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公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?

添加时间:2020-12-24 08:54:54

公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?


来源:网络 公路边坡防护治理在公路建设中有着重要作用,本文在对公路边坡成因分析的基础上,对治理边坡的有效措施进行了探讨,以期达到确保边坡安全、减少公路隐患的目的。具有现实的工程指导意义,为公路边坡治理工作提供了相关依据。


随着公路等级的不断提高,公路边坡防护日益受到重视。为了在公路交通建设中应用可持续发展战略,在保障公路畅通的同时,应灵活采用不同的边坡防护形式,以恢复因修建公路破坏的生态平衡,吸收汽车噪声和排放的尾气。边坡防护形式与破坏类型及规模、边坡稳定状况、环境保护、工程经济、工后维护及施工方案等多种要素密切相关。


公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?(图1)

 

一、公路边坡原因分析


路基边坡坍塌

公路路基边坡坍塌一般可以分为:落石型、滑动型及流动型坍塌。这三种情况可以同时在一种情况中出现,也可以单独存在。落石型坍塌指的是较陡的岩石边坡,容易产生落石的岩石必然是层理、节理、断层影响下裂隙发育,被大小不一的裂面分割成软弱的断块。


裂隙张开的程度,肉眼很难看出,在平常的养护中,也很难被发现。由于反复冻融、渗水,造成长时间的微小移动,裂缝逐渐扩大。在夏季,雨水会经常充满裂缝,产生侧向静水压力作用[1]。最终造成坍塌。通常情况下,硬岩下卧软弱层、裂隙发育岩体,更易发生落石现象,此类破坏形式,对行车安全构成很大威胁,必须严格控制。 


滑动型坍塌,在路基挖方段,特别是在深挖石质地段,由于岩层在外力的作用下剪断,岩层间软石发生顺层滑动,造成坍塌。施工爆破开挖破坏了原来岩体的稳定性,当基岩上有岩屑层、岩堆等松散堆积物时,堆积物也容易沿岩层的节理面、层里面或断面层发生坍塌。 


流动型坍塌,是砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土,由于雨水冲刷,产生流动,造成坍塌。雨水造成的坍塌,多为流动型坍塌,在日常养护中很容易发现,应及时处理。 


公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?(图2)


公路边坡破坏

公路边坡破坏主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷,坡面冲刷主要来自降水对边坡的直接冲刷与坡面径流的冲刷,使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟,冲沟不断发展导致边坡破坏,进一步造成路面坍塌,直接影响了行车安全。


沿河路堤及修筑在河滩上滞洪区内的路堤,还要受到洪水的威胁。这种威胁表现为直接冲毁路堤坡脚,导致边坡破坏。边坡破坏还与路基填料的性质、路基压实度、路基高度有关。通常情况下,砂性土路基边坡和粘性土路基边坡容易受到冲刷而遭到破坏;压实度较好的边坡比压实度差的边坡更耐冲刷;较高的路基边坡比较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷。


冲刷破坏通常发生在较缓的土质边坡上,如亚粘性土边坡、砂性土边坡及黄土边坡等。在风华和降水作用下,沿坡面径流方向形成许多水冲沟,如果平常不注意养护,会造成坡脚湿软,路基强度降低,上部土体失去支撑,最终发生破坏。同时公路行驶的汽车溅起的雨水,也会冲刷坡脚。所以对土质路基来说,坡脚是边坡的最薄弱环节,应加强养护。


公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?(图3)


二、边坡防护治理常用措施

边坡防护治理主要是保护路基边坡表面免受日照、降水、气温、风力等自然力的破坏,从而提高边坡的稳固性。坡面防护治理包括工程防护治理与植物防护治理。当路基土石方施工时或完毕后,应及时进行路基边坡防护。施工必须适时,防止气温、雨水、风沙作用破坏边坡的坡面。


