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现代公路工程中边坡稳定性的施工技术

2014-07-02贾涛

中国高新技术企业 2014年10期
关键词:边坡稳定性公路工程施工技术

贾涛

摘要:公路边坡在受到外界环境以及地形的影响时,很容易出现边坡不稳定的状况,并且还会引发一系列的灾害,严重时可能中断公路的正常运行,在造成严重的经济损失的同时,还会给人们的生命安全埋下隐患,公路边坡的稳定性应该引起公路施工人员的重视。文章分析了公路边坡的稳定性的定义,进行了公路边坡的稳定性分析,提出了影响公路边坡稳定性的因素,并通过工程实例探讨了公路边坡稳定性的施工技术。

关键词:公路工程;边坡稳定性;定性分析法;定量分析法;施工技术

中图分类号:TU985 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)15-0099-02

公路边坡稳定性的分析和评价主要包括两个方面,一方面是对公路工程边坡选址地点进行设计,防止人工边坡作业的应力变形,从而设计出满足施工要求的人工边坡;另一方面是对公路工程中的天然边坡进行定性和定量的分析。影响公路边坡稳定的因素主要有两大方面,即自然因素和人为因素,自然因素指的是自然气象、地形地貌、地质条件等;人为因素指的是对公路工程的设计、施工过程中的操作过程以及对边坡作业的防护等方面。由于边坡作业的稳定性直接关系到整个公路工程的质量,并且其中的任何一个因素发生变化都可能对公路工程造成不可估量的影响。因此,为了提高边坡作业的稳定性,应该对可能引起边坡稳定性的因素进行综合分析。

1 公路边坡稳定性分析

1.1 非确定性评价方法

影响公路边坡稳定性的因素有许多,其变量也相对较多,再加上公路工程具有工期长、工程量大、工序复杂等方面的特点,致使其并不能采取常规的定性或者定量方法对其稳定性进行分析,因此可以采用一些非确定性的评价方法对其稳定性进行分析,例如灰色系统评价方法、模糊综合评价法、可靠度评价法等方法。

1.2 定性分析法

定性分析法指的是对公路工程进行现场地质勘察,通过采集各种信息后,分析公路力学机制失稳、表现破坏的形式以及影响公路边坡稳定的主要因素,然后结合形成变形之体的原因及其发展的过程进行分析,从而对公路边坡稳定性的发展趋势进行定性的分析和综合性的阐述。

1.3 定量分析法

公路边坡稳定性的定量分析还没有实现完全定量,目前通常采用的定量分析法包括两种,其一是数值法,现有的数值定量分析法包括:快速流线元法、不连续变形分析法、快速拉格朗日分析法、离散单元法、无单元法、有限元法等,其中最常用的一种是有限元法,其优点是充分地考虑了岩体的分布、应力以及应力的分布状况,并且考虑了边坡岩体的不连续性和分均质性;其二是极限平衡分析法,极限平衡分析法指的是通过分析边坡破坏状态下,土体内外强度所产生的抗力之间的平衡,从而计算土体在外载荷作用下的边坡稳定性程度。

2 影响公路工程边坡稳定性的因素

2.1 人为因素

人为因素是造成公路稳定的重要因素之一,例如坡脚开挖不当、加载方式不合理、山坡开发过度等都会引起边坡的不稳定。

2.2 侵蚀和风化作用

公路边坡的岩石随着侵蚀量的不断增加,整个岩石都会被侵蚀和风化,降低岩石的强度,其保护边坡的能力也会随之降低。

2.3 降水量

水是引起边坡不稳定的重要因素之一,边坡中含水量过高,将会软化边坡材料,显著地降低边坡的强度,造成边坡的不稳定,如果发生大暴雨,很容易导致公路的边坡发生坍塌,如果不采取一定的措施,将会给人们的生命安全带来严重的危害。

2.4 地质构造

公路边坡的地质构造在很大程度上影响边坡的稳定性,一旦岩体中出现不连续的结构面,将会使岩体变成许多小块的碎块,显著地降低边坡岩石的强度,如果这种趋势不断地发展,最终可能导致岩体之间的相互滑动,降低边坡的稳定性。

2.5 地质材料

公路边坡是由不同的材料组成的,地质材料由于胶结状况、组织、成岩时间、种类等的不同,其抗风化能力、力学强度、岩性等都存在明显的差异,因此材料质量的好坏将直接影响边坡的稳定性。

2.6 地形

地形的形成通常有两种状况,一种是自然形成,另一种是人为制造,地形的表现形式主要包括坡度、破宽、坡高、坡向等,这些形式直接影响公路边坡的稳定性,其中边坡的坡度对公路边坡的稳定性的影响最大,很可能引发严重的山崩、土壤侵蚀等灾害。

