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邊坡穩(wěn)定問題是水利水利和水電工程中經(jīng)常遇到的問題。邊坡的穩(wěn)定性直接決定著工程修建的可行性,影響著工程的建設(shè)投資和安全運(yùn)行。
我國曾有幾十個水利水電工程在施工施工中發(fā)生過邊坡失穩(wěn)問題,如天生橋二級水電站廠區(qū)高邊坡、漫灣水電站左岸壩肩高邊坡、安康水電站壩區(qū)兩岸高邊坡、龍羊峽水電站下游虎山坡邊坡等等。為治理這些邊坡不但耗去了大量的資金,還拖延了工期,成為我國水利水電工程施工中一個比較嚴(yán)峻的問題,有的邊坡工程甚至已經(jīng)成為制約工程進(jìn)度和成敗的關(guān)鍵。我國正在建設(shè)和即將建設(shè)的一批大型骨干水電站,如三峽、龍灘、李家峽、小灣、拉西瓦、錦屏等工程都存在著嚴(yán)重的高邊坡穩(wěn)定問題。其中三峽工程庫區(qū)中存在10幾處近億立方米的滑坡體,拉西瓦水電站下游左岸存在著高達(dá)700m的巨型潛在不穩(wěn)定山體,龍灘水電站左岸存在總方量1000萬m3傾倒蠕變體等。這些工程的規(guī)模和所包含的技術(shù)難度都是空前的。因此,加快水利水電邊坡工程的科研步伐,開發(fā)出一套現(xiàn)代化的邊坡工程勘測、設(shè)計、施工、監(jiān)測技術(shù),已經(jīng)成為水利水電科研攻關(guān)的重大課題。
高邊坡的地質(zhì)構(gòu)造往往比較復(fù)雜,影響滑坡的因素也很多,因此,我國廣大水電科技人員在與滑坡災(zāi)害作斗爭的過程中,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),積極開展科技攻關(guān),總結(jié)出了一整套水電高邊坡工程勘測、設(shè)計和施工新技術(shù),成功地治理了天生橋二級、漫灣、李家峽、三峽、小浪底等工程的高邊坡問題。本文僅就水利水電工程巖質(zhì)高邊坡的加固與整治措施作一簡要介紹。
一、混凝土抗滑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
1.1混凝土抗滑樁
我國在50年代曾在少量工程中試用混凝土抗滑樁技術(shù)。從60年代開始,該項(xiàng)技術(shù)得到了推廣,并從理論上得到了完善和提高。到80年代,高邊坡中的抗滑樁應(yīng)用技術(shù)已達(dá)到了一定的水平。
抗滑樁由于能有效而經(jīng)濟(jì)地治理滑坡,尤其是滑動面傾角較緩時,其效果更好,因此在邊坡治理工程中得到了廣泛采用。如:天生橋二級水電站于1986年10月確定廠房下山包壩址后,11月開始在廠房西坡進(jìn)行大規(guī)模的開挖,加上開挖爆破和施工生活用水的影響,誘發(fā)了面積約4萬m2、厚度約25~40m、總滑動量約140萬m3的大型滑坡體。初期滑動速度平均每日2mm,到次年2月底每日位移達(dá)9mm。如繼續(xù)開挖而不采取任何工程處理措施,預(yù)計雨季到來時將會發(fā)生大規(guī)模的滑坡,為此,采取了抗滑樁等一整套治理措施。
抗滑樁分成兩排布置在廠房滑坡體上,在584m高程上設(shè)置1排,在597m高程平臺上設(shè)置1排,樁中心距6m,樁深為25~39m,其中心深入基巖的錨固深度為總深度的1/4,斷面尺寸為3m×4m,設(shè)置15kg/m輕型鋼軌作為受力筋,回填200號混凝土,每根抗滑樁的抗剪強(qiáng)度為12840kN,17根全部建成后,可以承受滑坡體總滑動推力218280kN。
第一批抗滑樁從1987年3月上旬開工,5月下旬開始澆筑,6月1日結(jié)束。第二批抗滑樁施工是在1987~1988年枯水期內(nèi)完成的。
抗滑樁開挖深度達(dá)3~4m后,在井壁噴30~40cm厚的混凝土。對巖體較好的井壁采用打錨桿、噴錨掛網(wǎng)的方法進(jìn)行支護(hù),噴混凝土厚度10~15cm。對局部塌方部位增設(shè)鋼支撐。抗滑樁開挖到設(shè)計要求深度后,進(jìn)行鋼筋綁扎和鋼軌吊裝。
混凝土澆筑采用水下混凝土的配合比,由拌和樓拌和,混凝土罐車運(yùn)輸直接入倉,每小時澆筑厚度控制在1.5m內(nèi),特別是在滑動面上下4m部位,還需下井進(jìn)行機(jī)械振搗。在澆到離井口5~7m時,要求分層振搗。每個井口設(shè)兩個溜斗,溜管長度為10~14m,管徑25cm。
抗滑樁的建成,對樁后坡體起到了有效的阻滑作用。
天生橋二級水電站廠房高邊坡采用打抗滑樁、減載、預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索、排水、護(hù)坡等綜合治理措施后,坡體的監(jiān)測成果表明:下山包滑坡體一直處于穩(wěn)定狀態(tài),而且有一定的安全儲備。
安康水電站壩址區(qū)兩岸邊坡屬于穩(wěn)定性極差的易滑地層,由于對兩岸進(jìn)行了大規(guī)模的開挖施工,所形成的開挖邊坡最大高度達(dá)200余m,單坡段一般高度在30~40m。大量的開挖造成邊坡巖體的應(yīng)力釋放,斷面暴露,再加上雨水的侵入,破壞了邊坡的穩(wěn)定,致使邊坡開挖過程中發(fā)生十幾處大小不等的工程滑坡,嚴(yán)重地影響了工程的施工,成為電站建設(shè)中的重大技術(shù)難題。
采用抗滑樁是穩(wěn)定安康溢洪道邊坡的主要手段,在263m高程平臺上共設(shè)置了9根直徑1m的鋼筋混凝土抗滑樁,每根樁都貫穿幾個棱體,最深的達(dá)35m,樁頂嵌入溢洪道渠底板內(nèi)。為了不干擾平臺外側(cè)基坑的施工,樁身用大孔徑鉆機(jī)鉆成,孔壁完整,進(jìn)度較快,兩個月就全部完成。這9根抗滑樁按兩種工作狀態(tài)考慮:在溢洪道未形成時,抗滑樁按彈性基礎(chǔ)上的懸臂梁考慮,不考慮樁外側(cè)滑面上部巖體的抗力;在溢洪道建成后抗滑樁樁頂嵌入溢洪道底板,此時按滑坡的下滑力考慮。
抗滑樁混凝土標(biāo)號為R28250號,鋼筋為φ40Ⅱ級鋼。抗滑樁于1982年1月施工,3月完成后,基坑繼續(xù)下挖,邊坡上各棱體的基腳相繼暴露。同年11月,在Fb75與F22斷層構(gòu)成的棱體下面坡根爆破開挖后,發(fā)現(xiàn)在263m高程平臺上沿Fb75、F22斷層及7號抗滑樁外側(cè)近南北向出現(xiàn)小裂縫,且裂縫不斷擴(kuò)大,21天后7號抗滑樁外側(cè)的Fb75~F22棱體下滑,依靠7號抗滑樁的支擋,樁內(nèi)側(cè)山體得以保存。
1.2混凝土沉井
沉井是一種混凝土框架結(jié)構(gòu),施工中一般可分成數(shù)節(jié)進(jìn)行。在滑坡工程中既起抗滑樁的作用,有時也具備擋土墻的作用。
天生橋二級水電站首部樞紐左壩肩下游邊坡,在二期工程壩基開挖澆筑過程中,曾于1986年6月和1988年2月兩次出現(xiàn)沿覆蓋層和部分巖基的順層滑動。滑坡體長80m,寬45m,高差35m,最大深度9m,方量約2萬m3。
為了避免1988年汛后左導(dǎo)墻和護(hù)坦基礎(chǔ)開挖過程中滑體再度復(fù)活,確保基坑的安全施工,對左岸邊坡的整體進(jìn)行穩(wěn)定分析后,決定在坡腳實(shí)施沉井抗滑為主和坡面保護(hù)、排水為輔的綜合治理措施。
沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)沉井的受力狀態(tài)、基坑的施工條件和沉井的場地布置等因素決定,沉井結(jié)構(gòu)平面呈“田”字形,井壁和橫隔墻的厚度主要由滿足下沉重量而定。井壁上部厚80cm,下部厚90cm;橫隔墻厚度為50cm,隔墻底高于刃腳踏面1.5m,便于操作人員在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3節(jié)。
沉井施工包括平整場地、沉井制作、沉井下沉、填心4個階段。
下沉采用人工開挖方式,由人力除渣,簡易設(shè)備運(yùn)輸,下沉過程中需控制防偏問題,做到及時糾正。合理的開挖順序是:先開挖中間,后開挖四邊;先開挖短邊,后開挖長邊。沉井就位后清洗基面,設(shè)置φ25錨桿(錨桿間距為2m,深3.5m),再澆筑150號混凝土封底,最后用100號毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已經(jīng)受了多年的運(yùn)行考驗(yàn)。目前,首部邊坡是穩(wěn)定的,沉井在邊坡穩(wěn)定中的作用是明顯的。
1.3混凝土框架和噴混凝土護(hù)坡
混凝土框架對滑坡體表層坡體起保護(hù)作用并增強(qiáng)坡體的整體性,防止地表水滲入和坡體的風(fēng)化。框架護(hù)坡具有結(jié)構(gòu)物輕,材料用量省,施工方便,適用面廣,便于排水,以及可與其他措施結(jié)合使用的特點(diǎn)。
天生橋二級水電站下山包滑坡治理采用混凝土護(hù)面框架,框架分兩種型式。滑面附近框架,其節(jié)點(diǎn)設(shè)長錨桿穿過滑面,為一設(shè)置在彈性基礎(chǔ)上節(jié)點(diǎn)受集中力的框架系統(tǒng);距滑面較遠(yuǎn)的坡面框架,節(jié)點(diǎn)設(shè)短錨桿,與強(qiáng)風(fēng)化坡面在一定范圍內(nèi)形成整體。
下山包滑坡北段強(qiáng)風(fēng)化坡面框架采用50×50cm、節(jié)點(diǎn)中心2m的方形框架,節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩種類型錨桿:在550~560m高程間坡面,滑面以上節(jié)點(diǎn)垂直于坡面設(shè)置φ36及φ32、長12m砂漿錨桿,在565~580m高程間坡面則設(shè)垂直于坡面的φ28、長6m的砂漿錨桿,相應(yīng)地框架配筋為8φ20和4φ20。框架要求在坡面挖30cm深,50cm寬的槽,部分嵌入坡面內(nèi),表層填土并摻入耕植上,形成草本植被的永久護(hù)坡。
在巖性較好的部位可采用錨桿和噴混凝土保護(hù)坡面。
1.4混凝土擋墻
混凝土擋墻是治坡工程中最常用的一種方法,它能有效地從局部改變滑坡體的受力平衡,阻止滑坡體變形的延展。
在1986年6月,天生橋二級水電站工程下山包廠址未定之前,由于連降大雨(其降雨量達(dá)91.2mm),550m高程夾泥層上面的巖體滑動10余cm,584m高程平臺上出現(xiàn)3條裂縫,其中最長一條55m長,2.2cm寬,下錯2cm。為此采取了在550m高程澆筑50余m長的混凝土擋墻和打錨桿等措施。
天生橋二級水電站廠房高邊坡坡頂設(shè)置了混凝土擋土墻,以防止古滑坡體的復(fù)活,部分坡面采用漿砌塊石護(hù)面加固,坡腳680m高程設(shè)置混凝土防護(hù)墻。
在漫灣水電站邊坡工程中也采取了澆混凝土擋墻及漿砌石擋墻、混凝土防掏槽等措施,綜合治理邊坡工程。
1.5錨固洞
在漫灣水電站邊坡工程中,采用各種不同斷面的錨固洞64個,形成較大的抗剪力。在左岸邊坡滑坡以前,已完成2m×2m斷面小錨固洞18個,每個洞可承受剪力9000kN。此外,還利用地質(zhì)探洞回填等增加一部分剪力。由于錨固洞具有一定的傾斜度,防止了混凝土與洞壁結(jié)合不實(shí)的可能性,同時采取洞樁組合結(jié)構(gòu)的受力條件遠(yuǎn)較傳統(tǒng)懸臂結(jié)構(gòu)合理,可望提供較大的抗力。
二、錨固技術(shù)的應(yīng)用
采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行邊坡加固,具有不破壞巖體,施工靈活,速度快,干擾小,受力可靠,且為主動受力等優(yōu)點(diǎn),加上坡面巖體抗壓強(qiáng)度高,因此,在天生橋二級、漫灣、銅街子、三峽、李家峽等工程的邊坡治理中都得到大量應(yīng)用。
在漫灣水電站邊坡工程中,采用了1000kN級錨索1371根、1600kN級錨索20根、3000kN級錨索859根、6000kN級錨索21根,均為膠結(jié)式內(nèi)錨頭的預(yù)應(yīng)力錨索,采取后張法施工。預(yù)應(yīng)力錨索由錨索體、內(nèi)錨頭、外錨頭三部分組成。內(nèi)錨頭用純水泥漿或砂漿作膠結(jié)材料,其長度1000kN級為5~6m,3000kN級為8~10m,6000kN級為10~13m;外錨頭為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),與基巖接觸面的壓應(yīng)力控制在2.0MPa以內(nèi)。
為提高錨索受力的均勻性,漫灣工程施工單位設(shè)計了一種小型千斤頂,采用“分組單根張拉”的方法,如3000kN錨索19根鋼絞線,每組拉3根,7次張拉完;6000kN錨索37根,10次張拉完,既簡化操作程序,又提高錨索受力均勻性。錨索在補(bǔ)償張拉時可以用大千斤頂整體張拉(如3000kN錨索),也可繼續(xù)用分組單根張拉方法(如6000kN錨索),都不會影響錨索受力的均勻性。
在小浪底工程中大規(guī)模采用的無粘結(jié)錨索具有明顯的優(yōu)點(diǎn),其大部分鋼絞線都得到防腐油劑和護(hù)套的雙重保護(hù),并且可以重復(fù)張拉。由于在施工時內(nèi)錨頭和鋼鉸線周圍的水泥漿材是一次灌入的,漿材凝固后再張拉,因此減少了一道工序,提高了工效,但其價格相對較高。
在高邊坡施工過程中為保證開挖與錨固同步施工,必須縮短錨索施工時間,及早對巖體施加預(yù)應(yīng)力,以達(dá)到加快工程進(jìn)度,確保邊坡穩(wěn)定的目的。為此,結(jié)合八五科技攻關(guān),在李家峽水電站高邊坡開挖過程中,成功將1000kN級預(yù)應(yīng)力錨索快速錨固技術(shù)應(yīng)用于工程中。室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)表明,采用N-1注漿體和Y-1型混凝土配合比可以滿足1000kN級預(yù)應(yīng)力錨索各項(xiàng)設(shè)計技術(shù)指標(biāo),而施加預(yù)應(yīng)力的時間由常規(guī)的14~28d縮短到3~5d。該項(xiàng)成果對及時加固高邊坡蠕變和松弛的巖體具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,充分體現(xiàn)了“快速、經(jīng)濟(jì)、安全”的原則。
