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高速公路边坡防护与加固初探

来源:加固改造网   日期:2013年7月20日 14:18

摘要:介绍了高速公路边坡防护与加固的类型,对各类防护与加固方法的特点进行了分析,重点介绍了锚杆和锚索施工工艺,并结合沪蓉西高速公路的工程实践提出意见和建议。

  1.前言

   高速公路是国家经济建设和国防建设不可缺少的重要基础设施随着公路等级的不断提高。边坡防护也越来越受到大家的重视。由于高速公路路基较宽、挖填较大,特别是山区高速公路,高填深挖较多,加之我国公路边坡防护研究起步较晚,很多问题有待进一步研究和探索。

   沪蓉西高速公路是典型的山区高速公路,是湖北在建高速公路中地形、地质最复杂的一条,横坡陡峻、沟壑纵横,地质变化多样。高度20m 以上的高边坡占50%一7o%,其中,30m 以上的高边坡占40%~50%.根据不同的地质、坡比和台高等情况,采用了护面墙、浆砌片石护坡、菱形网格砖护坡、六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡和喷射砼、生物防护等防护形式。采用了抗滑挡墙、全长粘结型锚杆、预应力锚索等原坡面加固形式。

  2.边坡防护与加固类型

   2.1边坡防护类型

   边坡防护类型分生物防护和圬工防护。

   (1)生物防护:有植被混凝土、种草、铺草皮、植树等。

   (2)圬工防护:分片(块)石护坡和护面墙、菱形网格护坡、六角空心砖护坡、窗孔肋式护坡、喷射砼护坡。

   2.2加固类型加固类型分护脚墙、抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱(固结)、排水固结。

  3.影响边坡稳定的因素

   影响边坡稳定的因素很多,总的归纳起来可综合为两大类,即:自然因素和人为因素。

   3.1.1自然因素公路是特殊的带状构造物,每条公路都要穿越很多地区,由于受地质构造和地形条件等因素的影响,每一个小区域都有不同的地质和气候条件,所以,影响边坡稳定的自然因素包括地质、地形、气候和水文条件等四个方面。

   3.1.2人为因素 一条公路的建成和使用期管理。都是由人来实现的,根据建设程序和内容,并结合已建公路的情况看,影响边坡稳定的人为因素可归集为设计因素、施工因素和养护管理因素。

  4.各类边坡防护和加固要点及主要施工工艺

   4.1.1片(块)石护坡和护面墙 片(块)石护坡分为浆砌和干砌两种,护面墙比护坡厚,有一定的抗推力作用。其优点是能就地取材、工艺简单,但自重大,不宜在高边坡上使用。

   4.1.2菱形网格护坡菱形网格护坡,可预制安装也可用砼现浇和石砌,工艺简单,网格内可植草,但只适用于填方,对边坡稳定不利,要慎重选用。

   4.1.3喷射砼护坡对一些边坡较高的风化岩石采用喷射砼可压浆锚柱(固结)简单地说就是往地层注人水泥浆(掺一定外加剂)以改变土(岩)体物理力学性质(必要时,加一钢筋笼或钢筋束,即锚柱),从而稳定边坡的一种方法。其施工设备简单、占地面积小、工期短、见效快、加固地层的深度可深可浅,但难以检测注人范围和判断固结状态。

   4.1.4排水固结排水固结主要用于边坡表层地下水较多处的边坡加固,其方法有树枝状盲沟、塑料排水管边坡和土质挖方边坡。

   4.1.5六角空心砖护坡六角空心砖护坡是近几年来才发展起来的用砼预制安装的一种边坡防护形式,施工工艺简单,空洞内可填土绿化,似蜂巢状,有一定观赏价值,但自重大、费用高,且还会阻碍边坡水的排阻止风化,且重量轻对景观有一定影响,厚度难以控制所需旌工设备简单,但费用高,尽量少采用。

   4.1.6护脚墙与抗滑墙护脚墙与抗滑墙本质上没有多大区别,仅只是断面大小和埋深不同而已(有时也加点锚杆或锚索)。护脚墙起到保护坡脚不受冲刷和破坏的作用,不能抵抗推力。抗滑墙除有护脚墙的作用外,还能抵抗推力作用,要根据具体情况选用。

   4.1.7抗滑桩抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋混凝土结构,是一种较理想的抗滑设施,但投资较大。

