公路路基邊坡穩(wěn)定性的分析與防護(hù)措施

【摘 要】本文在主要分析公路邊坡穩(wěn)定性破壞形式及原因以及介紹了邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法，提出相對合理的公路路基邊坡穩(wěn)定性的防護(hù)措施。

【關(guān)鍵詞】公路路基邊坡；穩(wěn)定性；破壞形式及原因；原理；防護(hù)措施

1 公路路基邊坡破壞形式及原因

公路路基邊坡受巖性、構(gòu)造等地質(zhì)條件和風(fēng)化、水的滲入和沖刷等自然地質(zhì)作用以及人工開挖等工程活動的影響，常出現(xiàn)坡面變形和整體失穩(wěn)破壞兩類工程災(zāi)害。

1.1 公路路基的坡面變形

坡面變形是指路塹（或路堤）邊坡坡面的局部破壞，包括風(fēng)化剝落和碎落、沖刷以及表面滑塌等類型。剝落是指路基邊坡的表層巖體、土體在長期遭受風(fēng)化、雨水 沖刷以及自身重力作用下，部分巖塊、土屑逐漸沿著邊坡下跌、 滾落 ， 并最終沉積在坡底的現(xiàn)象 。 坡面沖刷是雨水順坡面流動時將松散的顆粒帶走，而在坡面上沖刷出一條帶狀小紋溝。一條條順坡面排列的細(xì)長的溝槽，將坡面分割得支離破碎。這些變形進(jìn)一步發(fā)展，可以導(dǎo)致路塹或路堤更大規(guī)模的破壞。表層滑塌是由于邊坡上有地下水出露，形成點(diǎn)狀或者帶狀濕地，產(chǎn)生的坡面表層滑塌的現(xiàn)象。此類破壞由雨水浸濕、沖刷也能產(chǎn)生。它往往還是路基邊坡更大規(guī)模變形破壞的前奏。

1.2 公路路基的整體失穩(wěn)

公路路基的整體失穩(wěn)是指邊坡的整體溜方和滑坡。溜方是由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動所形成，即邊坡上薄的表層土下溜，通常是由于降水、降雨等流動水沖刷邊坡或施工不當(dāng)而引起的。滑坡是指大量土體和巖體在重力作用下沿邊坡的某一滑動面滑動，主要是因土體的穩(wěn)定性不足引起的。路堤邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡坡度過陡或坡腳被挖空，或填土層次安排不合適等；路塹邊坡發(fā)生滑坡的主要原因是邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質(zhì)不相適應(yīng)。

2 路基穩(wěn)定性的分析方法和邊坡穩(wěn)定性破壞機(jī)理

2.1路基邊坡穩(wěn)定性分析方法可分為兩類，即力學(xué)分析法和工程地質(zhì)法。

2.1.1 力學(xué)分析法

路基邊坡穩(wěn)定性力學(xué)分析方法主要有兩種數(shù)解法和圖解或表解法。數(shù)解法是指假定幾個不同的滑動面，按力學(xué)平衡原理對每個滑動面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，從中找出極限滑動面，按此極限滑動面的穩(wěn)定程度來判斷邊坡的穩(wěn)定性。此法較精確，但計算較繁，建議學(xué)生自編隨機(jī)搜索計算機(jī)程序進(jìn)行數(shù)值計算。圖解或表解法是指在計算機(jī)和圖解分析的基礎(chǔ)上，制定成圖或表，用查圖或查表法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。此法簡單，但不如數(shù)解法精確。

2.1.2 工程地質(zhì)法

工程地質(zhì)法是指根據(jù)不同土類及其所處的狀態(tài)，經(jīng)過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和大量的資料調(diào)查，擬定邊坡穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)，在設(shè)計時，將影響邊坡穩(wěn)定的因素作比擬，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。

2.2 邊坡失穩(wěn)破壞的機(jī)理

邊坡在發(fā)生破壞之前是穩(wěn)定的，路基邊坡受力平衡。隨著邊坡中土體的強(qiáng)度逐漸降低，或邊坡內(nèi)部的下滑力逐漸增大，而抗滑力逐漸減弱，使邊坡的穩(wěn)定性遭到破壞。邊坡內(nèi)某一部分由于抗滑力小于下滑力而開始變形，產(chǎn)生微小的滑動，以后變形漸漸發(fā)展，直到坡面出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的拉張縫隙、應(yīng)力集中；隨著邊坡 變形的進(jìn)一步發(fā)展，后緣拉張裂縫進(jìn)一步加寬，錯距不斷增大，兩側(cè)剪切裂隙貫通撕開，邊坡前緣土石擠進(jìn)并鼓出，出現(xiàn)了大量的膨脹裂縫，滑坡出口附近滲水混濁，這時滑動面已全部形成，接著便開始整體向下滑動。因此，邊坡失穩(wěn)破壞的發(fā)生是一個長期的變化過程，通常將邊坡從穩(wěn)定到破壞經(jīng)歷的過程分為四個階段：穩(wěn)定階段、蠕動變新階段、部分滑動破壞階段、路基整體破壞。