三峽永久船閘主體段高邊坡工程規(guī)模之大、技術(shù)難度之高均為國內(nèi)外邊坡工程所罕見,其加固過程中,采取了噴混凝土、掛網(wǎng)錨桿、系統(tǒng)錨桿、打排水孔、設(shè)置排水洞、采用3000kN級預(yù)應(yīng)力錨索等綜合治理措施,其中,3000kN對穿錨束1924束,在國內(nèi)尚屬首例。系統(tǒng)設(shè)計3000kN級預(yù)應(yīng)力對穿錨束1229束,孔深22.1~56.4m,主要分布在南北坡直立墻和中隔墩閘首及上下相鄰段。南北坡直立墻布置兩排,水平排距10~20m,孔距3~5m,第一排距墻頂8~10m,第二排距底板高20m左右,均于兩側(cè)山體排水洞對穿。中隔墩閘首布置3排,排距10m,孔距3.5~6.4m,第一排距墻頂10m。此外,動態(tài)設(shè)計3000kN級預(yù)應(yīng)力對穿錨束695束,孔深16~66m,主要布置在中隔墩閘室和豎井部位。對穿錨束分為無粘結(jié)和有粘結(jié)兩種型式,其結(jié)構(gòu)主要由錨束束體和內(nèi)外錨頭組成。由于錨索采取對拉錨索的形式,將內(nèi)錨頭放在山體內(nèi)的排水廊道中,因此,內(nèi)錨頭不再是灌漿錨固端,而是置于廊道內(nèi)的墩頭錨或雙向施加張拉的預(yù)應(yīng)力錨。這類加固方式將排水和錨固結(jié)合起來,減少了約占錨索長度1/3~1/4的內(nèi)錨固段,是一種理想的加固形式。
預(yù)應(yīng)力錨桿也是常見的一種加固形式,如天生橋二級水電站廠房高邊坡工程中實(shí)施了減載、排水、抗滑樁等技術(shù)后,滑坡位移速度雖有明顯減小,可未能完全停止。為了確保雨季在滑坡體前方的施工安全,穩(wěn)定抗滑樁到滑坡體前緣的約20~40m長,10余萬m3的滑坡體,決定在565m高程馬道上設(shè)置300kN預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿分兩排,孔距2m、孔徑90mm,孔與水平成60°夾角,用36的鋼筋,共實(shí)施了152根預(yù)應(yīng)力錨桿,保證了工程的安全。
三、減載、排水等措施的應(yīng)用
3.1減載、壓坡
在有條件的情況下,減載壓坡應(yīng)是優(yōu)先考慮的加固措施。如天生橋二級水電站廠房高邊坡穩(wěn)定分析結(jié)果表明,滑坡體后緣受傾向SE的陡傾巖層影響,將向S(24°~71°)E方向滑動。該方向與滑坡前緣滑移方向有近20°~60°的夾角,將部分下滑力傳至滑坡體前緣及治坡建筑物上,對滑坡整體的穩(wěn)定不利,因此能有效控制后坡滑移也就能減緩整體滑坡。
在滑坡體后緣覆蓋層最厚的部位,在保證施工道路布置的前提下,盡量在后緣減載。第一次減載14萬余m3,至610m高程,第一次減載后,滑動速度明顯降低。緊接著再減載12萬余m3,至600m高程。兩次減載共26萬余m3,滑坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)提高約10%。
烏江渡水電站庫區(qū)左岸岸坡距大壩約400m,有一石灰?guī)r高懸陡坡構(gòu)成的小黃崖不穩(wěn)定巖體。滑坡下部軟弱的頁巖被庫水淹沒,地表上部見有多條陡傾角孔縫狀張開裂隙,最大的水平延伸長度達(dá)200m,縱深切割190m。4年多的變形觀測結(jié)果表明,裂隙頂部最大累計沉陷量達(dá)171.1mm,最大累計水平位移量達(dá)56.0mm,估計可能滑動的體積約50~100萬m3。為保證大壩的安全,對小黃崖不穩(wěn)定巖體先后進(jìn)行了兩次有控制的洞室大爆破,共爆破石方20.8萬m3。從處理后的變形資料可以看出,已達(dá)到了削頭、壓腳、提高巖體穩(wěn)定性的目的。
3.2排水、截水
2邊坡內(nèi)支撐支護(hù)類型比選
目前現(xiàn)場排樁已基本施工完成。由于基坑四周均為待開發(fā)地塊,尤其是東側(cè)為地鐵已確定開發(fā)用地,南側(cè)為工商銀行用地,使用錨索將對周邊地塊的開發(fā)造成嚴(yán)重障礙,所以建議本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)下部采用排樁+內(nèi)支撐體系。根據(jù)基坑的平面形狀和目前施工現(xiàn)狀,對以下3種內(nèi)支撐體系的布置進(jìn)行了比選。
2.1對撐+角撐布置體系
(1)優(yōu)點(diǎn):在環(huán)境保護(hù)要求較高的情況下,利于控制墻移。(2)缺點(diǎn):①支撐混凝土用量較多。②核心筒范圍內(nèi)的立柱樁與工程樁沖突嚴(yán)重,影響核心筒施工效率和施工質(zhì)量。③由于十字交叉桁架與核心筒平面位置重合,核心筒地下三層以上部分的結(jié)構(gòu)必須等到整個地下室地下三層施工完成,混凝土支撐拆除后方可施工,對整個工期有制約作用。
2.2圓形環(huán)梁布置體系
(1)優(yōu)點(diǎn):①方便挖土和主體結(jié)構(gòu)施工。②支撐混凝土用量較小。(2)缺點(diǎn):①由于基坑南側(cè)和東側(cè)地勢較高,北側(cè)和西側(cè)地勢較低,雖采取了基坑上部放坡的措施,但仍存在一定的坑周荷載不均勻的情況,對支撐體系整體穩(wěn)定不利。②須等到基坑的整個環(huán)梁體系施工完成后,方可進(jìn)行大面積土方開挖。③對中間環(huán)梁的施工要求較高。(3)角撐布置體系:①優(yōu)點(diǎn):方便挖土和主體結(jié)構(gòu)施工、施工方便。②缺點(diǎn):與圓形環(huán)梁布置體系相比,混凝土用量較多。由于本項(xiàng)目工程進(jìn)度和基坑安全都必須確保,而對撐+角撐布置體系對塔樓施工進(jìn)度制約太大,因此不采用;圓形環(huán)梁布置體系不僅對土方開挖進(jìn)度有一定制約,而且現(xiàn)場地勢情況不利于該體系的整體穩(wěn)定,因此亦不采用。綜上分析,最終選擇采取角撐布置體系。
3邊坡支護(hù)技術(shù)優(yōu)化
3.1支撐豎向布置
原設(shè)計排樁標(biāo)高為13.0m,改為內(nèi)支撐后,為避免混凝土支撐與主體結(jié)構(gòu)下二層板沖突,將原設(shè)計排樁標(biāo)高調(diào)高0.3m,即13.3m,經(jīng)初步計算分析,基坑上部采用放坡,下部排樁+一道混凝土支撐。
3.2基坑止水帷幕
根據(jù)高壓旋噴樁試樁取芯效果顯示,砂礫層與巖層交界面芯樣不是很理想,為了保證深基坑的止水效果,確保深基坑開挖的安全性,將外排高壓旋噴樁改為三軸深層水泥攪拌樁,內(nèi)排高壓旋噴樁保留。
3.3坑中坑支護(hù)結(jié)構(gòu)
坑中坑局部加深7.05m,加深段平面尺寸26.5mx23.184m。根據(jù)地層條件,并結(jié)合核心筒樁基承臺的施工統(tǒng)一考慮,采用放坡開挖的方式。施工順序要求:(1)放坡后,先施工深坑結(jié)構(gòu)底板及側(cè)墻。(2)然后在深坑側(cè)墻外側(cè)回填土,至樁基承臺底。(3)最后施工樁基承臺和大基坑底板。
公路、鐵路、水利等工程建設(shè)與自然環(huán)境密切相關(guān)。其工程規(guī)模大、項(xiàng)目多、涉及面廣,土石填挖工程形成的大量土石邊坡,破壞了既有植被,對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響較大,以往通常采用單純的工程防護(hù),如漿(干)砌片石、噴錨防護(hù)等,這些工程措施都導(dǎo)致原有植被破壞、水土流失、滑坡、邊坡失穩(wěn)等一系列生態(tài)環(huán)境和工程問題。國家已經(jīng)十分重視工程建設(shè)中的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù),國務(wù)院下達(dá)了[2000]31號文件“關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)綠色通道建設(shè)的通知”,工程建設(shè)中的生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)已提上議程,這對整個工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施起到了推動作用。
2.邊坡生態(tài)防護(hù)現(xiàn)狀
近十多年來人們開發(fā)出了多種既能起到良好邊坡防護(hù)作用,又能改善工程環(huán)境、體現(xiàn)自然環(huán)境美的邊坡植物防護(hù)新技術(shù),與傳統(tǒng)的坡面工程防護(hù)措施共同形成了邊坡工程植物防護(hù)體系。
根據(jù)不同的邊坡土質(zhì)條件,采用不同的施工方法和施工工藝可將邊坡植物防護(hù)技術(shù)分為:①人工種草護(hù)坡;②平鋪草皮護(hù)坡;③液壓噴播植草護(hù)坡;④土工網(wǎng)植草護(hù)坡;⑤OH液植草護(hù)坡;⑥行栽香根草護(hù)坡;⑦蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡;⑧客土植生植物護(hù)坡;⑨噴混植生植物護(hù)坡。各類邊坡植物防護(hù)技術(shù)的主要作用及應(yīng)用條件各不相同。
2.1人工種草護(hù)坡
人工種草護(hù)坡,是通過人工在邊坡坡面簡單播撒草種的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施。多用于邊坡高度不高、坡度較緩且適宜草類生長的土質(zhì)路塹和路堤邊坡防護(hù)工程。具有施工簡單、造價低兼等特點(diǎn)。但由于草籽播撒不均勻,草籽易被雨水沖走,種草成活率低等原因,往往達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果,而造成坡面沖溝,表土流失等邊坡病害,導(dǎo)致大量的邊坡病害整治、修復(fù)工程,使得該技術(shù)近年應(yīng)用較少。
2.2平鋪草皮護(hù)坡
平鋪草皮護(hù)坡,是通過人工在邊坡面鋪設(shè)天然草皮的一種傳統(tǒng)邊坡植物防護(hù)措施。具有施工簡單、工程造價較低等特點(diǎn)。適用于附近草皮來源較易、邊坡高度不高且坡度較緩的各種土質(zhì)及嚴(yán)重風(fēng)化的巖層和成巖作用差的軟巖層邊坡防護(hù)工程,是設(shè)計應(yīng)用最多的傳統(tǒng)坡面植物防護(hù)措施之一,但由于施工后期養(yǎng)護(hù)管理困難,平鋪草皮易被沖走,且成活率低,工程質(zhì)量往往難以保證,達(dá)不到滿意的邊坡防護(hù)效果,而造成坡面沖溝,表土流失、坍滑等邊坡病害,導(dǎo)致大量的邊坡病害整治、修復(fù)工程。近年來,由于草皮來源緊張,使得平鋪草皮護(hù)坡的作用逐漸受到了限制。
2.3液壓噴播植草護(hù)坡
液壓噴播植草護(hù)坡,是國外近十多年新開發(fā)的一項(xiàng)邊坡植物防護(hù)措施,是交草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑上、色素等按一定比例在混合箱內(nèi)配水?dāng)噭颍ㄟ^機(jī)械加壓噴射到邊坡坡面而完成植草施工的。其特點(diǎn)是:①施工簡單、速度快;②施工質(zhì)量高,草籽噴播均勻發(fā)芽快、整齊一致;③防護(hù)效果好,正常情況下,噴播一個月后坡面植物覆蓋率可達(dá)70%以上,二個月后形成防護(hù)、綠化功能;④適用性廣;⑤工程造價低。目前,國內(nèi)液壓噴播植草護(hù)坡在公路、鐵路、城市建設(shè)等部門邊坡防護(hù)與綠化工程中使用較多。
2.4土工網(wǎng)植草護(hù)坡
土工網(wǎng)植草護(hù)坡,是國外近十多年新開發(fā)的一項(xiàng)集坡面加固和植物防護(hù)于一體的復(fù)合型邊坡植物防護(hù)措施。該技術(shù)所用土工網(wǎng)是一種邊坡防護(hù)新材料,是通過特殊工藝生產(chǎn)的三維立體網(wǎng),不僅具有加固邊坡的功能,在播種初期還起到防止沖刷、保持土壤以利草籽發(fā)芽、生長的作用隨著植物生長、成熟,坡面逐漸被植物覆蓋,這樣植物與土工網(wǎng)就共同對邊坡起到了長期防護(hù),綠化作用,土工網(wǎng)植草護(hù)坡能承受4m/s以上流速的水流沖刷,在一定條件下可替代漿(干)砌片石護(hù)坡。目前,國內(nèi)土工網(wǎng)植草護(hù)坡在公路、堤壩邊坡防護(hù)工程中使用較多,鐵路部門相對較少。
2.5OH液植草護(hù)坡
該項(xiàng)技術(shù)是國外近十多年新開發(fā)的一項(xiàng)邊坡化學(xué)植草防護(hù)措施。它是通過專用機(jī)械,將新型化工產(chǎn)品HYCEL_OH液用水按一定比例稀釋后和草籽一起噴灑于坡面,使之在極短時間內(nèi)硬化,而將邊坡表土固結(jié)成彈性固體薄膜,達(dá)到植草初期邊坡防護(hù)目的,3~6個月后其彈性固體薄膜開始逐漸分解,此時草種已發(fā)芽、生長成熟,根深葉茂的植物已能獨(dú)立起到邊坡防護(hù)、綠化雙重效果,具有施工簡單、迅速,不需后期養(yǎng)護(hù),邊坡防護(hù)、綠化效果好等特點(diǎn)。盡管OH液植草護(hù)坡具有理想的邊坡防護(hù)、綠化效果,但由于該技術(shù)所用的這種HYCEL_OH液還末能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,使得其工程造價較高綜合造價達(dá)40元/m2左右,故目前還無法推廣應(yīng)用。只是在京九鐵路等個別工點(diǎn)進(jìn)行了嘗試性試驗(yàn)。
