巖土工程師輔導(dǎo)：高等級(jí)公路路基邊坡防治與加固

　　公路路基邊坡的質(zhì)量和狀態(tài)能否持久而穩(wěn)定、能否經(jīng)得住各種因素的影響而不損壞，通常用邊坡穩(wěn)定性來(lái)評(píng)價(jià)。邊坡的地質(zhì)條件、水文條件、地形地貌和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等自然因素是對(duì)邊坡穩(wěn)定性起決定作用的關(guān)鍵因素，而地下采掘、開挖坡腳、人工削坡等人類的工程活動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性負(fù)有重大影響。路基邊坡穩(wěn)定性(或狀態(tài)改變及損壞)是上述因素綜合作用的反映，邊坡穩(wěn)定性和各種因素構(gòu)成一個(gè)相互聯(lián)系、相互影響的整體、其中任何一個(gè)因素的改變往往會(huì)誘導(dǎo)其它因素改變，進(jìn)而引起邊坡原有穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生改變。 $lesson$

　　1 路基邊坡?lián)p壞形式及特點(diǎn)

　　路基邊坡在自然條件下的損壞，有多種形式和各自的特點(diǎn)。

　　1.1 滑坡

　　部分巖(土)體在重力作用下沿著一定的軟弱面(帶)緩慢地、整體地向下移動(dòng)，一般分蠕動(dòng)變形、滑動(dòng)破壞和漸趨穩(wěn)定等三個(gè)階段。

　　因下伏巖層壓縮，邊坡沿巖(土)體內(nèi)較陡的結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體下坐(錯(cuò))位移，稱為坐(錯(cuò))落。組成邊坡的巖(土)體常不發(fā)展為連續(xù)的滑動(dòng)面，而順著邊坡方向發(fā)生塑性變形，則稱為傾倒。

　　1.2 崩塌

　　整體巖(土)塊脫離母體、突然從較陡的邊坡上崩落下來(lái)，并順著邊坡猛烈翻轉(zhuǎn)、跳躍，最后堆積在坡底，稱為崩塌。懸崖陡坡上的個(gè)別巖塊突然下落，稱為墜落的巖塊或危石。

　　1.3 剝落

　　邊坡表層巖(土)體長(zhǎng)期遭受風(fēng)化，在沖刷和重力作用下巖(土)屑(塊)不斷地沿著邊坡滾落、堆積在坡底，即為剝落。

　　2 影響路基邊坡穩(wěn)定性的主要因素

　　影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素包括地質(zhì)條件、水文條件、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地形地貌、自然氣候和人類的工程活動(dòng)等。

　　2.1 地質(zhì)條件

　　2.1.1 巖(土)體的地質(zhì)性質(zhì)

　　巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)決定了邊坡穩(wěn)定性的喪失方式，如堅(jiān)硬巖石邊坡失穩(wěn)以崩塌和結(jié)構(gòu)面控制型失穩(wěn)為主，而軟弱巖石則以應(yīng)力控制型失穩(wěn)為主。巖(土)體的工程地質(zhì)性能越好，邊坡穩(wěn)定性越高。

　　2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

　　因地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系到巖(土)體結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、規(guī)模、連通性、充填程度和充填物成分、以及結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，因此在分析巖(土)體結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響時(shí)，要充分注意巖(土)體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)出狀態(tài)與邊坡面的相互關(guān)系，亦即結(jié)構(gòu)面與邊坡面的組合不同，邊坡穩(wěn)定性分為反傾穩(wěn)定、順傾穩(wěn)定等不同形式。

　　2.2 水文條件

　　"十個(gè)邊坡九個(gè)水"形象地說(shuō)明了邊坡穩(wěn)定性與地下水的活動(dòng)關(guān)系。由于巖(土)體的力學(xué)性質(zhì)受水的影響很大，地下水富集程度的提高不僅增大邊體下滑力，而且降低軟弱夾層和結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑動(dòng)面的抗滑力減小。因此，治理邊坡也往往是由于改善了水文(地質(zhì))條件而獲得成功。

　　2.3 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

　　新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(地震)最容易引起邊坡形態(tài)、產(chǎn)出狀態(tài)及水文(地質(zhì))條件發(fā)生改變而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，其原因是地震產(chǎn)生的水平地震附加力促使邊坡的下滑力增大、滑動(dòng)面的抗滑力減小。

