邊坡是指線路近旁的天然斜坡或經(jīng)過施工開挖形成的路塹斜坡、填筑形成的方坡等等。高邊坡災害是我們道路工程中危害較大的一個地方,所以今天小編特意過來和大家分享分享高邊坡的防治技術都有哪些。

一、邊坡的變形特征

 1、公路邊坡是將地質(zhì)體的一部分改造成人為工程設施,因此其穩(wěn)定性取決于自然山坡的穩(wěn)定狀況(穩(wěn)定、不穩(wěn)定、極限平衡)、地質(zhì)條件(地層巖性、地質(zhì)構造、坡體結構、巖體結構、水文地質(zhì)條件、風化程度等)和人為改造的程度(開挖深度、坡形、坡率等)。

2、人工邊坡是對自然坡體的改造,改變了自然坡體的應力狀態(tài)和地下水的滲流條件,而且是在短短幾個月內(nèi)改造完成的。自然坡體的應力調(diào)整有一個過程,強度低的軟弱巖層調(diào)整較快,常在施工期就發(fā)生變形;強度高的堅硬巖層調(diào)整較慢,或可自身穩(wěn)定,或在1~3年后發(fā)生變形。只有當人工邊坡對其改變不大時,才可保持穩(wěn)定,否則就會發(fā)生失穩(wěn),甚至引起自然坡體的破壞。

3、自然山坡和人工邊坡都處在各種自然營力的作用之下,如陽光照射、降雨沖刷和下滲、風化和地震等。但人工邊坡所造成的自然狀態(tài)的改變使這種作用更強烈,如開挖暴露風化加劇、破壞植被地表水容易下滲、坡體松弛、爆破震動等都使邊坡更容易發(fā)生變形。

4、自然條件千差萬別,所以邊坡設計也變得十分復雜,每個高邊坡工點都需單獨分析和計算,這也是目前高邊坡設計尚無規(guī)范可循的原因。

二、高邊坡形成的原因分析

(一)主觀原因:

1、公路選線時對地質(zhì)工作重視不夠,沒有將“地質(zhì)選線”落實到實處,對已經(jīng)存在的古老滑坡和潛在滑坡認識不足,將線路布設在這些地段,甚至大填、大挖,造成老滑坡復活或新生滑坡。

2、對高邊坡的危害認識不夠,強調(diào)節(jié)約工程投資,本來可以內(nèi)移作隧道或外移作橋或半路半橋的,為節(jié)省投資而造成大挖方,結果造成高邊坡變形破壞,有時其治理費用比橋、隧還多。

(二)客觀方面:

1.山區(qū)公路(特別是高等級公路)對線形和道路走向有特定的要求,也不可能一味強求優(yōu)良的工程地質(zhì)條件,而回避不良地質(zhì)、高邊坡等巖土工程問題,因此就不可避免的在近于極限平衡的天然山坡上或其內(nèi)開拓修建。

2、自然陡邊坡本應該作工點針對性勘察設計的,因工作量大、工期緊、勘察基礎資料不足,設計依據(jù)不充分,因坡形坡率設計不符合場地巖土條件,或排水與加固工程不完善,不足以保證穩(wěn)定,造成挖方坡口不斷向山體移動,形成高邊坡。

3、不科學的施工方法也是造成邊坡失穩(wěn)變形的重要原因,如雨季大開挖,而不及防護造成大量雨水滲入坡體,軟化坡體巖土;大爆破施工破壞巖體完整性;開挖后長期暴露而不防護和加固,甚至一挖到底不加固等。

三、高邊坡的勘察設計

(一)基礎資料收集:

防治方案的選擇建立在詳實的基礎資料之上。必須對該段高邊坡進行詳細勘察。

查明該路段的地層、巖性、產(chǎn)狀、風化程度、強度特征,不同地層在邊坡上的分布位置,有無軟弱夾層或接觸面,其產(chǎn)狀與邊坡開挖面的關系等;山坡和邊坡上地下水出露位置、高程、流量變化;并取代表性巖土進行試驗,為穩(wěn)定分析計算提供必要的參數(shù)。