2.6行栽香根草護(hù)坡
香根草是近十多年才被人們“重新發(fā)現(xiàn)”的一種禾本科植物,具有長勢挺立,在3~4月內(nèi)可長成茂密的活籬笆;根系發(fā)達(dá)、粗壯,一年內(nèi)一般可深入地下2~3m;根系抗拉強(qiáng)度大,達(dá)75MPa,耐旱、耐澇、耐火、耐貧瘠、抗病蟲、適應(yīng)能力極強(qiáng)等特點(diǎn)。行栽香根草護(hù)坡就是在土質(zhì)邊坡上行栽香根草進(jìn)行邊坡防護(hù)的一種工程措施,該技術(shù)充分利用了香根草的優(yōu)良特征,具有顯著增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性和理想的固土護(hù)坡功能,大有取代傳統(tǒng)片石護(hù)坡之趨勢。目前國內(nèi)應(yīng)用較少,還有待于在公路、鐵路、堤壩、城市建設(shè)等邊坡防護(hù)工程中進(jìn)一步試驗(yàn)推廣。
2.7蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡
蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡,是一項(xiàng)類似于干砌片石護(hù)坡的邊坡防護(hù)技術(shù)。是在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網(wǎng)格后,在網(wǎng)格內(nèi)鋪填種植土,再在磚框內(nèi)栽草或種草的一項(xiàng)邊坡防護(hù)措施。該技術(shù)所用框磚可在預(yù)制場批量生產(chǎn),其受力結(jié)構(gòu)合理,拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流,減緩水流速度,防止坡面沖刷,保護(hù)草皮生長。這種護(hù)坡施工簡單,外觀齊整,造型美觀大方,具有邊坡防護(hù)、綠化雙重效果,工程造價適中,略高于漿砌片石骨架護(hù)坡,該技術(shù)多用于填方邊坡的防護(hù)。
2.8客土植生植物護(hù)坡
客土植生植物護(hù)坡,是在邊坡坡面上掛網(wǎng)機(jī)械噴填(或人工鋪設(shè))一定厚度適宜植物生長的土壤或基質(zhì)(客土)和種子的邊坡植物防護(hù)措施。該技術(shù)的特點(diǎn)是可根據(jù)地質(zhì)和氣候條件進(jìn)行基質(zhì)和種子配方,從而具有廣泛的適應(yīng)性,多用于普通條件下無法綠化或綠化效果差的邊坡。由于客土可以由機(jī)械拌和,掛網(wǎng)實(shí)施容易,因此施工的機(jī)械化程度高,速度快,無論從效率和成本上都比漿砌片石和掛網(wǎng)噴砼防護(hù)要優(yōu)越,而且植被防護(hù)效果良好,基本不需要養(yǎng)護(hù)即可維持植物的正常生長。該技術(shù)在公路邊坡防護(hù)中已被大量應(yīng)用,在日本等國家已經(jīng)被作為邊坡綠化的常規(guī)方法加以應(yīng)用。
2.9噴混植生植物護(hù)坡
噴混植生植物護(hù)坡,是在穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)后,采用專用噴射機(jī),將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上,植物依靠“基材”生長發(fā)育,形成植物護(hù)坡的施工技術(shù),具有防護(hù)邊坡、恢復(fù)植被雙重作用,可以取代傳統(tǒng)的噴錨防護(hù)、片石護(hù)坡等圬工措施。該技術(shù)使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機(jī)質(zhì)、肥料、團(tuán)粒劑、保水劑、穩(wěn)定劑、PH緩解劑和水等組成,其種植基材的配方是成功的關(guān)鍵,良好的配方能夠達(dá)到在陡于1∶0.75的巖質(zhì)邊坡上既具備一定的強(qiáng)度保護(hù)坡面和抵抗雨水沖刷,又具有足夠的空隙率和肥力以保證植物生長。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利等各類巖石邊坡綠化防護(hù)工程。
3.邊坡綠化工程中的難點(diǎn)問題
隨著邊坡植物防護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用,各類邊坡植物防護(hù)技術(shù)已發(fā)展成為公路、鐵路綠色通道建設(shè)中的重要組成部分,但也存在一些難點(diǎn)問題。
3.1邊坡植草的退化
在公路、鐵路等工程建設(shè)中,其邊坡綠化防護(hù)上投入的資金比例較低,在低投入、低養(yǎng)護(hù)或無養(yǎng)護(hù)情況下,邊坡草坪處于自生自養(yǎng)狀態(tài),極易退化、死亡。因?yàn)槿斯しN植草種生長較弱、品種單一,隨著時間的增長,在養(yǎng)分水分供應(yīng)較差的邊坡上都會呈現(xiàn)不同程度的草坡退化現(xiàn)象,這是一個十分突出和嚴(yán)重的問題,若草被退化得不到解決,不僅造成重復(fù)建設(shè)、資金浪費(fèi),而且起不到邊坡綠化防護(hù)效果,最終可能會引起水土流失、坡面坍塌等許多不良后果。
3.2噴播時的植物種子配比與最終植物狀態(tài)
在較短的時間內(nèi)把開挖的邊坡恢復(fù)到自然狀態(tài),施工者將面臨:①植物種子的配比如何確定;②如何考慮當(dāng)?shù)刈陨鷥?yōu)勢群落的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行種子配比;③如何確定噴播時的植物配比與最終形成的植物群落之間的動態(tài)關(guān)系。只有對這些問題作詳盡的調(diào)查研究分析,才能正確指導(dǎo)施工,否則邊坡的植物生長將無法實(shí)現(xiàn)人工強(qiáng)制綠化向原始植物群落的順利演替。
3.3干旱對土體很薄的坡面植物構(gòu)成威脅
開挖后的巖石邊坡,巖石層厚、整體性好,坡體高陡,對邊坡進(jìn)行植物綠化后,隨著時間的增長,秋冬季干旱、夏伏季炎熱,土體養(yǎng)分逐漸流失,土壤肥力降低,如何解決邊坡呈現(xiàn)的無土、缺水、缺肥的狀態(tài)及邊坡植被面臨的干、熱威脅,這將直接影響到邊坡最終的綠化效果和生態(tài)效益。
4.邊坡綠化工程可持續(xù)發(fā)展的著眼點(diǎn)
可持續(xù)發(fā)展,是指在人類與自然和諧的前提下,不斷提高人類的生活質(zhì)量和環(huán)境承載能力,滿足當(dāng)代人的需求又不損害對子孫后代的需求;滿足一個區(qū)域或一個國家的需求面又不損害其他區(qū)域或國家的需求。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的要求,邊坡綠化工程中應(yīng)著眼于與自然環(huán)境(生態(tài)系統(tǒng))的協(xié)調(diào)性和環(huán)保生態(tài)功能,結(jié)合目前國內(nèi)邊坡綠化防護(hù)工程現(xiàn)狀及問題,提出以下對策與建議。
4.1注重邊坡生態(tài)防護(hù)的設(shè)計與資金投入
在公路、鐵路設(shè)計與建設(shè)中,人們常將設(shè)計重點(diǎn)和大量資金放在它的工程功能及安全功能上,而生態(tài)功能的設(shè)計與投資力度不足,生態(tài)防護(hù)工程往往采取低價中標(biāo)的方式,這種低投入、低質(zhì)量的惡性循環(huán),使邊坡生態(tài)環(huán)境發(fā)展不夠好,抗災(zāi)能力不強(qiáng)等。應(yīng)建立和加大公路、鐵路邊坡建設(shè)、養(yǎng)護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的專項(xiàng)資金,在設(shè)計上要深入細(xì)化,根據(jù)不同氣候條件、不同環(huán)境、不同區(qū)域結(jié)合具體情況單獨(dú)設(shè)計,注重落實(shí)邊坡的生態(tài)環(huán)境保護(hù)方案。
4.2邊坡植草退化的防治技術(shù)
防治邊坡草被退化的重要措施就是喬灌草相結(jié)合,盡量模擬出當(dāng)?shù)氐闹参锶郝浣Y(jié)構(gòu),走向本地化。實(shí)際上國外已經(jīng)開始流行以喬灌木為主的綠化方式。天然植被一般都是草木混生的,在較高的貧瘠土質(zhì)或石質(zhì)邊坡上,采用草灌結(jié)合的客土噴播或噴混植生技術(shù)施工,可以將草種和灌木樹種進(jìn)行混播,早期以草坪防護(hù)為主,后期以灌木防護(hù)為主,構(gòu)建喬灌草立體防護(hù)生態(tài)體系,達(dá)到恢復(fù)自然植被的目的。植物種子的選擇及配置應(yīng)走本地化的道路,以地帶性植被、鄉(xiāng)土植物為基調(diào),適當(dāng)引進(jìn)適于本地生長條件的野生植物和外地植物。同時也應(yīng)考慮淺根植物和深根植物的結(jié)合、豆科植物與非豆科植物的結(jié)合,還要盡可能配置抗逆性強(qiáng)的植物和水、肥、光、熱利用率高的植物,這樣才能使植物更能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚺c自然植被融為一體,建設(shè)一個具有生物多樣性的穩(wěn)定的、生命力強(qiáng)的立體生態(tài)群落。
4.3積極引進(jìn)開發(fā)邊坡生態(tài)防護(hù)新技術(shù)
邊坡綠化工程中的難點(diǎn)問題,是對邊坡生態(tài)防護(hù)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境科學(xué)技術(shù)的挑戰(zhàn),邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)涉及到工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科,必須不斷在這些理論領(lǐng)域有所突破,積極引進(jìn)開發(fā)新材料、新工藝及配套施工機(jī)械設(shè)備,充分吸收新的科研成果、先進(jìn)技術(shù)和工程施工經(jīng)驗(yàn),注重國際和行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。總之,提高邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)的科技含量,是邊坡綠化防護(hù)工程成敗的重要環(huán)節(jié)。
目前在邊坡綠化防護(hù)工程中,液壓噴播、客土噴播、噴混植生是具有典型生態(tài)防護(hù)施工技術(shù);在邊坡綠化養(yǎng)護(hù)工程中,滴灌、滲灌、注水根灌、插管根灌、膜孔灌等是具有節(jié)約水資源、提高成活率、促進(jìn)草灌木植物生長的灌溉技術(shù);在土壤肥力方面,ABT生根粉、菌根菌、農(nóng)菌及各種微生物肥料的應(yīng)用,具有促進(jìn)植物生根、生長和發(fā)育,提高植物的生理機(jī)能和抗逆性。在這些新技術(shù)的應(yīng)用過程中,還有許多問題和工藝需要探討、改進(jìn),使其成本更低、操作更為簡單、效果更好。隨著邊坡生態(tài)防護(hù)各項(xiàng)科研技術(shù)的不斷深入,其各項(xiàng)新技術(shù)新工藝的應(yīng)用將日趨完善和成熟。
5.結(jié)論
①在邊坡植物綠化防護(hù)施工措施中,根據(jù)目前的國情、機(jī)械化施工程度、適用性、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量效果比較,液壓噴播、客土噴播、噴混植生是具有典型生態(tài)防護(hù)施工技術(shù),符合邊坡綠化工程可持續(xù)發(fā)展的理念,值得普遍推廣應(yīng)用。
1.1.1混凝土抗滑樁
所謂的抗滑樁就是指穿過滑坡體并且深入到穩(wěn)定土層或者是巖層的一種柱形構(gòu)件,其作用是支擋滑體的滑動力,其設(shè)置的位置一般為滑坡的前端附近,這樣可以穩(wěn)定邊坡,將其使用在正在活動的淺層以及中層的滑坡可以發(fā)揮出較好的效果。為了使得抗滑樁防止滑坡的效果更加有效,在進(jìn)行設(shè)置時應(yīng)該把抗滑樁身長的三分之一至四分之一埋在滑坡面下面的完整基巖或者是穩(wěn)定的土層之中,并且使用灌漿的方法使得樁以及其周圍的巖土體成為一個整體,并且將其設(shè)置在滑體的前端,使其可以承受較大的壓力。
1.1.2混凝土沉井
所謂的沉井就是指混凝土的一種框架結(jié)構(gòu),在其施工中一般可以分為幾節(jié)來進(jìn)行,而其結(jié)構(gòu)的設(shè)計是依照沉井的場地布置以及受力的狀態(tài)還有基坑的施工條件等多種因素共同決定的。在高邊坡的工程施工中,沉井不僅具有抗滑樁的作用還具有擋土墻的作用。沉井施工包含有很多方面,如:平整場地、沉井制作以及沉井下沉和封底等,在這之中沉井施工的難點(diǎn)就是沉井下沉以及封底。作為沉井施工中的關(guān)鍵工序的沉井下沉,其質(zhì)量的好壞將對工程的質(zhì)量以及進(jìn)度起著直接的影響,在進(jìn)行沉井下沉?xí)r,應(yīng)該盡可能的將土體作用在沉井外壁的摩擦阻力減少;并且應(yīng)該在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到百分之百是才可以開始進(jìn)行挖土下沉工作;在進(jìn)行下沉的過程中還需要對防偏問題進(jìn)行控制,并且將及時糾偏的措施給做好。