　　2.4 地形地貌

　　邊坡的形態(tài)和規(guī)模等地貌因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響較為明顯，即不利形態(tài)和規(guī)模的邊坡往往在坡頂產(chǎn)生張應(yīng)力，并引起坡頂出現(xiàn)裂縫;在坡底產(chǎn)生剪切應(yīng)力而促成剪切破壞帶，這些作用均極大地降低邊坡的穩(wěn)定性。此外，邊坡面與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的不利組合還會(huì)導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)控制型失穩(wěn)。

　　2.5 自然氣候

　　大氣降雨是地下水的主要補(bǔ)給源，氣候類型不同時(shí)大氣降雨量也不同。因此在不同的地區(qū)，由于大氣降雨量不同，即使其它條件相同，邊坡穩(wěn)定性也不相同。例如，暴雨或長(zhǎng)期降雨以及融雪一方面降低巖(土)體的強(qiáng)度、增大孔隙水的壓力，使邊坡滑動(dòng)面的抗滑能力降低，另一方面增大邊坡下滑力，兩者結(jié)合起來(lái)極大地降低了邊坡的穩(wěn)定性。

　　風(fēng)化作用使巖(土)體的抗剪強(qiáng)度減弱，裂縫增加、擴(kuò)大，影響邊坡的形狀和坡度。此外，沿裂縫風(fēng)化時(shí)可以使巖(土)體脫落或沿邊坡崩塌、堆積和滑移等。

　　2.6 人類的工程活動(dòng)

　　隨著人類工程活動(dòng)的次數(shù)頻繁和規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)公路邊坡穩(wěn)定性的影響越來(lái)越顯著，特別是不當(dāng)?shù)娜祟惞こ袒顒?dòng)引起的邊坡失穩(wěn)事故經(jīng)常發(fā)生。對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響的人類工程活動(dòng)包括削坡、坡頂加載、地下開挖等。

　　3 路基邊坡的防護(hù)與加固

　　3.1 邊坡防護(hù)與加固的基本要求

　　1)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、工程地質(zhì)和施工材料等情況，因地制宜、就地取材，選用適當(dāng)?shù)墓こ填愋突虿扇【C合措施，以保證公路路基的穩(wěn)定，并不要隨意取消或減少必要的邊坡防護(hù)工程措施。

　　2)在不良的氣候和水文條件下，對(duì)粉砂、細(xì)砂與易于風(fēng)化的巖(土)石邊坡以及黃土類邊坡，均宜在土石方施土后及時(shí)防護(hù)。

　　3)對(duì)于沖刷防護(hù)，一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱地段，在沿河路基邊坡設(shè)砌石護(hù)坡、石籠和水泥混凝土預(yù)制板等，以抵抗水流的沖刷和淘刷。

　　4)坡面防護(hù)一般不考慮邊坡地層的側(cè)壓力，故要求防護(hù)的邊坡有足夠的穩(wěn)定性。

　　5)對(duì)高而陡的防護(hù)構(gòu)造物，設(shè)計(jì)和施工時(shí)要設(shè)置便于檢查、維修的安全設(shè)施。

　　3.2 坡面防護(hù)

　　3.2.1 種草及鋪草皮

　　種草和鋪草皮防護(hù)適用于邊坡穩(wěn)定，坡面沖刷輕微，且宜于草類生長(zhǎng)的土質(zhì)路堤和路塹邊坡，用以防止表面水土流失、固結(jié)表土、增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性。鋪草皮的方法常用的有平鋪草皮、平鋪疊置草皮、方格式草皮和卵(片)石方格草皮等四種形式。

　　選用草籽應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件，通常以容易生長(zhǎng)、根部發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密的多年生草種為宜，最好采用幾種草籽混合種植，使之生成良好的覆蓋層。

　　3.2.2 植樹

　　在路基邊坡上合理地植樹，對(duì)于加固路基有良好的效果。也可和種草、鋪草皮配合采用，使坡面形成良好的防護(hù)層。植樹適用于土質(zhì)邊坡及嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡和裂隙粘土邊坡，有利于及早成林，起到良好的防護(hù)作用。

　　植樹的形式可以是帶狀或條形，也可以栽成連續(xù)式。植樹防護(hù)除選用適合當(dāng)?shù)赝寥篮蜌夂虻臉浞N外，還應(yīng)注意保持樹間合適的距離。

　　3.2.3 抹面與捶面

　　易于風(fēng)化的巖石(頁(yè)巖、泥巖、泥灰?guī)r和千枚巖等)軟質(zhì)巖層的路塹邊坡防護(hù)，可用混合材料抹面。對(duì)易于沖刷的邊坡和易風(fēng)化巖石坡防護(hù)可用混合材料捶面。

