速 度在48m/s以上、容许波浪高度可在2m以上），还能抵抗较强的冰压力。水泥混凝土预制块可制成边长不小于1m、厚度大于6cm的方块，并配置一定的钢筋。为了减小水流或波浪对预制块的冲击与上浮力，在预制板块时可留出整排的孔眼。3.3.5 土工织物防护土工织物是由高分子合成纤维制成的一种新型建筑材料，广泛应用于公路工程中的排 水、过滤、分隔、加固和防护等。就防护而言，土工织物能减轻或分散传递到被保护材料上 的应力和应变，或用于表面防护设置在岩土上的土工织物，防止土体表面受到诸如气候、 轻交通荷载等作用的损害，或用于界面防护设置在两层材料之间的土工织物，防止其中 一种材料受到另一种材料的集中应力作用或承受更大应变而带来的损害。用土工织物加固公路路基边坡时，应修建在承载能力较高的路基边坡上：首先在清理好 的原地面上摊铺织物，靠着临时挡土横板倾倒填筑材料，并振动压实到层厚的一半。在此阶 段，前面上半层铺放铺筑材料并把后面织物折叠过来，然后填完整层材料并压实。最后将临 时活动模板安放在修筑层之上的前末端，开始修筑另一层。使用土工织物加固公路路基边坡，施工方便、少占土地、节约投资，是一种具有发展前 途的公路路基边坡技术。主要参考资料程良奎 岩土加固实用技术 地震出版社 1994林宗元 岩土工程治理手册 辽宁科学技术出版社 1993罗缵锦 路基边坡风化与防护 中南公路工程 1997(4)杨航宇 公路边坡防护与治理 人民交通出版社 2002