1.1.3混凝土擋墻
混凝土擋墻是一種能夠有效地防止滑坡的常用方法,其主要是憑借自身的重量來支撐滑體的下滑力,它可以與排水等一系列措施聯(lián)合起來使用。它可以有效地將滑體的受力平衡從局部來進(jìn)行改變,從而在一定程度上阻止滑坡體的變形延展,其具有很多的優(yōu)點(diǎn),諸如:結(jié)構(gòu)簡單、可以快速的起到穩(wěn)定滑坡的作用等等。在對混凝土擋墻進(jìn)行設(shè)計時,應(yīng)該依照最低滑動面的形狀以及位置來對擋墻基礎(chǔ)的砌置深度進(jìn)行設(shè)計,并且還要在墻后面設(shè)置相應(yīng)的排水孔,使其不僅可以在擋墻上的靜水壓力上起到消弱的作用,還可以將墻后因積水對基礎(chǔ)進(jìn)行侵泡而導(dǎo)致的擋墻滑移給有效地防止。
1.2錨固技術(shù)的應(yīng)用
所謂的錨固技術(shù)就是指把一種受拉桿件的一端在邊坡或者地基的巖層或者是土層中固定下來,在這里受拉桿件的固定端就叫做錨固端或者是錨固段,而與工程建筑物相聯(lián)結(jié)的一端,能夠承受土壓力、水壓力以及風(fēng)力對建筑物所施加的推力,使用地層的錨固里將建筑物的穩(wěn)定得以維持。按其結(jié)構(gòu)形式可以將錨固分為4類,這4類分別是:抗滑樁、錨洞以及噴錨支護(hù)還有預(yù)應(yīng)力錨固。
1.2.1錨固洞
對錨固洞進(jìn)行加固處理是對邊坡的穩(wěn)定進(jìn)行治理的一種較為有效地措施。在進(jìn)行錨固洞加固的過程之中,應(yīng)該遵循一定的原則,這些原則就是:由內(nèi)向外、由上到下以及循序漸進(jìn)和逐層加固等等,在同一高度的結(jié)構(gòu)面的錨固洞應(yīng)該跳洞來進(jìn)行相應(yīng)的開挖施工,從而使得不利結(jié)構(gòu)面上已經(jīng)有的抗滑力避免得到削弱,進(jìn)而對邊坡的穩(wěn)定造成影響。
1.2.2噴混凝土護(hù)坡
噴混凝土護(hù)坡是一種新型的混凝土施工工藝,其具有很多的優(yōu)點(diǎn),諸如:生產(chǎn)效率高、施工速度快以及可以把混凝土的運(yùn)輸以及澆注和搗固這三個過程結(jié)合到一起等等。因?yàn)槠湫纬梢揽恳欢ǖ臎_擊速度,所以將其作為臨時的支撐比木結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),比鋼結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。而將其作為永久支護(hù)時,它較之于現(xiàn)澆混凝土襯砌的早期其強(qiáng)度更高。將其與錨桿的使用相配合,能夠?qū)⒍词业拈_挖量減少,將襯砌的厚度減薄,還可以節(jié)約水泥的用量。尤其是在進(jìn)行噴混凝土施工的時候,可以不使用模板,不設(shè)立拱架,這樣就可以在一定程度上將洞內(nèi)的有效空間給加大,對其進(jìn)行施工的時間可以緊跟開挖面來進(jìn)行噴射,從而將巖石暴露風(fēng)化的時間減少,對圍巖的變形進(jìn)行及時的控制。
1.2.3預(yù)應(yīng)力錨固
所謂的預(yù)應(yīng)力錨索加固就是指通過錨固在坡體的深部對巖石上的錨索進(jìn)行穩(wěn)定,并且把力傳遞到混凝土的框架上,再由框架施加一個預(yù)應(yīng)力給不穩(wěn)定的坡體,擠壓不穩(wěn)定松散的巖體,大大提高巖體將的正壓力以及摩擦阻力,從而將抗滑力給加大,使得不穩(wěn)定的液體發(fā)育受到一定的限制,從而達(dá)到加固邊坡以及穩(wěn)定坡體的效果。
1.3減載、排水等措施的應(yīng)用
1.3.1減栽反壓
在高邊坡的加固與治理中減載反壓的應(yīng)用較為廣泛。減載的主要目的就是將坡體的下滑力降低,但又時候僅僅減載并不能夠?qū)⒆杌淖饔贸浞职l(fā)揮出來,最好是將其余反壓措施結(jié)合起來,這樣不僅可以將其下滑力降低,還可以將其抗滑力增加,這個措施在上陡下緩的滑坡上其效果更佳。
1.3.2表里排水
這里的水包括地表水以及地下水。排除地表水主要是對流入邊坡的地表水流利用攔截以及修溝等方法進(jìn)行排除,以減少地表水降低滑動力,增強(qiáng)高邊坡的抗滑力以及穩(wěn)定性。而排除地下水的方法依照地下水的深淺分為兩種,分別為:淺層以及深層地下水排水工程。將地下水個排除掉,可以最大程度的將邊坡巖體的地下水位降低,將深水壓力減小,使邊坡的穩(wěn)定條件得到改善,從而將邊坡的穩(wěn)定性不斷地提高。
前言
目前在國際上,高速公路邊坡植被防護(hù)的方法有液壓噴播植草護(hù)坡、噴混植生植被護(hù)坡等,但其技術(shù)始終處于研究開發(fā)階段,而我國高速公路邊坡植被防護(hù)技術(shù)開展研究的時間較晚,還不是十分成熟,近十幾年來,他們主要是圍繞植被護(hù)坡工程技術(shù)進(jìn)行討論,尚無或較少有人對高速公路邊坡植被防護(hù)方法中存在的不足進(jìn)行研究。所以,系統(tǒng)地介紹高速公路邊坡植被防護(hù)方法和優(yōu)缺點(diǎn)以及探索高速公路植被護(hù)坡技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展對策就顯得尤為迫切。本文通過對高速公路植被護(hù)坡方法等方面的基礎(chǔ)研究,分析現(xiàn)有高速公路植被護(hù)坡方法及其存在的不足,結(jié)合研究內(nèi)容提出合理的對策與建議,僅為高速公路植被護(hù)坡工程提供參考。
1、我國高速公路邊坡植被防護(hù)工程中存在的問題
隨著高速公路邊坡植被防護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用,在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)也有一些不足,植被防護(hù)技術(shù)暴露出了許多問題。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建設(shè)中,人工種植草坪在低養(yǎng)護(hù)或無養(yǎng)護(hù)情況下,極易退化、死亡, “一年一大片,兩年一條線,三年一點(diǎn)點(diǎn),四年看不見”是其形象寫照。因?yàn)槿斯しN植草種生長力較弱、品種單一,高速公路邊坡的水分、養(yǎng)分等供應(yīng)較差,在自然狀態(tài)下,出現(xiàn)草坪退化。已竣工的廣東開(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等邊坡植草都呈現(xiàn)不同程度的草坡退化,這是一個十分突出和嚴(yán)重的問題,若草坡退化得不到解決,不僅造成重復(fù)建設(shè)、資金浪費(fèi),而且起不到生態(tài)防護(hù)效果,最終可能會引起水土流失、路面垮塌等許多不良后果。
1.2 坡面防護(hù)植物種類單一
目前,大多數(shù)高速公路護(hù)坡植物選擇較單一,常常采用牧草和草坪植物導(dǎo)致出現(xiàn)黃化、裸斑、滑坡等現(xiàn)象,其抗侵蝕能力較差,呈現(xiàn)較單一的景觀效果。單一的植物種類容易受到來自夏季高溫、冬季嚴(yán)寒的限制以及植物病蟲害的威脅。
1.3機(jī)械噴播時植物種子配比難以控制
在高速公路建設(shè)中,采用液壓噴播的方法在較短的時間內(nèi)把開挖的邊坡恢復(fù)到植被覆蓋狀態(tài),施工者面臨的首要問題就是如何將植物種子配比到最佳狀態(tài),植物種子的比例將最終確定坡面植物的成型方式及護(hù)坡的效果。
1.4自然條件的惡劣對邊坡植被構(gòu)成威脅
開挖后的巖石邊坡,巖石層厚,整體性好,坡體高陡,對邊坡進(jìn)行植被綠化后,隨著時間的增長,秋冬季干旱,夏伏季炎熱,土體養(yǎng)分逐漸流失,土壤肥力降低,這將直接影響到邊坡植物的成活和生長。某些地區(qū)的夏季,即使選擇高羊茅抗旱、耐熱品種獵狗等作為巖石邊坡的優(yōu)勢種,但由于高溫、高濕的氣候條件,使高羊茅出現(xiàn)了倒伏、死亡現(xiàn)象。灌木種子如合歡、火棘、胡枝子等在坡面的發(fā)芽、生長相當(dāng)不佳,正常的發(fā)芽率不足10%。
1.5 噴播基材能否長期發(fā)揮作用
采用噴播技術(shù)對巖石邊坡綠化施工后,早期會得到一定的綠化效果,但隨著時間的推移,基材的養(yǎng)分必然會因流失或被植物吸收而損失,基材肥料的緩效性、基材的保水性也會逐漸喪失,從而難以使綠化的坡面得到長久的保護(hù)。如果該問題得不到解決,那么巖石邊坡的植被綠化技術(shù)將面臨巨大挑戰(zhàn)。
2、根據(jù)存在問題給出的措施與建議
2.1 灌、草結(jié)合走本土化道路
防治邊坡草坪退化的重要措施就是灌草相結(jié)合,掌握當(dāng)?shù)刂参锶郝浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),走本土化道路。在國外已經(jīng)開始流行以灌木為主的綠化方式,天然植被一般都是草木混生的,在較高的貧瘠土質(zhì)或石質(zhì)邊坡上,采用灌草結(jié)合的客土噴播或噴混植生技術(shù)施工,可以將灌木樹種和草種進(jìn)行混播,早期以草坪防護(hù)為主,后期以灌木防護(hù)為主,構(gòu)建灌草立體防護(hù)生態(tài)體系,達(dá)到恢復(fù)自然植被的目的。
2.2豐富邊坡植物的多樣性
在高速公路邊坡植被防護(hù)過程中,首先選擇灌草為主的水土保持植物作為“先鋒植物”,讓這些先鋒植物迅速覆蓋坡面,防止水土流失,使邊坡坡面與周圍的自然環(huán)境協(xié)調(diào),使其與自然融為一體。在選擇坡面植被時草本植物可以考慮禾本科香根草,灌木植物考慮大葉黃楊、迎春、枸杞等,植物的選擇宜以鄉(xiāng)土植物為基調(diào),同時也應(yīng)考慮淺根植物和深根植物的結(jié)合、還要盡可能配置抗逆性強(qiáng)的植物和水、肥、光、熱利用率高的植物。建設(shè)一個具有生物多樣性的穩(wěn)定的、生命力強(qiáng)。
2.3加大科研投入,探索新的護(hù)坡植被種類
我國植物資源豐富,在植被護(hù)坡的過程中優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)匾吧参镔Y源,它是在本地氣候條件和環(huán)境條件下長期進(jìn)化的結(jié)果,最適合當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件。但這方面的研究目前還比較少,應(yīng)加強(qiáng)研究力度,找出適合當(dāng)?shù)亓⒌貤l件的新的護(hù)坡植被。
2.4 重視邊坡防護(hù)的設(shè)計,增加資金投入
在高速公路建設(shè)中,人們常將設(shè)計重點(diǎn)和大量資金放在它的工程功能及安全功能上,而邊坡植被防護(hù)設(shè)計重視不足,植被邊坡防護(hù)工程往往采取低價中標(biāo)的方式,這種低投入、低質(zhì)量的惡性循環(huán),使邊坡生態(tài)環(huán)境發(fā)展不夠好,抗災(zāi)能力不強(qiáng)。鑒于這種情況,要加大高速公路邊坡建設(shè)、養(yǎng)護(hù)資金的投入。
2.5 加強(qiáng)各學(xué)科之間的聯(lián)系、積極探索邊坡植被防護(hù)新技術(shù)
植被護(hù)坡是一門邊緣學(xué)科,涉及工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)等學(xué)科,必須加強(qiáng)各個學(xué)科之間的聯(lián)系,并積極引進(jìn)、開發(fā)新材料、新工藝及配套施工機(jī)械設(shè)備,充分吸收新的科研成果、先進(jìn)技術(shù),注重國際和行業(yè)間的技術(shù)交流與合作。在科研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,積極探索邊坡植被防護(hù)新技術(shù)。
3、結(jié)束語
在通過分析和研究之后,筆者認(rèn)為:
(1)灌木和草本二者有效的結(jié)合可以較好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以錨固0.75~1.5m的土壤深處,草本植物的根系在淺層土壤中錯綜盤結(jié)。在植被護(hù)坡的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),灌草結(jié)合具有明顯的優(yōu)勢,他們所形成的生態(tài)群落比較穩(wěn)定,護(hù)坡效果明顯,所以加快人工植物群落向自然群落演替是實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的必然趨勢。
(2)單純的工程措施雖然能在早期對坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕性有較好的效果,但隨著時間的推移,效果越來越差;而植被護(hù)坡與此相反,開始的作用較小,隨著植物生長、強(qiáng)度的增加,對坡面的穩(wěn)定性、生態(tài)防護(hù)作用越來越明顯,但植被根系的延伸使土體產(chǎn)生裂隙,增加了土體的滲透率。因此,工程措施與植被護(hù)坡技術(shù)相結(jié)合可以有效地發(fā)揮穩(wěn)定邊坡和美化環(huán)境功能,實(shí)現(xiàn)高速公路坡面的穩(wěn)定性和景觀效果的可持續(xù)性。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號: U412.36+6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一.引言
