广西长长路桥建设有限公司 广西南宁 530003
摘要:边坡稳定性问题是影响工程建设的一个重要内容。随着国家基础设施建设的快速发展,山区高速公路建设工程数量也在逐渐增多,高速公路开挖边坡的稳定性问题也越来越受到重视。据统计,顺层边坡开挖后更易出现破坏,该类型边坡的支护工程设计更需要引起重视。
关键词:高速公路;边坡支护工程;优化设计研究
引言
随着国民经济的快速发展,我国基础建设事业不断进步,其中交通运输业的发展尤为显著,但交通建设的发展使得人们对自然环境的改造也越来越频繁和剧烈,公路建设中的边坡工程也越来越多,所涉及的边坡施工规模也越来越大,复杂化程度也越来越高。
1影响边坡稳定性的因素
(1)岩土体的工程地质:边坡失稳的方式与岩土体的力学性质具有直接性关联。对于坚硬岩石来说,其边坡失稳的方式主要是崩塌失稳以及结构面控制型失稳;而应力控制型失稳则是软弱岩石的主要边坡失稳方式。
(2)地质构造:结构面的规模、发育程序、连通性、充填物成分、充填程度等都会影响边坡的稳定性。
(3)水文地质条件:当地下水的富集程度出现变化时,边坡的稳定性也会出现变化。研究发现,很多边坡失稳问题的出现,都与边坡水文地质条件发生变化密切相关,当水文地质条件得到改善后,边坡的治理工作的效果将显著提升。
(4)新构造运动:由于新构造运动的出现,会对水文地质条件、边坡开态以及产出状态等产生影响,进而引发边坡失稳,地震等强烈的新构造运动会极大影响边坡的稳定性,通常在地震出现的同时,也会出现大量的边坡失稳。
(5)地貌因素:边坡顶部存在较大的张应力,坡顶在张应力的作用下产生裂缝;坡脚位置则会有强烈的剪应力出现,进而生成剪切破坏带,在各种力的作用下,边坡的稳定性显著降低。
(6)气候因素:不同气候的降水量的差异,使得边坡的稳定性差异明显。
(7)风化作用:风化作用能够大大减弱岩土的抗剪能力。当坡体裂缝不断增加、扩大时,边坡的坡度就会发生变化。透水性的提升,也会使得地下水运动影响变大。随着风化裂隙程度的提升,岩土体将出现脱落、崩塌、滑移等现象。
(8)人为因素:边坡的原有环境及原斜坡的结构特征都会因为施工而发生改变,内在因素控制边坡的稳定性,而外部因素则具有诱发破坏的作用。
2高速公路边坡支护工程优化设计要点
2.1数值模拟法
若遇到较为复杂的地质地貌环境、岩土层性质较为多样的情况,极限平衡法处理会尤为麻烦,分析结果也不够准确。此时数值模拟法则会体现出较大的优势,该方法考虑到边坡岩体的应力应变关系以及岩土体的各向异性,有效地解决了极限平衡法存在的缺陷,其模拟结果也比较符合工程的实际情况,计算结果也更加精细准确,能够更加合理全面地分析坡体的整体受力状况。目前,有限元分析法、离散元法以及快速拉格朗日分析法是数值模拟在边坡稳定性分析中应用最为广泛的方法。以上三种方法整体上各有优劣,有限元法考虑到了岩土体材料的各向异性、不连续性、力学参数的差异性,同时还包括复杂的边界条件问题等;拉格朗日法是对有限元分析法的一种优化,解决了有限元小变形的假设;离散元分析法则主要用来预测边坡的变形趋势以及稳定性,能够真实地反映边坡在开挖过程中位移以及应力的变化情况。
2.2植物防护
一般来说,边坡种草防护比较适用于边坡结构稳定且坡面冲刷影响作用小的结构当中。一般都针对易于草类生长的土质路堤与土质路堑边坡等位置进行种草防护处理。根据现场反馈情况来看,通过合理应用边坡种草防护技术,基本上可以防止边坡结构水土流失问题。