(二)穩(wěn)定性分析:

由于高邊坡或滑坡地質(zhì)復雜性,計算的邊界條件(范圍)和破壞面巖土參數(shù)難以準確判定、試驗和選取,使計算結果的可信度大大降低。一般認為應以工程地質(zhì)分析對比法為基礎輔以力學計算兩者結合較為合理,前者為后者提供變形類型、范圍和邊界條件,后者則可得出穩(wěn)定系數(shù)和作用力大小,為設計提供依據(jù)。

1、工程地質(zhì)分析對比法從以下幾方面分析對比:

a、從自然極限穩(wěn)定坡的坡形、坡率、坡高,與人工邊坡的平均坡率和坡高對比中評價其穩(wěn)定性;

b、從自然山坡已發(fā)生的變形類型和規(guī)模,推斷人工邊坡可能發(fā)生的變形類型和規(guī)模;

c、從坡體結構分析人工邊坡可能發(fā)生的變形類型及產(chǎn)生的部位(整體或局部);

d、從作用因素及其變化幅度分析,主要是開挖引起坡體松弛、地表水下滲、巖土(特別是軟弱帶)強度降低,分析可能發(fā)生的變形類型及規(guī)模;

e、從已發(fā)生的變形分析其發(fā)生機制并反演出破壞時的巖土強度參數(shù)。

2、力學計算方法:

力學計算法有多種,只有選擇與破壞類型及模式相一致的計算方法才能得出正確的結果。

除順層邊坡外,可用有限元計算開挖后邊坡的應力場和位移場來確定。 

對土質(zhì)邊坡和類土質(zhì)邊坡可用傳統(tǒng)的圓弧形破壞面進行計算,但沿土石層界面滑動者不一定是圓弧。

巖質(zhì)邊坡,即使是強風化巖體,其破壞也要沿不利結構面組合,因此多為折線形,用推力傳遞法比較符合實際。

選用的計算參數(shù)C、Φ值應根據(jù)地質(zhì)情況不同而分段選取。 

(三)高邊坡的設計:

1、高邊坡的設計特點:

a、高邊坡設計以翔實的地質(zhì)資料為基礎。

b、高邊坡設計是預測性設計。

c、高邊坡設計是風險性設計。

d、高邊坡設計應是動態(tài)設計。

e、高邊坡設計對施工工藝提出嚴格要求。

2、高邊坡設計的原則:

a、由于坡腳應力和地下水集中,加固工程應貫徹“固腳強腰”的原則,“固腳”即加強坡腳1、2或3級邊坡的支撐力,“強腰”則是防止高邊坡的局部失穩(wěn)。既要保整體穩(wěn)定,也要保局部穩(wěn)定。

b、高邊坡設計應有完善的地表和地下排水系統(tǒng),減少水對邊坡穩(wěn)定的影響。

c、高邊坡設計應充分考慮環(huán)境保護,美化環(huán)境。

4、高邊坡的常見處治方案

(一)坡面防護:

坡面防護應在穩(wěn)定的邊坡上設置,通過坡面防護的設置可以達到減少或阻止水流沖刷和下滲、減少水土流失、減緩或防治坡體風化、穩(wěn)固淺層坡面土體的目的。

A、植物防護:植被防護、三維植被網(wǎng)防護、濕發(fā)噴播、客土噴播等;

B、骨架植物防護:拱形、人字形、菱形等圬工骨架+植草防護等;

C、圬工防護:噴護、掛網(wǎng)噴護、圬工全防護、護面墻等;

D、主、被動防護網(wǎng):防治坡面巖石崩塌、滾落等危害。

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主動網(wǎng)防落石

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被動攔石網(wǎng)

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(二)支擋加固:

路基支擋加固是當邊坡穩(wěn)定不滿足要求時采取的措施,設計應滿足在各種設計荷載組合下支擋結構的穩(wěn)定、堅固和耐久。

1、擋土墻

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2、預應力錨索;