近年來預(yù)應(yīng)力錨索施工在高速公路高邊坡工程中的應(yīng)用使其可以在地質(zhì)條件十分復(fù)雜的情況下發(fā)揮作用。本技術(shù)特別是適用于巖石、砂性土、砂性粘土類的高邊坡加固工程。對大斷層、古滑坡、破碎帶等地質(zhì)有著比較好的整治效果,有著明顯的經(jīng)濟(jì)效果。也能應(yīng)用在地下工程的地層加固、預(yù)支護(hù)等工程當(dāng)中。本文就預(yù)應(yīng)力錨索施工在高速公路高邊坡防護(hù)中的具體應(yīng)用作簡要的分析。
二.工藝原理
當(dāng)施工開挖高速公路后對自然應(yīng)力產(chǎn)生了重大的改變,這是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的最直接原因。預(yù)應(yīng)力錨索的一端和工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)連接,而另一端則錨固在地基的巖層或土層當(dāng)中,用以承受結(jié)構(gòu)物的拉拔力、上拉力以及土壓力,它利用地層的錨固力作用于地梁從而使得邊坡穩(wěn)定。
當(dāng)錨索完成注漿之后,和地基膠結(jié)在一起,此外加上局部的漿液擴(kuò)散到地層裂隙當(dāng)中,相應(yīng)的增加了地基的摩阻系數(shù),更加利于傳遞預(yù)應(yīng)力錨索的抗拔力。錨索在進(jìn)行張拉后,在錨索的長度值范圍之內(nèi)巖層擠壓,大大增加了巖層板間的摩擦阻力,導(dǎo)致?lián)隙群蛢?nèi)應(yīng)力變小,也增加了錨索范圍值內(nèi)巖體的整體抗彎壓能力。相鄰的錨索錐體由于壓縮而相互重疊,產(chǎn)生一定厚度的連續(xù)壓縮帶,使無粘結(jié)力的碎石體能夠承受相當(dāng)負(fù)荷的重量,主要表現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力錨索的擠壓加固作用。
三.預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)
施工技術(shù)流程(見圖1)。
四.施工技術(shù)、注意事項(xiàng)及相關(guān)問題處理
1.預(yù)應(yīng)力錨索的施工技術(shù)
預(yù)應(yīng)力錨索施工主要包括下索、鉆孔、制作錨索、注漿、張拉鎖定與封錨等。
下索:用人力分為多點(diǎn)將錨索塞入到錨孔中。
鉆孔:對錨索孔的成孔需要使用以壓縮空氣為動力的潛孔沖擊鉆機(jī)或者土質(zhì)地層專用鉆機(jī),從而確保不加水成孔,并且滿足設(shè)計的孔徑、鉆孔角度、鉆孔深度等要求。在進(jìn)行施工時要確保鉆孔深度比設(shè)計錨索孔長0.5m。
制作錨索:對經(jīng)過認(rèn)真審查而符合規(guī)范的鋼絞線,應(yīng)按照錨索的設(shè)計長度再加上1.5m,按照設(shè)計所要求的根數(shù)在特殊的支架上來編制錨索。對每根鋼絞線進(jìn)行涂防護(hù)油,并且使用外套內(nèi)徑值為2.0cm的PVC管來作為預(yù)應(yīng)力的失效部分,對錨固段使用特定制作的緊箍件、擴(kuò)張環(huán)按1m的間距來進(jìn)行定位并且外裹鐵網(wǎng)。在實(shí)施本工序過程中要嚴(yán)格使用止水材料或粘膠帶來封堵錨同段與自由段的分界處。此外在成索的過程中一定要預(yù)先埋設(shè)注漿管。
注漿:在安放好錨索后應(yīng)及時注漿,錨孔注漿采取水灰比為0.45的純水泥漿一次性注漿與多次高壓補(bǔ)漿來完成。在進(jìn)行首次注漿時應(yīng)采用水下注漿法,也就是通過注漿管從孔底開始進(jìn)行注漿。將孔內(nèi)殘留物以及滲水排出到孔外,直到孔口溢出漿液,進(jìn)而確保灌漿的質(zhì)量。在完成預(yù)應(yīng)力張拉后,再通過錨墊板補(bǔ)漿孔來進(jìn)行多次的高壓補(bǔ)漿,保證漿液對錨索完全有效的包裹。
張拉鎖定:等到注漿體以及地梁混凝土達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度,用標(biāo)定過的張拉設(shè)備對各錨索鋼鉸線實(shí)施張拉。
封錨:在完成張拉之后,在確保留有8~10cm鋼絞線頭外,應(yīng)切除多余的部分,并進(jìn)行特殊防銹處理,最后對錨端頭實(shí)施封端處理。
2.施工過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)
由上述預(yù)應(yīng)力錨索施工的工作原理能夠看出,錨索預(yù)應(yīng)力鋼絞線按照設(shè)計要求的張拉到設(shè)計的噸位持荷是實(shí)施本防護(hù)工程措施的重點(diǎn)。通過結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)踐工作對下面幾點(diǎn)實(shí)施嚴(yán)格的控制。
工序的組織安排必須要緊湊:多級邊坡遵循從上至下的施工防護(hù)步驟。在安排施工方面應(yīng)該精心組織,保證工序銜接的緊湊,并且在每開挖出一級邊坡后,即行施工,盡量避免高邊坡開挖后長期曝曬,尤其是在雨季時節(jié)。
選擇鉆孔機(jī)型,滿足干鉆作業(yè)的需要:應(yīng)結(jié)合不同地質(zhì)層的結(jié)構(gòu)類型、深度、成孔的直徑以及現(xiàn)場的作業(yè)條件來選擇使用鉆孔設(shè)備。機(jī)具在進(jìn)行工作時要確保干鉆,堅決杜絕在鉆井中加水用以加快鉆井的速度等。常見的風(fēng)動干鉆技術(shù)的機(jī)型有:MG50型、K2J.100型、潛孔鉆機(jī)Q25―100型等。
準(zhǔn)確進(jìn)行放樣孔位,做好鉆井的詳細(xì)記錄:在已經(jīng)成型并且經(jīng)整修滿足需要的高邊坡上,按照設(shè)計的參數(shù)來準(zhǔn)確測定放孔位置能夠確保每根預(yù)應(yīng)力錨索支固邊坡土體的應(yīng)力區(qū)間。考慮到鉆孔機(jī)具在高邊坡施工中所搭設(shè)的支架平臺上展開工作,而滿足動荷作用下的平臺穩(wěn)定性也是確保正常鉆機(jī)、成孔角度的―個重要因素。
在施工過程中,必須要詳細(xì)記錄鉆孔過程中的進(jìn)度情況,以便在實(shí)施后續(xù)注漿時來作為參考。
勻速持壓注漿:以孔口的反冒漿來作為注漿飽滿的依據(jù)。同時應(yīng)確保孔口補(bǔ)漿的到位。
地梁密實(shí),混凝土表面力求美觀、亮潔:對處在坡率l:0.5~1的邊坡澆筑的地梁混凝土,施工起來尤為不便,因此在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)管理,保證地梁內(nèi)實(shí)與外美。
做好地梁間坡面防護(hù)工作:對于已經(jīng)完成預(yù)應(yīng)力錨索施工的坡面,要盡快采用7.5#漿砌片石將地梁間坡面作封面,避免雨水浸蝕地梁、沖刷坡面。
3.施工過程中相關(guān)問題的處理辦法
退鉆困難:在施工過程中可能會遇到成孔之后出現(xiàn)退鉆困難的情況,通常可以采取強(qiáng)風(fēng)出渣進(jìn)退轉(zhuǎn)桿的方法來進(jìn)行處理。
虧坡和坡面溶洞:由于邊坡開挖虧坡和坡面溶洞顯露在邊坡上,為了確保地梁澆注緊密著張拉和邊坡的需要,通常采取回填片石灌漿、填塞澆注混凝土、漿砌片石等方法來進(jìn)行處理。
地質(zhì)條件的變化:對于實(shí)際地質(zhì)條件的變化情況,應(yīng)該及時上報,專題研究解決。
下索困難:在較大裂縫部位出現(xiàn)下索困難或成孔經(jīng)過溶洞時,應(yīng)該使用長直鋼管越過這些部位來過渡,再行通過鋼管下索。有時也會因?yàn)楸Wo(hù)成孔口不慎,導(dǎo)致落物下索的受阻,針對這種情況應(yīng)該采用機(jī)原位,開鉆清孔來進(jìn)行解決。
注漿不滿:裂縫、巖溶發(fā)育部位,按照正常注漿量孔口仍然沒有出現(xiàn)冒漿,有時甚至?xí)霈F(xiàn)超設(shè)計注漿量幾倍用量的情況。為此在注漿之前要依據(jù)各鉆孔的記錄資料加以反映,除了做好水泥用量提前供應(yīng)之外,還應(yīng)該通過探察鋼筋,對于錨固端是采取持續(xù)不斷的注漿方案來進(jìn)行解決,而對自由端則可以采用下鋼管套來進(jìn)行注漿,從而減少超量注漿的發(fā)生。
五.結(jié)束語
錨固工程施工因?yàn)楣ば蚨啵矣侄嗍墙徊孀鳂I(yè),因此要協(xié)調(diào)好各工序的施工場地和作業(yè)時間。每個作業(yè)組應(yīng)該把責(zé)任崗位落實(shí)到每一個人,從而有利于各個工序的銜接與協(xié)調(diào),確保工程質(zhì)量和進(jìn)度。預(yù)應(yīng)力錨索在高速公路高邊坡工程中的應(yīng)用,對有效防止邊坡開挖產(chǎn)生臨空面,從而導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定有著十分明顯的效果。
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中圖分類號: U416.1+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、前言
隨著公路等級的不斷提高,公路邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象日益受到重視。為了在公路交通建設(shè)中應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,在保障公路暢通的同時,應(yīng)靈活采用不同的邊坡失穩(wěn)防護(hù)形式,延長公路的使用壽命,恢復(fù)因修建公路破壞的生態(tài)平衡,對公路邊坡失穩(wěn)加強(qiáng)認(rèn)識、正確治理,把邊坡失穩(wěn)造成的危害降低到最低限度。
二、公路邊坡失穩(wěn)的因素分析
1.公路建設(shè)的土石方工程階段是破壞原地貌植被、棄土、棄石的集中時期,工程用土范圍內(nèi)原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或喪失,并為水土流失發(fā)生、發(fā)展提供了大量易沖蝕的松散堆積物。路基邊坡開挖、填筑使原有地表植被被破壞.形成大面積坡面.表土層抗蝕能力減弱.水土流失加劇.從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機(jī)率增大。
2.水是導(dǎo)致路基邊坡失穩(wěn)破壞的重要因素。在公路日常養(yǎng)護(hù)管理工作中,必須充分重視路基排水工作。特別是砂性土路堤,如果水分滲入路基土體使路堤過濕.過大的含水量將嚴(yán)重降低其內(nèi)摩擦力.降低路基強(qiáng)度.一旦遭遇雨水沖刷或滲透,極易形成水毀。對于粘性土來說也是如此.過大的含水量也會大大降低其粘聚力和內(nèi)摩擦力,形成邊坡病害。此外,如平時沒有對排水設(shè)施進(jìn)行定期的檢查和維修.定時進(jìn)行清理和疏通:汛期沒有進(jìn)行巡查,及時排除堵塞,保持水流的通暢:遇到小規(guī)模的滑坡沒有及時進(jìn)行處理等,都有可能造成大規(guī)模的邊坡失穩(wěn)。
3.設(shè)計中對滑坡路段巖士f生質(zhì)認(rèn)識不足,設(shè)計邊坡率過陡。施工中未根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施,塹坡仍按原設(shè)計坡率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩(wěn)定。邊坡開挖后,未及時進(jìn)行防護(hù),長時間暴露在大氣中,致使風(fēng)化、沖刷嚴(yán)重。
三、加強(qiáng)公路邊坡失穩(wěn)的治理技術(shù)分析
1.植物防護(hù)措施
植物防護(hù)以成活的植物作為路基防護(hù)的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護(hù)土體的共同作用,在擬保護(hù)的路基部位,形成有生命的保護(hù)層;是一種積極、有生命的防護(hù)措施。采用鋪草皮、種草形式,利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用,保護(hù)路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護(hù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)的植物類種。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用。植被根系能與土層密切結(jié)合,盤根錯節(jié),使地表層土壤形成不同深度牢固的穩(wěn)定層,從而有效地穩(wěn)定土層,阻擋沖刷和坍塌。
2.擋土墻與抗滑樁
擋土墻是一種能夠抵抗側(cè)向土壓力,防止墻后土體坍塌和增加其穩(wěn)定性的建筑物。在公路工程中,可用以支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、防止水流沖刷路基,同時也常被用于處理路基邊坡滑坡崩坍等路基病害。