工程防护治理

边坡工程防护治理适宜于不易草木生长的岩石面上。通常采用抹面和捶面、护面墙、框格、喷浆、护坡等。框格防护用块石、混凝土等材料,在边坡上形成骨架,提高边坡表面粗糙度系数,以减缓水流速度。框格可以做成各种造型:六角形混凝土块、浆切片石或预制块做成的麦穗形等。


除对路基边坡有一定的防护作用外,还对路容有一定的美化效果。在施工前,应注意把坡面上的浮土、表层风化岩体及松动石块等清除干净。由于使用年限较短,抹面、捶面防护治理在公路边坡防护治理上很少使用。当路基较低时,采用抹面防护合理掺加草籽,可以起到防护作用并能绿化公路交通。喷射混凝土防护,适用于边坡易风化,裂隙和节理发育,坡面不完整的岩石边坡。

 

护面墙防护是为了覆盖各种软质岩层和较为破碎的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡,使其免受大气影响而修的墙。可有效的防止边坡冲刷,防止三类坍塌,是最常用的一种防护形式。护面墙除自重外,不担负其他荷载,也不承受墙后土压力。根据边坡高度,岩石风化程度以及岩体的地质特性,可采取半防护和全防护形式。在半防护措施中,有时采用坡脚护面墙。因为自然降水从坡顶沿坡面下流,流至坡脚时,速度最大,冲刷最严重。


公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?(图4)


因此,在坡脚处设置护面墙是最起码的防护措施。护坡防护是目前最常用的路基边坡防护形式。在稳定边坡上铺砌块石或混凝土预制块等材料,防止地表径流或坡面水流对边坡冲刷。铺砌方式一般采用浆砌,冲刷轻微时可采用干砌。软土地基上的土质路堤防护,无水流冲刷影响时,可采用干砌片石护坡,以适应地基不均匀沉降引起的路基变形。


植物防护治理

采用铺草皮,种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用,植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活,便于养护,经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效的稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。


规格大小视施工情况确定,宜选用带状或块状草皮。根据具体情况,采用平铺、叠铺或方格等形式。从坡脚向上铺钉,用尖木(竹)桩固定于边坡上。种草防护,适用于边坡稳定,坡面冲刷轻微的路基边坡上。草籽应均匀撒布在清理好的土质坡面上,同时做好浇水、养护管理。路堑较陡或较高时可通过实验,将草籽与含肥料的有机质泥浆喷射到坡面上。 


其实表面位移监测、深部位移监测、以及裂缝监测和沉降监测基本上就可以满足公路边坡监测。目前市场上针对公路边坡监测有两种,一种是雷达的,另一种就是基于北斗定位的。而天玑科技自主研发的表面位移监测系统采用GNSS自动化监测方式对表面位移进行实时自动化监测,其工作原理为:各GNSS监测点与参考点接收机实时接收GNSS信号,并通过数据通讯网络实时发送到控制中心,控制中心服务器GNSS北斗数据处理软件TJ-Cloud实时差分解算出各监测点三维坐标,数据分析软件获取各监测点实时三维坐标,并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量,同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。


公路边坡变形沉降的原因和公路边坡如何防护?(图5)


GNSS表面位移监测的误差水平为±2mm+1ppm,高程方向为±4mm+1ppm。表面三维位移量是通过GNSS自动化监测,主要建立在滑坡表面变形明显的部位,通过监测滑坡表层的三维位移量,分析、判断滑坡的变形特征、变幅、滑动方向、滑动速率、稳定性及其发展趋势,并且对于简易监测而言该方法精度高,能反映出简易监测反映不了的变形迹象。


所以做好公路边坡防护治理工作,确保公路边坡安全、稳定、灵活采用适当的防护型式,采用有效的防护治理措施,且要从经济、耐用、环保出发。与边坡防护治理工程合理配置,恢复公路边坡的生态平衡。要运用更好的功率边坡防护新技术、新工艺、新方法,将公路建设与自然相融合,坚持公路建设可持续发展。



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