3 公路路基邊坡穩(wěn)定性的的防護(hù)措施

公路路基邊坡的防護(hù)分為兩類：一種是路基邊坡的生態(tài)防護(hù)，所謂邊坡生態(tài)防護(hù)是指單獨(dú)用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相集合的固坡措施。第二種是路基邊坡的工程防護(hù)，它主要是利用堆砌混凝土、磚塊或其它材料對邊坡進(jìn)行防護(hù)，是公路邊坡防護(hù)的傳統(tǒng)方法之一。目前常用的方法包括：干砌片石、護(hù)面墻防護(hù)、水泥砼預(yù)制塊防護(hù)等 。

3.1路基邊坡的生態(tài)防護(hù)

生態(tài)防護(hù)即采用植被護(hù)坡的方法護(hù)坡。以林草植物為主進(jìn)行生態(tài)模式配置的植被護(hù)坡，既可以像圬工防護(hù)一樣起到邊坡防護(hù)的作用，又可以解決邊坡工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境破壞的矛盾，有利于固土護(hù)坡，防止水土流失，改善公路邊坡景觀和行車效果，使公路主體既安全又環(huán)保，并且尊重自然、正視自然、保護(hù)自然、恢復(fù)自然，適應(yīng)生態(tài)學(xué)理論，兼顧生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。對于路基邊坡坡高不大，邊坡比較平緩的土質(zhì)坡面是一種簡易有效的防護(hù)設(shè)施，其方法有種草、鋪草皮和植樹。土質(zhì)邊坡防護(hù)也可采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布或網(wǎng)格固定撒種，用土工合成材料進(jìn)行土質(zhì)邊坡防護(hù)的邊坡坡度宜在 1：1.0～1：2.0 之間。植被護(hù)坡一般多采用在邊坡上種植草、 植樹或鋪 草皮，以減緩邊坡上的水流速度，利用植物根系固結(jié)邊坡表層土壤以減輕沖刷，從而達(dá)到保 護(hù)邊坡的作用。路基邊坡土質(zhì)、酸堿度、氣候等是影響公路植物的主要因素，由于路基邊坡防護(hù)的特殊性，故草種、樹種的選擇有別于園林綠化植被的選擇。在選擇植被時應(yīng)盡量選擇成活率高，易繁殖而且根系發(fā)達(dá)，抗逆性強(qiáng)的物種，而且要注意要與具體的生態(tài)條件相適應(yīng)。

3.2路基邊坡的工程防護(hù)

3.2.1干砌護(hù)坡

干砌片石防護(hù)適用于坡度緩于l：1．25的土（石）質(zhì)路堤或路塹邊坡，干砌片石防護(hù)厚度不宜小于250mm．千砌片石防護(hù)可有效的防止雨水或地面水流的沖刷，干砌片石結(jié)構(gòu)，不僅為了節(jié)省費(fèi)用，而且可以適應(yīng)邊坡有較大的變形。但干砌片石受水流沖擊時，細(xì)小顆粒易被流水沖刷帶走而引起大的沉陷。干砌片石應(yīng)使用不易風(fēng)化的堅硬巖石。干砌護(hù)坡的常見形式為干砌片石和干砌塊石，可按需要砌單層或雙層，單層厚度不小于25厘米干砌片石護(hù)坡墊層可采用碎石及砂礫，其厚度為10厘米至15厘米；基礎(chǔ)選用較大石塊砌筑，其埋深至側(cè)溝底。干砌片石應(yīng)使用不易風(fēng)化的堅硬巖石。當(dāng)巖石取材條件有限時，也可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選用堅硬耐久的塊狀工業(yè)廢料、建筑用磚等干砌護(hù)坡。

3.2.2漿砌護(hù)坡防護(hù)。

漿砌片石護(hù)坡，一般采用等截面，其厚度視邊坡高度與坡度而定，一般為0.25至0.5米；石料質(zhì)量應(yīng)符合公路行業(yè)砌筑要求；施工時清刷坡面松動土層、沖溝，坑洼處應(yīng)分層填實(shí)避免被面沉落而引起護(hù)坡破壞；伸縮縫每隔10米設(shè)一道，縫寬2厘米，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋或瀝青木板泄水孔根據(jù)需要每隔2至3米上下左右交錯位置，孔徑0.1米，對土質(zhì)邊坡上的泄水孔，應(yīng)在一面0.5米范圍內(nèi)設(shè)置反濾層，以防淤塞。

3.2.3護(hù)面墻防護(hù)

護(hù)面墻防護(hù)適用于防護(hù)易風(fēng)化或風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石或較破碎巖石的挖方邊坡以及坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡，邊坡不宜陡于1：0.5。護(hù)面墻類型應(yīng)根據(jù)邊坡地質(zhì)條件確定，窗孔式護(hù)面墻防護(hù)的邊坡不應(yīng)陡于l：0.75，拱式護(hù)面墻適用于邊坡下部巖層較完整而上部需防護(hù)路段，邊坡應(yīng)緩于1：0.5，單級護(hù)面墻的高度不宜超過10m，并應(yīng)設(shè)置伸縮縫和泄水孔。護(hù)面墻的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)定的地基上，埋置深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件確定：冰凍地區(qū)，應(yīng)埋置在冰凍深度以下不小于250mm，護(hù)面墻前趾應(yīng)低于邊溝鋪砌的地面。

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