抗滑樁是整個邊坡治理過程中最為常見,也是最為有效,最為經(jīng)濟(jì)的邊坡治理工程構(gòu)筑方法之一。在筆者多年的公路施工和養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),抗滑樁多是依靠錨固在邊坡滑床上的樁型構(gòu)筑物,在特定的情況下,當(dāng)受到外力的時候,樁前土?xí)孪禄Ξa(chǎn)生抗力,如此,可以很大程度的阻止整個滑坡的下滑。由于其操作簡單,施工方便,經(jīng)濟(jì)合理,因而在邊坡治理過程中得到了廣泛的應(yīng)用。
3.做好排水工作
(一)地表排水
邊溝: 設(shè)置在挖方路基的路肩外測,用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路堆的少量地面水。排水溝: 用以引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。跌水與急流槽: 設(shè)置于需要排水、高差較大而距離較短或坡度陡峻的地段。跌水的作用主要是降低流速和消減水的能量。急流槽多用于涵洞的進(jìn)出水口,或在特殊情況下,截水溝流向邊溝的地段。
(二)地下排水
滲溝: 滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂隙水具有顯著效果,也可降低路基兩側(cè)的地下水位。支撐式滲溝: 支撐式滲溝主要設(shè)計在路基邊坡體裂隙水發(fā)育明顯,且出現(xiàn)多個滲出點(diǎn),往以帶狀、面狀發(fā)育的坡面,由于其水富豐、分布分散,通過設(shè)置“Y”型支撐式滲溝,可有效收集邊坡一定范圍的滲水,并及時排出,對保證邊坡穩(wěn)定、保持邊坡體強(qiáng)度具有一定作用,從而保證邊坡穩(wěn)定。傾斜式排水管: 在多雨地區(qū),往往邊坡水在一定的深度內(nèi)大范圍分布,若不及時排水,長期儲存在路基邊坡體內(nèi),影響邊坡體的巖、土強(qiáng)度,不利于邊坡穩(wěn)定,該情況下,可通過設(shè)置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯布設(shè),可有克服支撐滲溝深度不足的缺點(diǎn),將深層水排水。大孔徑排水管( 溝) : 該種情況多用于泉眼式滲水,在多雨地區(qū),部分泉眼雨季水量較大,采用傾斜式排水孔很難及時排除水流,往往造成邊坡明顯的沖刷。這種情況下采用加大孔徑的混凝土排水管( 溝) 具有較為明顯效果。
4.做好邊坡的施工設(shè)計工作
在進(jìn)行邊坡防治過程中,如果遇到一些性質(zhì)十分復(fù)雜的很大規(guī)模的滑坡,一般情況下,要盡力的避開,或者是繞道。如果無法避開時候,要在綜合考慮滑坡規(guī)模,治理費(fèi)用等多方面的因素的基礎(chǔ)上,做出科學(xué)合理的設(shè)計,優(yōu)化設(shè)計方案。
如果是一些滑坡速度相對而言比較緩慢的滑坡,要堅持從全局出發(fā),做出全面的防治規(guī)劃,要對每期工程的治理效果都做出觀測,針對其中存在的不足和缺陷采取有效的治理改進(jìn)措施。針對一些滑動速度迅猛的滑坡,要啟動緊急治理方案,進(jìn)行迅速有效的治理。如果是一些中小型的滑坡,在治理過程中,無需避開或者是繞道,一般而言,要結(jié)合滑坡的具體情況和工程施工的方案設(shè)計,對路線位置稍微的做出合理的調(diào)整,如此,可以達(dá)到施工治理簡單,經(jīng)濟(jì)方便的目的。
整治滑坡之前,一般應(yīng)先做好臨時排水系統(tǒng),以減緩滑坡的發(fā)展,然后針對引起滑坡滑動的主要因素,采取相應(yīng)的措施三,公路邊坡治理技術(shù)根據(jù)自身幾年的公路工程設(shè)計、配合施工經(jīng)驗(yàn)來看,通過單一的防治措施很難達(dá)到預(yù)期效果。公路深路塹邊坡的理治一般通過加強(qiáng)錨固、設(shè)置支擋、加強(qiáng)坡面排水等方面進(jìn)行治理設(shè)計,可以得到效果的效果。
一般來說重點(diǎn)做坡腳加固,強(qiáng)化腰部即邊坡中部的巖體變化處,明顯地質(zhì)構(gòu)造面等加固措施; 同時,防止坡面地表水沖刷路基邊坡,滲入邊坡土體,使邊坡體 C、Φ 值降低,加大土體自重,增加下滑力; 再者,若地坡體有地下水、裂隙水滲出也將對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生一定景影響。
四、結(jié)束語
伴隨著我國交通的迅速發(fā)展,覆蓋全國的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)正逐漸形成,公路工程施工規(guī)模逐漸擴(kuò)大,所面臨的工程施工地質(zhì)地貌等自然條件也更為復(fù)雜,在公路工程施工過程中,各種類型的公路邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象都逐漸出現(xiàn),加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性的定量定性分析,加強(qiáng)邊坡失穩(wěn)的預(yù)防治理工作,已經(jīng)是整個公路建設(shè)施工,養(yǎng)護(hù)中的重要環(huán)節(jié),在整個交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了更多的關(guān)注。因而,在進(jìn)行公路工程施工管理過程中,要不斷完善邊坡穩(wěn)定性分析方式,探究邊坡防治的有效措施,通過分析各種類型的邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生的原因,采取有效的處理措施,不斷采用先進(jìn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備,預(yù)防邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn),提高邊坡的治理水平,保證整個公路建設(shè)的質(zhì)量,促進(jìn)我國公路建設(shè)的健康快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]-張正雄,張福明,陳玉鳳,羅才英 山區(qū)高等級公路邊坡失穩(wěn)原因分析與對策[期刊論文] 《林業(yè)建設(shè)》 -2004年2期
[2]-陸永林 山區(qū)公路邊坡失穩(wěn)分析與防治技術(shù)研究[期刊論文] 《建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理》 -2010年5期
中圖分類號:U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一個十分重要的方面,其對公路工程的質(zhì)量具有十分重要的影響。實(shí)踐證明,通過加強(qiáng)對公路路基邊坡防護(hù)的研究,可以有效地提高公路路基的施工質(zhì)量,確保公路路基的安全性和可靠性。在對公路路基邊坡的研究過程中,一定要考慮到影響邊坡失穩(wěn)的因素,從而對癥下藥,解決邊坡的治理問題。因此,根據(jù)自己的多年施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和研究,從公路路基邊坡失穩(wěn)的因素出發(fā),研究邊坡防護(hù)的原則以及具體的措施,希望對相關(guān)的領(lǐng)域的研究提供借鑒。
分析公路路基邊坡防護(hù)的原則
2.1在公路路基邊坡防護(hù)過程中,要堅持從工程地段的地質(zhì)地貌條件出發(fā),加強(qiáng)對滑坡做出科學(xué)合理的定性評價,在此過程中,再輔之以定量評價。
2.2要堅持技術(shù)原則和經(jīng)濟(jì)原則的統(tǒng)一性。在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要從本地的地形地貌地質(zhì)條件族從科學(xué)的分析,并對各種地質(zhì)地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以讓工程治理更為穩(wěn)定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要確保工程的安全性,實(shí)施安全作業(yè)管理。要在綜合考慮地震條件,做出科學(xué)合理的設(shè)計,并嚴(yán)格計算整個工程的安全系數(shù)。
分析公路路基邊坡失穩(wěn)的因素
3.1公路建設(shè)的土石方工程階段是破壞原地貌植被、棄土、棄石的集中時期,工程用土范圍內(nèi)原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或喪失,并為水土流失發(fā)生、發(fā)展提供了大量易沖蝕的松散堆積物。路基邊坡開挖、填筑是原有地表植被被破壞,形成大面積坡面,表土層抗蝕能力減弱,水土流失加劇,從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機(jī)率增大。
3.2設(shè)計中對滑坡路段巖土性質(zhì)認(rèn)識不足,設(shè)計邊坡率過陡。施工中未根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施,塹坡仍按原設(shè)計破率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩(wěn)定。邊坡開挖后,未及時進(jìn)行防護(hù),長時間暴露在大氣中,致使風(fēng)化、沖刷嚴(yán)重。
分析公路路基邊坡防護(hù)技術(shù)
4.1混凝土擋墻:在高邊坡加固中,混凝土擋墻是一種比較常見的施工方式,這種方法能夠很好的改善滑坡體的受力失衡問題,進(jìn)而使得滑坡體變形得到很好的控制。通常這種施工方式具有結(jié)構(gòu)簡單易于操作且迅速起到相應(yīng)的穩(wěn)定高邊坡結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行混凝土當(dāng)強(qiáng)的設(shè)計時,應(yīng)該充分考慮滑面的形狀以及位置,從而選擇適合的擋墻基礎(chǔ)砌筑深度,此外,擋墻后面應(yīng)該設(shè)計必要的泄水孔,從而有效地減少靜水壓力以及水的浸泡腐蝕。如圖1
4.2錨固洞:在加固高邊坡時,錨固洞加固技術(shù)是一種較為常見而且有效的方法,在施工時應(yīng)該按照由內(nèi)而外、自上而下、逐層加固的方式進(jìn)行。處于同一結(jié)構(gòu)面的錨固洞應(yīng)該采取跳洞開挖的施工方式,從而降低由于抗滑力的減少而影響高邊坡的穩(wěn)定性。此外,錨固洞自身具備一定的傾斜度,從而有效地避免了混凝土與洞壁之間結(jié)合不實(shí)的現(xiàn)象。
4.3植物防護(hù)措施:植物防護(hù)以成活的植物作為路基防護(hù)的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護(hù)土體的共同作用,在擬保護(hù)的路基部位,形成有生命的保護(hù)層;是一種積極、有生命的防護(hù)措施。采用鋪草皮、種草形式,利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用,保護(hù)路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護(hù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)的植物類種。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用。植物根系能與土層密切結(jié)合,盤根錯節(jié),使地表層土壤形成不同深度牢固的穩(wěn)定層,從而有效地穩(wěn)定土層,阻擋沖刷和坍塌。
4.3.1鋪草皮:草皮要選根系發(fā)達(dá)、莖矮葉茂、生長繁殖迅速、易成活、便于種植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,嚴(yán)禁用泥沼地區(qū)的草皮。如邊坡土不宜草皮生長,應(yīng)先鋪一層厚10~20cm的黏性土,當(dāng)邊坡坡度陡于1:2時,鋪黏土前應(yīng)將邊坡先挖成臺階或溝槽。
鋪草皮可與其他防護(hù)措施結(jié)合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在邊坡上形成骨架,中間鋪草皮,可防止邊坡表面滑塌、草皮脫落。草皮還可以鋪于窗孔式護(hù)面墻、框格防護(hù)等開孔或格內(nèi),形成綜合防護(hù)。如圖2
圖1 圖2
4.3.2植樹:植樹防護(hù)的邊坡應(yīng)較緩,最好是1:1.5或是更緩的邊坡。種樹宜選用與沈陽當(dāng)?shù)赝寥馈夂驐l件相適應(yīng)、根系發(fā)達(dá)、枝葉茂密、生長速度快的品種。對常浸水的農(nóng)村公路,應(yīng)選用喜水、耐水的喬木和灌木,適合沈陽地區(qū)優(yōu)先選用楊樹、柳樹、紫穗槐;路塹路面及路肩邊緣外0.8~1.0m范圍內(nèi)的路堤邊坡上下不一般種植喬木。
植樹防護(hù)可與種草、栽花等防護(hù)措施綜合應(yīng)用,以獲得更好的防護(hù)效果。
