文献综述
岩土体是边坡防护与治理的主要对象,而岩土体是人类赖以生存的水文地质环境。然而岩土体在许多因素如自然和人为因素作用下,会出现稳定性降低的现象甚至出现由失稳导致的破坏。因而会危及到人民的生命财产安全,对社会经济和环境造成严重影响。造成边坡失稳破坏的原因不仅与岩土体的物理性质有关,而且还与人类活动、工程建设有关。根据边坡的失稳的类型,又可以把边坡失稳分为自然边坡失稳和人工边坡失稳两种。其中自然边坡失稳指的是在各种自然的内、外力作用下,斜坡的外部特征、内部结构以及受力状态都在不断发生变化[1]。在失稳过程中,可能会出现不同形式与规模的变形与破坏。这种破坏主要表现为崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害。而人工边坡是在人类工程活动中,由于工程建设而产生的各种边坡,如水利工程进口和出口边坡、道路工程中的路埑边坡等。
近年来,由于经济社会的迅速发展和不断进步,我国加大了对交通设施建设的投资,其中高等级公路的建设发展特别迅速。但是由于公路线路的多样化、公路穿越地形的复杂化以及公路等级的提高等都使得公路建设所产生的边坡问题更加严重,这成为了岩土工程项目中常见的难题。我国是个多山国家,经常需要在山区修筑公路,往往需要开挖原有的稳定的边坡从而形成新的人工边坡。因此,人工边坡的稳定性成为我们在公路建设中经常碰到并且不得不解决的难题。因为地理环境、水文地质情况的复杂多变,处于不稳定状态的路基边坡经常发生滑坡、崩塌等地质灾害,这严重影响了交通运输的安全和人们的生命安全。所以,对开挖边坡的稳定性及其防治方法进行深入的研究与探讨,剖析其作用原理,找出有效的治理与保护方法,有着重大的实践和理论意义。
长久以来,路基边坡的稳定性问题以及边坡的综合防护方法一直是高速公路建设中的薄弱之处。我国在80年代中期以前,工程项目大多以低等级公路为主,由于交通量小、挖填的规模小的原因,所以对边坡的综合防护未成为公路建设工程中的主要环节。不过由于公路的负荷并不大,所以并没有引起很大的损失,因而在公路的建设中对边坡的综合防护往往就被忽视。而近年来,随着我国高等级公路建设的迅速发展,路基边坡的稳定性问题日渐引起设计单位以及施工单位的重视,边坡的稳定问题成为公路工程设计施工中必不可少的考虑因素。
近年以来,由于高速公路工程的不断发展,本着安全、经济与生态环保的建设原则,许多单位都已经开始了对路堑边坡治理方法的有关研究,并已取得了颇为有效的成果。但是在北方地区,因为高寒、干旱地区的气候条件特殊,所以寒区边坡的岩土性质具有特殊性,温暖地区的路堑边坡设计施工措施常常对其不太适用[2]。所以,对此类条件下的路堑边坡进行专门研究是非常必要的,并且需要提出对于稳定性的评价方法以及对应的工程项目的治理措施,以完成指导工程施工、丰富设计理论的要求。但是因为缺少对高寒以及干旱地区的路堑边坡设计经验,导致在建设过程中的许多路段都出现了较为严重的滑塌现象,如果不及时对其展开针对性的研究,提出治理方法并因地制宜的实施防护措施,将会对公路的营运安全造成极大的隐患。
当边坡的稳定性无法达到安全要求时,就必须采用工程保护措施来提高边坡的稳定安全系数,以满足安全的需要。最常采用卸荷、坡趾压载、排水这些工程措施来提高边坡稳定性。当无法采取上述工程措施或者已经采用了上述措施后,却仍然不能使安全系数达到安全要求的数值时,就需要利用结构上的措施对边坡坡体进行一系列的加固。结构性边坡坡体加固体系一般分为外部加固和内部加固这两大类体系。外部加固体系主要有原位式挡土墙与重力式挡土墙两大类。而内部加固体系又分为岩体加固与现场加固两大类。以前,岩体的加固主要措施是外部加固方法。而随着工程施工技术的发展,愈来愈多的内部加固措施在工程中获得了应用。内部加固方式主要利用的是施加在岩土体内的加筋构件,如锚杆、锚索等。这些构件一般会被插入潜在滑裂面之后的稳定岩土体之中。以上所介绍的均为传统的坡体支护工程方法,而近些年来,我国经济的飞速发展,使得国民环保意识不断地增强,各种公路环境保护工程逐渐进入人们的视野,越来越多的公路边坡的防护开始使用一些生态护坡的措施。
在边坡坡面防护的生态措施中,国外尤其是发达国家非常重视植物防护及植物与圬工防护相结合的护坡方式,这样的护坡方式可以同时达到发挥防护与美化环境的作用[3]。而我国随着公路等级和国民生产水平的日益提高,对于路基边坡的防护越来越引起公路部门的重视。因此在我国多年的道路工程建设中.也积累了不少防护与加固措施的经验。在国内,随着人们生活水平的提高与环保意识的增强,对于植物防护方面也开始采取了一系列措施。在我国的公路工程中,在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区等区域,可以根据土壤、气候特点栽种花草树木。这样既可以防风护坡,又恢复了因建路而破坏的生态平衡,起到了美化环境、吸收尾气、诱导视线的作用,同时还可以防止暴雨对路基边坡的冲刷。但是因为各地工程项目所处的的地理环境以及气候的差异性,同时又因为公路植物防护工程与园林工程具有交叉,导致了防护物种和设计方案的千差万别。由于理论研究上的欠缺以及工程设计上的随意性,同时又因为国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异,所以导致了不同地区综合防护方案的差异性。因此对寒冷地区的高等级公路路堑边坡进行综合防护治理已迫在眉睫。
路堑边坡的综合防护治理可采用边坡支护结构与坡面生态护坡工程相结合的方式。常见的边坡支护结构有锚杆、预应力锚索、抗滑桩、重力式挡土墙、加筋锚杆挡土墙、锚定板式挡土墙;常见的生态护坡方式有客土喷播技术、植生带绿化技术、液力喷播技术、三维植被网、土工格室。
1、锚杆
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