3 公路边坡稳定性的施工技术

3.1 工程实例

某公路全长1563.3km,其途经各种地形,365.3m路线处于陡坡悬崖上,该公路一年中降雨充沛,雨量多集中在夏季和秋季,年均降水量为1235cm,相对湿度为83%,春季和冬季有寒潮,并且伴有冰雹、暴雨、伏旱等气候特点,由于降水充沛,该公路两边的植物极容易成长。

3.2 公路边坡稳定性的施工技术

(1)桩锚支护技术。桩锚支护是公路工程中常用的保护边坡稳定的施工技术,还能适用于山体滑坡、桥梁、堤坝、码头等众多领域的支护工作,具有很广的应用范围和应用前景。桩锚支护具有施工简单、施工界面美观、支护稳定性高等方面的优点,桩锚支护的施工流程为:对公路现场进行测量,确定桩锚的位置,确定位置后再进行人工挖孔,挖孔时应该进行错开施工,根据设计好的深度进行开挖,然后检验桩孔是否符合相关的设计规定,接着将钢筋笼吊运到指定的位置,进行混凝土浇筑,然后进行振捣,当混凝土终凝并达到一定的强度后即完成锚桩,接着根据梁底的标高对锚桩进行剔凿,确定锚杆的位置,钻机就位后进行角度和位置的校准,校准后完成桩锚支护。在进行桩锚支护时,应做好排水施工,例如边坡采用PVC泄水管,防止在施工现场形成过多的积水。

(2)急流槽技术和仰斜式排水管技术。为了防止路面水渗入边坡,根据公路的长度要求,沿着公路的纵向设置一道急流槽,急流槽应该采用M8.0水泥砂浆砌筑,其中防滑平台水平间距应该大于2.2m,片石强度应该超过28MPa,这样能够顺利地将路面水排到路基外。为了将路面的水分渗入到路基中,还可以在采用仰斜式排水管技术,其操作步骤围为在路基内部打入与水平面成3.5°仰角,周身钻有渗水孔,并且被高强尼龙网包裹着PVC排水管,这样能够将路基中的水分通过排水管排出路基。

(3)注浆钢花管桩技术。注浆钢花管桩技术指的是利用注浆技术把水泥浆渗透到边坡的岩体中,注浆后钢花管留在边坡中,起到一定的阻滑效果和锚固效果,从而起到改善边坡岩土的物理学特性,显著地提高边坡的抗滑能力,从而提高边坡的稳定性。注浆钢花管桩技术的操作步骤为:先制作钢花管,然后用钻孔机钻孔,将钢花管留在钻孔中,用注浆技术进行一次注浆,然后再继续拧二次劈裂注浆,形成注浆钢花管桩。

(4)抗滑桩技术。抗滑桩技术是在国内外的滑坡治理中应用最广泛的技术之一,抗滑桩技术是能够提高边坡稳定性的挡土机构,是一种整治边坡滑动的有效技术。当边坡滑坡较为严重时,仅仅采用削坡、排水等方法不能满足施工要求,而是应该根据现场的具体条件,采取抗滑桩施工技术进行处理,抗滑桩技术的操作步骤为:将抗滑桩埋设在稳定的地层中,主要依靠桩和桩周围的岩体之间的相互牵制作用,提高边坡的抗滑能力,致使边坡的变形变得稳定。抗滑桩技术具有投资小、工程量小、速度快、操作简单等方面的优点,并且在配合重力式结构,能够对边坡起到很好的防护作用。

(5)挡土墙技术。挡土墙技术分为以下几种:锚杆式,其是由锚杆、挡土板、肋柱三部分组成,依靠锚杆的拉力保证挡土墙的平衡;扶臂式,其是由扶臂、墙踵板、墙趾板、墙面板组成;悬臂式,其采用钢筋混凝土,由墙踵板、墙趾板、立臂组成,其钢筋用量相对较大、下部弯矩相对较大,抗滑能力相对较强;半重力式,墙趾较宽,成凸形,采用混凝土灌注,用少量钢筋加固墙背;重力式,通常用浆砌片或者混凝土砌筑。

(6)生物防护技术。生物防护技术是一种区别于其他防护技术的特殊防护技术,生物防护处理除在公路两边种植树木以外,还应该在公路边坡种植草皮,其特点是能够在较短的时间内强化公路的边坡,并且还能起到绿化公路环境的效果,但是其养护的费用相对较高,其应用范围相对有效。目前,公路边坡的生物防护技术包括客土喷播、三维植被网护坡、液压喷播植早护坡等。

4 结语

总而言之,引起公路边坡失稳的因素很多,并且都不是单一存在的,通常是由多种因素共同决定。因此,公路工程的边坡防护工作应该对边坡的周边环境、降水量、地质构造、地质材料、地形等众多因素进行综合的考虑,然后采取相应的防护措施进行边坡加固,从而保证边坡的稳定性,为公路的正常运行以及保证人们的生命财产安全保驾护航。

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