4.3.3種草:選用的草籽必須適應(yīng)沈陽地區(qū)的土壤和氣候條件。通常應(yīng)選擇生長快、根系發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密或有葡萄莖的多年生草種(三葉草、抓哏草)。當(dāng)邊坡土質(zhì)不宜草類生長時,可以在坡面培腐植土促進(jìn)草類生長。同時在路肩上也可以栽植部分花卉,對路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1大孔徑排水管(溝):該種情況多用于泉眼式滲水,在多雨地區(qū),部分泉眼雨季水量較大,采用傾斜式排水孔很難及時排出水流,往往造成邊坡明顯的沖刷。這種情況下采用加大孔徑的混凝土排水管(溝)具有較為明顯效果。
4.4.2支撐式滲溝:支撐式深溝主要設(shè)計在路基邊坡體裂縫水發(fā)育明顯,且出現(xiàn)多個滲出點(diǎn),往以帶狀、面狀發(fā)育的坡面,由于其水豐富、分布分散,通過設(shè)置“Y”型支撐式滲溝,可有效收集邊坡一定范圍的滲水,并及時排出,對保證邊坡穩(wěn)定、保持邊坡體強(qiáng)度具有一定作用,從而保證邊坡穩(wěn)定。
4.4.3傾斜式排水管:在多雨地區(qū),往往邊坡水在一定的深度內(nèi)大范圍分布,若不及時排水,長期儲存在路基邊坡體內(nèi),影響邊坡體的巖土強(qiáng)度,不利于邊坡穩(wěn)定,該情況下,可通過設(shè)置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯布設(shè),可有克服支撐滲溝深度不足的缺點(diǎn),將深層水排水。
4.4.4滲溝:滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂縫水具有顯著效果,也可降低路基兩側(cè)的地下水位。
結(jié)束語
對于公路路基的邊坡,一定要采取有效的處理措施,不斷采用先進(jìn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備,預(yù)防邊坡的出現(xiàn),加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性的定量定性分析,強(qiáng)化對邊坡的預(yù)防治理工作,已經(jīng)是整個公路建設(shè)施工,養(yǎng)護(hù)中的重要環(huán)節(jié),在整個交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已得到了更多的關(guān)注。提高邊坡的防護(hù)水平,既保證了整個公路建設(shè)的質(zhì)量,也促進(jìn)了我國公路建設(shè)健康快速的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
劉克偉.水利水電工程高邊坡的治理與加固探討「J,中國房地產(chǎn)業(yè),2011(03)
雷蕾,謝新生,竹壽水庫泄洪隧洞進(jìn)口高邊坡加固方案研究「J,陜西水利,2011(06)
中圖分類號: C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
1引言
大量實(shí)例表明,在巖質(zhì)邊坡中,巖體發(fā)生失穩(wěn)破壞的主要形式為由幾組結(jié)構(gòu)面和臨空面切割的楔體破壞。因此,研究多結(jié)構(gòu)面巖質(zhì)邊坡楔體穩(wěn)定性問題具有重要意義[1~4]。
論文在楔體穩(wěn)定分析理論的基礎(chǔ)上,對某大型水電站邊坡地質(zhì)資料中的結(jié)構(gòu)面信息進(jìn)行統(tǒng)計整理,運(yùn)用赤平投影分析人工邊坡可能的失穩(wěn)破壞模式及失穩(wěn)塊體的邊界條件,通過采用三維極限平衡方法對可能失穩(wěn)塊體的計算模型進(jìn)行分析,得到塊體的穩(wěn)定系數(shù),對塊體的穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)評價,對類似工程提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
2楔體穩(wěn)定分析的剛體極限平衡法
目前,三維剛體極限平衡法是巖質(zhì)邊坡楔形體穩(wěn)定分析中應(yīng)用最多的一種方法,該方法假定滑動面上剪力方向與兩結(jié)構(gòu)面交線平行,從而使問題靜定可解。楔形體受力示意圖如圖1所示。楔形體由兩組相交結(jié)構(gòu)面(左側(cè)結(jié)構(gòu)面1、右側(cè)結(jié)構(gòu)面2,法線矢量記為,)切割邊坡(坡頂面3、坡面4,法線矢量記為,)形成四面楔形體。結(jié)構(gòu)面、邊坡面均假定為平面。楔形體受自身重力(大小為,方向矢量記為)、結(jié)構(gòu)面作用力(法向反力大小為,、切向剪力大小為,,方向矢量為交棱線矢量)、地下水壓力(大小為,)及外荷載(大小為T,方向矢量為,包括表面集中力、分布力、地震力、錨固力等)作用。
圖1楔形體受力示意圖
已知楔體雙滑面產(chǎn)狀分別為(傾向/傾角)、,則其法線矢量為:
(1)
設(shè)雙滑面交棱線的產(chǎn)狀為,則交棱線矢量為:
(2)
根據(jù)正交性質(zhì),交線矢量垂直于雙滑面法線所構(gòu)成的平面,故得
(3)
(4)
建立平衡方程坐標(biāo)系為,三軸正交,符合右手定則。與楔形體交棱線平行,指向前方,垂直正交于,指向下方,水平,各軸在坐標(biāo)系中的單位矢量分別為:
(5)
在垂直交棱線的平面(平面)內(nèi)建立平衡方程:
(6)
通過(6)式可解出結(jié)構(gòu)面對楔形體的法向反力大小、。沿結(jié)構(gòu)面交線的下滑力可表達(dá)為:
(7)
假定結(jié)構(gòu)面切向剪力與法向反力滿足Mohr~Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則,則楔形體安全系數(shù)可由結(jié)構(gòu)面所提供的抗滑力與楔形體實(shí)際所受下滑力確定:
(8)
式中:、、、為結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù),、為滑動面面積。
3工程實(shí)例
3.1結(jié)構(gòu)面特征及物理力學(xué)參數(shù)
某水電站樞紐區(qū)工程邊坡地形地質(zhì)條件復(fù)雜,巖體內(nèi)斷層、裂隙、巖脈等結(jié)構(gòu)面發(fā)育,形成大量的塊狀、次塊狀結(jié)構(gòu)、碎裂~塊裂結(jié)構(gòu),巖體質(zhì)量較差,邊坡穩(wěn)定主要受風(fēng)化卸荷和結(jié)構(gòu)面及其組合影響。該電站右岸壩頂以上邊坡總高度約220m,坡向NE26°,設(shè)計開挖坡比1:0.5~1:0.7。坡體內(nèi)發(fā)育有β5(F1)、γL6、γL5、β203、β202(f191)、β4(f174)、XL316-1、XL322-3、XL9-15等特定結(jié)構(gòu)面,上述結(jié)構(gòu)面相互組合,可能形成不穩(wěn)定塊體。塊體穩(wěn)定分析計算選取的力學(xué)參數(shù)見表1,巖體容重為26.5kN/m3。
表1結(jié)構(gòu)面計算參數(shù)
3.2可能塊體組合及失穩(wěn)模式判斷
根據(jù)右岸壩頂以上邊坡結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀,進(jìn)行赤平投影分析,得出右岸邊坡可能失穩(wěn)的塊體組合。右岸邊坡赤平投影圖如圖2所示,從圖中可以看出,XL322-1、XL321-1、XL321-2、XL316-1等卸荷裂隙走向與開挖邊坡走向小角度相交,緩傾坡外,可能形成塊體失穩(wěn)的底滑面;f202斷層走向與邊坡走向大角度相交,且傾角較陡,可能形成塊體失穩(wěn)的側(cè)邊界;β5、γL5、β202等巖脈陡傾坡里,可能形成后緣拉裂面,故這些結(jié)構(gòu)面組合可能形成不穩(wěn)定塊體。典型的滑移模式為f202+γL5+XL321-1+剪斷表層Ⅴ1類巖體,下文以該模式為例建模分析三維塊體的穩(wěn)定性。
圖2右岸壩頂以上開挖邊坡赤平投影圖
(1、f2022、γL53、XL322-14、XL321-15、XL321-26、XL316-1 7、β5 8、β202 9、β203
10、β205 11、開挖邊坡)
3.3計算模型及計算工況
采用大型分析軟件Ansys建立三維塊體模型,如圖3所示。在結(jié)構(gòu)面上施加三維水壓力,查詢結(jié)構(gòu)面面積、揚(yáng)壓力以及塊體體積作為程序計算前處理數(shù)據(jù),地震荷載按0.25g的水平慣性力施加。計算工況為:
自重工況(不考慮降雨影響及地震條件);
暴雨工況(按結(jié)構(gòu)面充滿水考慮);
地震工況(文中按8度地震計算,水平向加速度取為0.25g)。
圖3右岸壩頂以上開挖邊坡三維計算模型
3.4計算成果
根據(jù)f202、γL5、XL321-1產(chǎn)狀,建立該三組結(jié)構(gòu)面組合形成的半定位塊體,該塊于右岸壩頂以上邊坡,γL5為后緣拉裂面,f202為側(cè)滑面,XL321-1為底滑面,考慮XL321-1前緣Ⅴ1類巖體被剪斷,形成的塊體如圖4所示。該組合塊體穩(wěn)定性分析成果見表2。
圖4右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩(wěn)塊體計算模型
表2右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩(wěn)塊體穩(wěn)定性成果表
4結(jié)語
論文總結(jié)了三維楔體穩(wěn)定性分析理論,結(jié)合某大型水電站工程邊坡,整理分析該邊坡結(jié)構(gòu)面信息,經(jīng)赤平投影分析得到了可能的失穩(wěn)塊體及失穩(wěn)模式,并通過三維軟件Ansys建立三維地質(zhì)模型,根據(jù)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀切割形成三維塊體,可以清楚看到各軟弱結(jié)構(gòu)面在三維空間的展布規(guī)律,快速獲取結(jié)構(gòu)面面積、塊體體積、塊體滑移方向等幾何信息,根據(jù)三維楔體穩(wěn)定性分析理論編制程序快速定量判定塊體在各種工況下的穩(wěn)定系數(shù),從而指導(dǎo)現(xiàn)場工作人員開挖邊坡時遇到邊坡失穩(wěn)或可能存在失穩(wěn)的跡象時,準(zhǔn)確采取處理措施,防止邊坡進(jìn)一步惡化。
參考文獻(xiàn):
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[2]余先華,聶德新.巖質(zhì)邊坡確定性塊體穩(wěn)定性的研究[J].水土保持研究,2007,14(3):180-182.
中圖分類號: U213.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
高速公路邊坡包括路塹邊坡和路基邊坡,因?qū)繁旧淼陌踩阅芎椭車h(huán)境產(chǎn)生重要的影響,其生態(tài)恢復(fù)和景觀的營造,成為高速公路建設(shè)中的重要內(nèi)容,邊坡工程防護(hù)和生態(tài)防護(hù)成為近年來研究的熱點(diǎn),越來越受到重視。邊坡的防護(hù)、綠化與美化是高速公路建設(shè)的重要內(nèi)容。單純的工程防護(hù)既增加成本,又破壞道路景觀。因此,邊坡的生態(tài)防護(hù)及景觀重建成為高速公路建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
傳統(tǒng)防護(hù)的弊端
1.1 生態(tài)景觀效果差
缺乏植物覆蓋的邊坡一方面不利于固土護(hù)坡,破壞路基,還造成對周邊地區(qū)的不利影響。另一方面,也不利于改善高速公路的景觀效果,大量的巖石和混凝土不僅視覺效果差,且不利于凈化環(huán)境,與高速公路快捷、舒適的特點(diǎn)不相協(xié)調(diào),在一定程度上給高速公路的行車帶來不安全因素。
1.2 安全穩(wěn)定性差
一般情況下,高速公路設(shè)計中,由于種種原因,路基邊坡開挖和防護(hù)的設(shè)計比較簡單。這類設(shè)計主要缺點(diǎn)是,設(shè)計籠統(tǒng)、針對性差、防護(hù)措施簡單,對通車后出現(xiàn)的邊坡坍塌事故一般通過后續(xù)養(yǎng)護(hù)來處理。而高速公路作為交通運(yùn)輸干道,交通量大,行車速度快,路基邊坡一旦出現(xiàn)事故,對交通運(yùn)輸和人民生命財產(chǎn)的安全影響很大。
1.3 大量工程措施使成本增高
過去,高速公路邊坡防護(hù)大量采用漿砌片石等防護(hù)方式,這些防護(hù)形式大量使用石料和勞力,破壞了自然環(huán)境,造價也較高,并且隨著時間的推移其防護(hù)效果逐漸降低,無自我更新能力,必須經(jīng)常維護(hù),施工難度大,對行車環(huán)境和景觀環(huán)境影響也很大。
邊坡生態(tài)防護(hù)方法
單純的植被護(hù)坡方法
單純的植被護(hù)坡方案一般造價較低,工藝簡單,在條件允許的情況下,是綠化設(shè)計的首選方案。
播撒草種
最簡單經(jīng)濟(jì)的植被護(hù)坡形式應(yīng)是直接人工撒播草種,但其要求邊坡坡率舒緩,覆蓋土壤肥沃濕潤,必須在適宜季節(jié)施工,并且從播種到成坪需要1~2個月的時間。苛刻的條件使人工撒播這種植被防護(hù)形式在高速公路建設(shè)中已很少使用。
鋪設(shè)草皮
鋪設(shè)草皮可以“瞬時成坪”,減弱坡面徑流濺蝕,迅速發(fā)揮護(hù)坡功能,除寒冷的冬季外,其它季節(jié)都可以施工。鋪設(shè)草皮各地區(qū)均可應(yīng)用,也可用于強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡,多用于路堤邊坡。坡率一般不超過1∶1. 0,局部可不陡于1∶0. 75,坡高一般不超過10 m。對于急需植被封閉坡面的邊坡,采用鋪設(shè)草皮是首選方法。