同时,还可以进一步增强路基结构的稳定运行效果。实施过程中,现场施工人员应该立足于施工场地的土壤条件以及气候条件,选择合适的草籽进行种植。
最好可以优先选用易生长、根部发达的多年生草种进行应用。但是需要注意的是,对于长期处于浸水状态的路堤边坡而言,边坡种草防护技术难以发挥出自身的功能作用,需要施工人员根据场地施工情况选择合适的边坡防护技术进行强化处理。另外,在铺草皮施工方面,建议现场施工人员应该根据高速公路路基边坡整体表现情况,预先培育好草皮,培育成功之后将其铺在坡面上。
2.3锚固优化设计
(1)重力式挡土墙。现场施工人员在应用重力式挡土墙进行边坡支护作业过程中,需要借助墙身自重实现对土压力的平衡管理。在技术手段方面,一般多以毛石砌筑方式为主。或者也可以根据现场实际情况,利用片石混凝土修建方式进行操作处理。从整体上来看,重力墙挡土墙支护方式在取材方面较为容易,且施工操作较为简单,比较适用于小型挖填方路基边坡施工作业当中。根据现场反馈情况来看,通过合理应用重力式挡土墙支护方式,基本上可以满足边坡支护技术要求。
(2)锚杆式挡土墙。锚杆式挡土墙属于轻型挡土墙结构的一种表现形式,主要由钢筋混凝土管与锚杆组成。正是应用过程中,借助锚固在岩土层内的锚杆水平拉力推出挡土墙的结构功能。一般来说,锚杆式挡土墙比较适用于墙高较大、且挖基困难的施工区域当中。且具备锚固条件的路基挡土墙结构,用于路堑挡土墙当中。
(3)加筋土挡土墙。所谓的加筋土挡土墙主要是指在土中加入拉筋,利用拉筋与土之间产生的摩擦力,全方位提高土体工程特性以及改善土体变形条件,从而达到稳固土体的目的。根据现场应用情况来看,加筋土挡土墙主要是由填料、拉筋以及墙面板组成。正常情况下,比较适用于地形较为平坦的填方路段位置当中。因加筋土结构本身属于柔性结构物的一种表现,因此可以适应地基轻微变形,在稳定性与安全性方面表现良好。
2.4边坡修整
当注浆工序结束后,混凝土强度达到一定标准要求后,需要对边坡进行适当的修理,测量挂线后通过人工削坡的方式保证坡面符合工程设计要求,这一环节需要利用对应坡度尺对坡度进行测量,查看坡度是否真的符合设计要求,只有达到设计要求,才能有效保证路基高边坡的稳定性。同时为了进一步确保高边坡的使用稳定性,还需要采用三维网和铁丝网对高边坡进行捆绑处理,然后在网格中覆上含有草籽的营养土,在此过程中还要为其及时补充水分,以确保草籽的快速发芽和生长,一方面可以起到美化公路路基高边坡视觉效果的作用,另一方面也可以起到一定的巩固作用。
3高速公路路基边坡防护及支护技术的管理措施研究
为确保高速公路路基边坡防护及支护技术作用效果得以达到预期施工目标,建议施工单位方面应该严格按照高速公路路基边坡施工标准及原则要求,针对施工现场涉及到的边坡防护技术要点以及支护技术要点问题进行重点贯彻与落实。其中,在技术管理方面,建议施工管理人员应该根据施工场地实际情况,确立自上而下的技术管理机制。正式管理过程中,施工作业人员应该严格恪守自身的技术行为。应该在明确把握高速公路路基边坡结构情况之后,确立科学、合理的防护支护技术方案。
结束语
研究边坡稳定性具有十分重要的现实价值,在先进科技力量的支持下,为了考虑多方综合因素,确保边坡加固的施工效果,必须对现有的先进技术进行科学、合理的应用,全面分析边坡的稳定性,对加固方案进行合理设计。
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