　　抹面或捶面的邊坡坡度不受限制，但不能承受荷載和土壓力，故要求邊坡必須是穩(wěn)定的、坡面應(yīng)該平整干燥。

　　抹面用混合料有石灰爐渣混合灰漿、石灰爐渣三合土或四合土，以及水泥石灰砂漿等。捶面用混合料有水泥爐渣混合土、石灰爐渣三合土或四合土等。

　　為了防止抹面表面開裂、增強(qiáng)抗沖蝕能力，可在表面涂以軟化點(diǎn)稍高于當(dāng)?shù)貧鉁氐臑r青保護(hù)層。抹面和捶面防護(hù)工程應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫、開裂或脫落應(yīng)及時(shí)灌漿修補(bǔ)。

　　3.3 沖刷防護(hù)

　　公路路基和邊坡的沖刷防護(hù)技術(shù)設(shè)施包括護(hù)面墻、干砌片石、漿砌片石、水泥混凝土預(yù)制塊和土工織物等。

　　3.3.1 護(hù)面墻防護(hù)

　　為了覆蓋各種軟質(zhì)巖層和較破碎巖石的挖方邊坡，免受大氣因素影響而修建的墻，稱為護(hù)面墻。護(hù)面墻多用于風(fēng)化的云母片巖、綠泥片巖、泥質(zhì)頁(yè)巖、千枚巖及其它風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石，以防止繼續(xù)風(fēng)化。

　　護(hù)面墻有實(shí)體式、孔窗式、拱式和助式等。實(shí)體式護(hù)面墻用于一般土質(zhì)及破碎巖石邊坡：孔窗式護(hù)面墻用于坡度小于1：0.75 的邊坡，孔窗內(nèi)可采用捶面(坡面干燥時(shí))或干砌片石;拱式護(hù)面墻用于邊坡下部巖石較完整而需要防護(hù)上部邊坡或通過(guò)局部軟弱地段;邊坡巖層較完整且坡度較陡時(shí)可采用肋式護(hù)面墻。

　　護(hù)面墻除自重外，不承受其它荷載和墻后的壓力。因此，護(hù)面墻所防護(hù)的挖方邊坡陡度應(yīng)符合極限穩(wěn)定邊坡的要求。

　　3.3.2 干砌片石防護(hù)

　　較軟的土質(zhì)路基邊坡因雨水沖刷會(huì)發(fā)生泥流、拉溝與小型溜坍，或有嚴(yán)重剝落的較質(zhì)巖層邊坡，周期性浸水的河灘等均可采用干砌片石防護(hù)。

　　單層干砌片石護(hù)坡的厚度一般為0.15m，雙層鋪砌護(hù)坡的上層為0.25～0.35m、下層為0.15～0.25m。鋪砌層的底面應(yīng)設(shè)墊層，其材料通常用碎、礫石或砂礫混合物等。

　　3.3.3 漿砌片石防護(hù)

　　路基邊坡小于1：1的土質(zhì)或巖石邊坡的坡面防護(hù)采用干砌片石不適宜或效果不好時(shí)，可采用漿砌片石護(hù)坡。若與浸水擋墻綜合使用，以防護(hù)不同巖石和不同位置的邊坡，可收到較好的效果。

　　漿砌片石護(hù)坡的厚度一般為0.2～0.5m，用于沖刷防護(hù)時(shí)根據(jù)水流速度大小或波浪大小確定，最小厚度一般不小于0.35m。采用漿砌片石護(hù)坡時(shí)應(yīng)在路堤沉實(shí)或壓實(shí)后施工，以免因路堤的沉降而引起護(hù)坡的損壞。

　　3.3.4 水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)

　　在選擇設(shè)計(jì)路基邊坡沖刷防護(hù)類型時(shí)，有些地區(qū)缺乏片石、塊石材料，此時(shí)可選擇水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)。它比漿砌片石防護(hù)能抵抗較大的水流速度和波浪的沖擊(其容許水流速度在4～8m/s以上、容許波浪高度可在2m以上)，還能抵抗較強(qiáng)的冰壓力。

　　水泥混凝土預(yù)制塊可制成邊長(zhǎng)不小于1m、厚度大于6cm的方塊，并配置一定的鋼筋。為了減小水流或波浪對(duì)預(yù)制塊的沖擊與上浮力，在預(yù)制板塊時(shí)可留出整排的孔眼。

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