預應力錨索加固適用于土質(zhì)、巖質(zhì)地層邊坡加固,但為確保錨索工程安全可靠,其錨固段應置于巖層內(nèi)。錨固段若置于土層內(nèi),則需要拉拔試驗并進行個別設計。

公路上錨索一般采用Φ12.7mm和Φ15.24mm鋼絞線;

錨索一般與其他加固結構物組合使用,如錨索抗滑樁、錨索樁板墻、錨索地梁及格子梁等;

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硬質(zhì)巖錨固采用拉力型錨索,土質(zhì)及軟質(zhì)巖錨固采用壓力分散型錨索

 

錨索框架梁

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錨索樁+錨索地梁

3、錨桿;

錨桿加固適用于土質(zhì)、巖質(zhì)地層邊坡加固,錨固段應置于穩(wěn)定的地層中。

A、預應力錨桿:預應力錨桿同預應力錨索類似,只不過它的桿體材料為精軋螺紋鋼筋或普通預應力鋼筋,而錨索桿體材料采用的是預應力鋼絞線、鋼絲。但預應力錨桿提供的錨固力和錨桿長度不及錨索大、長。

B、全長粘結型錨桿:桿體材料一般選用普通鋼筋。

由于錨桿是剛性體,錨桿長度太長很難施工,一般最大不超過20米(部分施工單位建議不要超過15米)。

錨桿同錨索一樣,一般與格子梁(框架梁)、地梁等支擋結構組合使用。

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全長粘結型錨桿框架梁

4、抗滑樁;

(1)抗滑樁分類:

按材料分:鋼筋砼樁、鋼樁

按施工方法分:挖孔樁、打入樁、沉井樁

按斷面形式分:圓樁、矩形樁、

按埋置情況分:全埋式、懸臂式

(2)抗滑樁設置原則:

a、抗滑樁的設置必須保證滑坡體不越過樁頂或從中間滑出;

b、抗滑樁宜設置在滑坡厚度較薄、推力較小、錨固段地基強度較高的路段;

c、抗滑樁的間距宜為6~10米,樁板墻抗滑樁宜為5~8米;

d、抗滑樁斷面宜采用矩形,斷面尺寸根據(jù)滑坡推力計算確定,樁最小邊尺寸不宜小于1.25米。

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鋼筋砼矩形樁、挖孔

e、樁的嵌入滑面以下深度,與該樁所受推力、地層強度、樁的剛度有關,通過計算確定。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,錨固深度一般為總樁長的1/2~1/3,地層強度越完整、強度越高,嵌入深度越短。

f、樁的自由懸臂長度不宜大于15米,樁頂位移應小于懸臂長度的1/100,且不宜大于100mm;地面處樁的水平位移不宜大于10mm;

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(4)抗滑樁應用:

抗滑樁在高邊坡治理中適用性較強,具有普適性,抗滑樁常常與錨索(桿)組合成錨索(桿)抗滑樁、與擋土板結合組成樁板墻。

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5、抗滑擋墻;

(1)抗滑擋墻特點:

a、抗滑擋墻比普通重力式擋墻胸坡緩、外形矮胖。

b、設計簡單,但由于影響滑坡的因素很多,容易出現(xiàn)“越頂”和“坐船”現(xiàn)象,抗滑擋墻設置有一定局限性。

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6、支撐滲溝;

以支撐為主兼顧疏排水作用,一般它由干砌片石砌筑、鋪底和封面采用漿砌片石、兩側及后緣端部設置反濾層、前緣設置干砌片石垛或抗滑擋墻。

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支撐滲溝縱斷面

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支撐滲溝+坡腳擋墻處治膨脹土路塹高邊坡

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7、其它防治措施

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坡腳錨索抗滑樁,以上錨索地梁

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路下錨索抗滑樁,路上錨索框架

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錨索框架與地梁結合

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兩排抗滑樁與錨桿框架結合

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錨桿框架

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空心六棱塊植草防護

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仰斜孔排水