液壓噴播植草
液壓噴播植草噴射出的是含有草種的懸濁液,草種被紙漿等懸濁液包裹,還有保水劑和其它各種營養(yǎng)元素,能不斷地供給草種發(fā)芽時所必須的養(yǎng)分和水分,粘合劑又能通過噴射時的壓力,使草種緊緊地粘附于土壤表面,形成比較穩(wěn)定的坪床面,降水時不能形成沖刷表土的徑流。
掛網(wǎng)固定植被護(hù)坡的方法
掛網(wǎng)固定植被護(hù)坡主要由固定物、網(wǎng)(底布)和基材3部分組成。固定物(常見的有錨桿或U形釘)的作用是將網(wǎng)固定于坡面上,并對坡面的淺層穩(wěn)定起到一定的作用;網(wǎng)(底布)的作用是使基材混合物依附于邊坡坡面;基材提供植物生長的環(huán)境。
三維土工網(wǎng)墊植草
三維土工網(wǎng)墊是一種三維柔性材料,鋪在坡面上,由于空腔的作用,能防止土坡面被雨水沖刷和維持其穩(wěn)定,降低雨滴的沖擊能量,阻擋坡面雨水的流失,避免徑流的形成,從而有效地抵御雨水的沖刷。
土工格室植草護(hù)坡
土工格室生態(tài)護(hù)坡是土工格室與植草相結(jié)合而形成的一種新型護(hù)坡形式,由于土工格室對流水起到緩解消能作用,可促使其攜帶物沉淀在格室中,有效避免了草籽及幼苗被雨水沖走流失,大大提高植草覆蓋率。植物根系可增加土壤透水性能,一旦遇到雨水可迅速滲透,植被的覆蓋可使坡面減少雨水的直接沖擊,緩沖雨水流速。
厚層基材噴射植被護(hù)坡
厚層基材噴射植被護(hù)坡(一般稱為客土噴播)是目前解決巖石質(zhì)邊坡植草綠化最常用的技術(shù),是采用混凝土噴射機(jī)把基材與植物種子的混合物按照設(shè)計厚度均勻噴射到需要防護(hù)的工程坡面上的植被防護(hù)技術(shù)。
結(jié)語
理念是靈魂,管理是關(guān)鍵,設(shè)計是核心,施工是保證。要樹立保護(hù)、回歸、融入、享受自然的理念,樹立與動植物為伴、地球大家園的理念。另一方面,建設(shè)業(yè)主要加強(qiáng)管理,采取措施,加大投入,加大環(huán)保專業(yè)的參與和發(fā)言權(quán),做到環(huán)保與安全、質(zhì)量同等重要,取得實(shí)效。只要各參建單位和相關(guān)部門通力協(xié)作真抓實(shí)干,將高速公路項(xiàng)目建設(shè)環(huán)境當(dāng)做家園來保護(hù)和建設(shè),就能夠?qū)⒏咚俟方ㄔO(shè)成為環(huán)境友好的、和諧的、可持續(xù)發(fā)展的工程。
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一、工程的施工準(zhǔn)備
1.做好工程的施工安全因素剖析。就目前我國水利工程施工的情況看,邊坡開挖和支護(hù)工程的施工影響的主要安全因素主要有以下幾方面
(1)水利工程邊坡上部巖體的結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,導(dǎo)致在工程施工過程中的一些安全隱患問題,所以未來在確保下部施工安全下, 工作人員需要在施工的過程中妥善做好一定的加固處理。
(2)在邊坡施工過程中,應(yīng)該充分考慮到巖石各種指標(biāo)和其本身的性能,必須要認(rèn)真分析它的巖抗風(fēng)化的能力、抗軟化的能力以及硬度,還應(yīng)充分考慮到強(qiáng)度、透水性和組成等方面指標(biāo)。
(3)水利工程的巖層結(jié)構(gòu)相對于水利工程高邊坡在施工質(zhì)量上影響也是及其重要的,必須要綜合的考慮巖體節(jié)理裂隙以及發(fā)育程度和巖體結(jié)構(gòu)基本分布的情況。
(4)在施工區(qū)域水文環(huán)境以及氣候?qū)τ诟哌吰率┕さ挠绊懸彩蔷薮蟮摹F湮澹┕さ貐^(qū)本身地質(zhì)地貌和坡度對于施工的質(zhì)量應(yīng)用也占有很重要的一部分。
(5)對于施工過程中風(fēng)化作用影響,也是不容忽略重要因素之一。
2.做好工程的施工道路布置。在水利工程施工的過程中,道路布置對工程施工效率影響是非常重要的,特別是對于高邊坡施工的過程,組織好工程道路,就會大大提高施工的效率。一般情況下,應(yīng)該布置選擇最少是兩條施工的道路,左、右岸要各布置一條,如果存在臨時施工工程,還應(yīng)該另外新增設(shè)兩條其它的線路。
二、水利工程邊坡開挖施工技術(shù)的分析
1.水利工程邊坡的開挖流程。就目前我國的水利工程邊坡施工的情況看,通常情況下所采取的是自上而下開挖的挖掘原則和順序,從具體流程上看,通常情況下應(yīng)該按照如下的順序進(jìn)行:即表面植清除――土方來開挖――石方來開挖的原則,需要注意的是,在挖掘過程中,必須完成了上一步挖掘項(xiàng)目,才可以進(jìn)行下面的施工。
2.水利工程邊坡開挖的施工說明
(1)植被的清理
在對于邊坡的施工前,必須要對其施工的地區(qū)來進(jìn)行一定的清理,通常情況下,施工范圍應(yīng)涵蓋在開挖線外五米的距離左右的位置,這樣才能夠避免一些雜物進(jìn)入到施工的區(qū)域。
(2)土方的開挖。上文我們提到在土方開挖過程中,應(yīng)該采用按照自上而下順序來進(jìn)行,這樣不僅利于工程的施工區(qū)域下地表水的排水,還能夠有效避免在施工的過程中因?yàn)橛晁臎_刷所導(dǎo)致邊坡施工質(zhì)量的不合格。
(3)石方的開挖。在高邊坡施工的過程中,石方開挖的施工主要包括內(nèi)容主要是左岸壩的肩石方開挖、河床石方的開挖和右岸的壩肩石方的開挖三個部分,下文將結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn),逐一的進(jìn)行分析。首先,左岸壩肩石方的開挖。因?yàn)樽蟀秹渭缡降拈_挖施工特點(diǎn)決定了該選用露天液壓鉆的CM351鉆機(jī)與ZQ100D的潛孔鉆鉆孔式設(shè)備來作為主要施工的設(shè)備,并且還可根據(jù)工程實(shí)際巖體的結(jié)構(gòu)來選擇手風(fēng)鉆式作為輔助。在左岸的石方挖掘過程當(dāng)中,仍舊采用的是分層方式進(jìn)行, 避免因此開挖與爆破所導(dǎo)致巖體的結(jié)構(gòu)破裂,從而所導(dǎo)致的工程安全方面的問題。其次便是右岸壩肩石方的開挖。一般是和左岸壩肩的石方開挖比較相似的是,在右岸壩肩石方的開挖過程當(dāng)中,仍然需要采用露天液壓鉆的CM 351式鉆機(jī)與ZQ100D的潛孔鉆式設(shè)備為主,采用以手風(fēng)鉆式鉆孔為輔原則。但是要注意的是,在石方的開挖過程中,應(yīng)采用自卸車方式將挖掘出來的廢料與巖碴依照相關(guān)指定線路運(yùn)送至工程上游所制定棄碴的場地。
三、水利工程邊坡的支護(hù)施工與技術(shù)分析
1.支護(hù)前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作
(1)在邊坡支護(hù)之前,應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)的條件、工藝的要求,結(jié)構(gòu)的形式以及巖體暴露的時間等因素來編制施工的方案,再制定詳細(xì)施工作業(yè)的指導(dǎo)書,并向施工的作業(yè)人員來進(jìn)行交底工作。
(2)作業(yè)人員應(yīng)該根據(jù)施工的作業(yè)指導(dǎo)書要求,及時的進(jìn)行支護(hù)。
(3)在作業(yè)前,應(yīng)該認(rèn)真的檢查施工區(qū)邊坡的穩(wěn)定情況,需要的時候應(yīng)首先進(jìn)行安全的處理。
(4)對于一些不良的地質(zhì)地段臨時進(jìn)行支護(hù),應(yīng)結(jié)合永久性的支護(hù)來進(jìn)行,即為在不拆除或是對一部分拆除臨時的支護(hù)條件下,來進(jìn)行永久性的支護(hù)。
2.錨噴支護(hù)的施工說明。錨噴支護(hù)在施工時應(yīng)該做好以下幾個方面工作:
(1)在施工前,首先應(yīng)該通過現(xiàn)場的試驗(yàn)或者依工程的類比法,來確定合理錨噴支護(hù)的參數(shù)。
(2)錨噴作業(yè)機(jī)械的設(shè)備,應(yīng)該布置在安全的地段。
(3)注漿器和噴射機(jī)等設(shè)備,應(yīng)該在使用之前做好安全的檢查工作。
(4)噴射的作業(yè)面,應(yīng)該采取綜合的防塵措施來降低粉塵的濃度,可以采用濕噴的混凝土。
(5)在巖石滲水比較強(qiáng)的一些地段,在噴射混凝土前應(yīng)該設(shè)法把一些滲水集中的排出。在噴后來鉆排水孔,以 防止噴層來脫落傷人。
(6)當(dāng)凡錨桿孔直徑如大于設(shè)計所規(guī)定數(shù)值時,就不應(yīng)該安裝錨桿。
(7)砂漿錨桿在灌注漿液時,應(yīng)該遵守下列的規(guī)定
在作業(yè)前應(yīng)該檢查注漿罐、注漿管和輸料管是否完好。
注漿 罐的有效容積不應(yīng)該小于0.02m,耐力要不小于0.8MPa,在使用前應(yīng)該進(jìn)行耐壓的試驗(yàn)。
在作業(yè)開始時,采用水或者是0.5―0.6 的水灰比純水來泥漿的注漿罐和其管路。
注漿的工作壓力應(yīng)該逐漸升高。
注漿的作業(yè)應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行,罐內(nèi)的儲料應(yīng)該保持罐體容積約三分之一處左右。
噴射機(jī)、水箱、注漿器以及油泵等設(shè)備,應(yīng)安裝使用壓力表與安全閥,在使用的過程中如果發(fā)現(xiàn)有破損或者是失靈時,應(yīng)該立即的更換。
在施工期間應(yīng)該經(jīng)常的檢查輸料管、注漿管和噴頭等管路連接的部位,如果發(fā)現(xiàn)有磨薄、連接不牢或擊穿等現(xiàn)象,應(yīng)該立即處理。
四、案例分析
下面便是以某水利水電工程施工的過程為例來講述邊坡的支護(hù)及開挖。
通過一定的科學(xué)分析認(rèn)證而知,某工程所需要的開挖及支護(hù)的工程量相對較大,所需要進(jìn)行明挖的土方量為24.62萬立方米,進(jìn)行明挖的石方量為6.09萬立方米,所用于護(hù)坡混凝土的量為0.83萬立方米,此外還需要一些不同種類的錨筋,總根數(shù)大概在0.5萬。
依據(jù)水利工程施工的設(shè)計圖而知這個水利工程的邊坡所需要開挖最大度可以達(dá)到120米,但是在實(shí)際的施工過程當(dāng)中,所需要開挖最大度是140米,這便就需要做好較為科學(xué)的計劃及預(yù)算,這樣才能確保施工環(huán)節(jié)順利的進(jìn)行。電站的廠房建設(shè)主要形式一般為靠近岸邊地面廠房的類型,所有的廠房基本位置通常都是位于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)石壩的右岸,施工的現(xiàn)場大概要布置了4臺水輪發(fā)電機(jī)組,發(fā)電機(jī)組的容量達(dá)880MW,根據(jù)水利工程的陡邊坡的具體施工情況以及地質(zhì)的特點(diǎn)布置爆破的實(shí)施步驟,要嚴(yán)格的控制爆破的技術(shù),確保開挖的質(zhì)量。邊坡支護(hù)以及開挖當(dāng)中的爆破技術(shù)的具體程序應(yīng)該包括以這幾個方面:
1.要做好網(wǎng)絡(luò)工程的準(zhǔn)備工作
這個工程所使用到的爆破網(wǎng)絡(luò)一般為非電雷管孔間的并且具有微差順序特征爆破的網(wǎng)絡(luò),且預(yù)裂孔起爆的時間要求在75m/s到100m/s之間,拱壩建基面的預(yù)裂孔單響藥量通常在小于20kg為最佳,在離建基面30米以外的單響藥量務(wù)必要控制在小于100kg,若是15米以內(nèi)的就要控制在小于25kg,此外還應(yīng)該考慮到質(zhì)點(diǎn)的振動速度大小,這樣才可以確保施工的質(zhì)量。
2.在鉆孔的時候主要所使用的為液壓鉆,二者的鉆孔位置都要保持平衡,水平距離要控制在1m到1.5m,此外爆破孔孔底同預(yù)裂面的垂直距離要控制在大于2.5米。在通常情況下,緩沖孔的藥卷直徑一般要控制在50毫米左右,裝藥的方式通常為連續(xù)不耦合的兩段式,堵塞段的長度要設(shè)置在1.0m到1.5m之間,通常線裝藥的密度為2.0 kg/m3到2.8kg/m3,第二段要封堵孔口,第一段要封堵中部。
3.要控制預(yù)裂孔尺寸以及爆破的標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)裂孔一般有兩種類型,其中包括著馬道水平的預(yù)裂孔以及坡面的預(yù)裂孔,這兩種的鉆孔所使用的機(jī)械是不相同的,在尺寸方面的控制要得當(dāng)。在馬道的水平預(yù)裂孔的鉆孔的過程當(dāng)中通常要使用的機(jī)械為YT28型的手風(fēng)鉆,孔深一般要控制在2米左右,每一個孔間的距離要控制在小于50厘米,將孔口堵塞的深度要控制在小于0.5米。對于坡面的預(yù)裂孔來說,孔徑大小通常要控制在小于90厘米,在鉆孔時一般采用的是XZ-30潛孔鉆,預(yù)計深度為17.28米,超深在0.5米左右,各個間的距離控制在60cm到80cm之間。
結(jié)語
邊坡的開挖以及支護(hù)工程施工部分作為水利工程在施工過程中的重要一個環(huán)節(jié),邊坡的開挖和支護(hù)工程施工的質(zhì)量會直接決定和影響整個水利工程的施工質(zhì)量,因此,對于水利工程的高邊坡開挖和支護(hù)工程施工技術(shù)的研究分析有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)