   4.1.8窗孔肋式护坡 窗孔肋式护坡一般用浆砌片石或片石砼做肋.用预制砼块做成拱形窗台,并将坡面水归往肋上排出,窗内可植草,是一种目前较为理想的防护形式,但应加强施工管理和质量监理。

   4.1.9生物防护生物防护除植树(主要用于下边坡)属传统防护形式外。植被混凝土、植草或铺草皮是近年来才在高速公路上兴起的一种绿色防护形式,其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷。但养护费用高,要随时保持绿色有一定困难。岩石边坡植被混凝土在沪蓉西高速公路中岩质边坡中广泛使用,其主要适用于风化严重、岩层破碎的路段。植被混凝土的主要基质:由土、水泥、有机质及混凝土绿化剂材料制成,混凝土绿化剂为植被混凝土的核心产品,属专利技术。其主要施工步骤:

   (1)针对项目区具体的地质和气候特点进行标准试验,选定配合比.确定绿化基材混合物及混合植被种子的物质组成。

   (2)对开挖成型的边坡修整坡面,沿坡面上搭设钢管架工作平台,布孔钻眼(包括排水孔),底排锚杆距平台高5ocm布孔。锚杆钻孔孔径50mm,孔间距1.5m,孔深符合设计要求,钻孔与坡面垂直。边坡设置排水孔,排水孔横、竖向间距3m,孔深3ocm。方形布置钻孔完成后,清孔量测钻孔深度,孔深满足设计要求时,穿插锚杆、注M30水泥浆。

   (3)锚杆注浆完成后,挂镀锌机编网,网孔5x5cm,网间搭接长度l0cm。喷射不带草籽的绿化基材混合物,喷播植草,后期养护直至草籽成活率达到坡面绿化的目的。

   4.1.10预应力锚索对于稳定性不足的挖方路堑边坡,根据地质条件和边坡高度采取不同的防护措施,采用预应力锚索、全长粘绩型锚杆对边坡进行加固,或采用两种方式对不稳定边坡进行联合锚固。

   (1)边坡加固原则路堑边坡加固施工采取以稳定为本,路容美观,加固为主,排水、防护并重,并尽量考虑绿化环保、恢复自然景观等多种因素综合处理,确保施工中的临时稳定和通车后的长期稳定。

   (2)预应力锚索施工要点

  ① 边坡施工应边挖边加固,既开挖一级,防护一级,不得一次开挖到底。

  ② 根据各工点工程立面图,按设计要求,将锚孔位置准确放在坡面上,孔位误差不得超过±5栅。

  ③ 锚孔钻孔要求干钻,禁止采用水钻,以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件,和保证孔壁的粘结性能;锚孔下倾与水平夹角与设计值误差±l。,为确保锚孔深度,实际钻孔深度要求大于设计深度0.3m。

  ④钻进过程中应对每个孔的地质变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况作现场记录,如遇地质松散、破碎时,应采用跟套管的钻进技术,以使钻孔完整不坍。如遇坍孔,应立即停钻,进行固壁灌浆处理,待水泥浆初凝后,重新清孔钻进。

  ⑤ 锚孔造好后,需经有关质检部门检查后。方可进行下道工序。

  ⑥ 锚束编束前,要确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,对有死弯、机械损伤的应剔出。

  ⑦锚索的张拉及锁定应分级进行,严格按照有关规范操作。

   (3)边坡稳定观测及锚固方案动态设计路堑高边坡和不良地质地段的路堑边坡必须贯彻施工监测、信息化动态设计的思想,及时掌握施工开挖的地质情况、施工情况、应力监测的反馈信息,随机对原设计进行校核和相应修改、补充。对不稳定边坡的范围、移动方向和速度以及地下水、爆破振动等取得定量数据;对锚固设施的受力、变形等进行测量,验证其是否起到预期的作用,如未达到预期效果应采取补救措施。

  

   4.1.1边坡锚杆加固 防护施工由上而下边挖边防护。施工前对成型边坡进行坡面修整。按框架梁尺寸进行放样,挖沟槽深20cm 。宽30cm开挖槽若遇到局部亏空。采用7.5#浆砌片石嵌补平整。

   4.1.11.1钻孔工艺:

   钻孔前应先清除松土覆盖层。而后再精确测定锚杆的位置。并设立牢固的角度支架;沿坡面上搭设钢管架工作平台,布眼钻孔。锚杆钻孔孔径70mm,孔间水平间距3m,竖向间距2.5m,孔深符合设计要求,钻孔与水平面成l5。夹角。钻孔完成后。清孔量测钻孔深度.孔深满足设计要求时,穿插锚杆、注浆,安装框架钢筋,立模浇筑框架砼。钻完第一个孔后,需做压水试验,若发现漏浆,可用较稀的水泥浆灌注孔内。24小时后。重新钻孔,再做压水试验。

   4.1.11.2锚杆就位首先对锚杆进行全面检查。不合格产品严禁使用;锚杆就位时应慢而稳,重量大的长锚杆需起吊设备,也可用专门支架使锚杆就位。插入锚杆时应将灌浆管同时放至钻孔底部。并留50em左右的保护层。锚杆施工参数:水平间距3m,竖向间距2.5m。锚杆长10.5m,锚杆与坡面成l5。夹角。采用32m螺纹钢筋制作。

   4.1.11.3锚孔注浆 自孔底向上一次性注入。孔内注M30水泥浆,注浆压力0.4加.9Mpa,轴向拉力不小于80KN。中途不能停灌。锚杆下人孔后6个小时内必须注浆。

   4.1.11.4锚固端防护封锚前应将对外留锚杆仔细涂刷防锈剂及保护剂。最后用C25号砼将外露钢筋锚杆封死。封锚砼任一部分的最小厚度。不得小于25naln。

   4.2施工中遇到的问题及处理 由于局部地质、地形条件的影响,在施工过程中曾遇到过各式各样的困难和问题。现就其中几个典型问题及处理方法介绍如下。

   4.2.1钻孔过程遇到的问题在钻孔过程中.由于某些孔位岩石破碎。孔轴通过节理、裂隙或断层。遇到了塌孔、掉块卡钻等问题。对此采用了灌浆后重新钻孔、二次扫孔、用液压千斤顶拔钻杆,就近重选孔位、不注水压缩空气干洗等措施,使各种问题得以圆满解决。

   4.2.2吃浆量大。难注满锚孔一般来说每孔的实际吃浆量会略大于计算值,而实际吃浆量是根据注浆机的活塞行程推算的 精度较高。但个别锚孔的吃浆量超出计算值数倍。这是因为基岩破碎造成的,也与注浆压力较大有关。对此采用待凝、二次扫孔的方法来处理,但鉴于出现这种问题的概率较低f经过固结灌浆处理的区域基岩的整体性加强,不会出现这一问圆。为了增强山坡地基的整体性,坚持用一次注浆的办法完成施工任务。对处于岩溶地段的,还要考虑加速凝剂。

   4.2.3安装困难 由于地处高陡坡,对又长又重的锚杆运输安装都有一定的难度。可采用下抬上吊、多点调向、锤击帮助就位的办法克服这些困难。

   4.2.4验收试验验收试验是对锚杆、砂浆强度、注浆密实度、砂浆与锚杆、砂浆与孔壁结合情况的全面检测。但以抗拔出力作为惟一技术指标的检测难以全面反映各环节的施工质量。以本工程为例,不论是哪种规格的锚杆。只要有一段lTn长的锚杆被密实地锚固在较完整的基岩上,就能满足抗拔出力的要求。所以在施工过程中采用以班组自检、互检和内部监理检查为主的质量控制制度,严格控制各工种的施工质量,确保砂浆锚杆的总体施工质量优良。

  5.稳定边坡的措施或方案

   边坡和路面是反映公路修建质量的两面镜子。随着人们观念的改变和环保要求的加强,公路边坡不但要求稳定。而且还要求美观。高速公路在稳定边坡和美化方面都做了许多工作,收到了较好的效果,得到社会各界人士的好评。

   由于部分设计边坡碎落台较高。坡面较大,为保证护坡自身的稳定,对其也进行了加固。结合沪蓉西恩利高速公路边坡的治理情况和根据施作过程中反映出来的不足以及已建边坡的利弊,提出下列稳定边坡的措施或方案。由于多方面的原因。过去公路边坡基本未进行稳定性验算,都是按路基横断面图上根据一般原则确定的坡比进行施工,这样,或多或少存在一些人为不稳定的因素。山区高速公路边坡高、坡面大,原则上都应进行稳定性验算。要搞好边坡稳定设计,首先得有详细的地质资料,所以,除搞好全线地质勘察外,在路基横断面图出来后,应对高边坡路段进行详细地质勘察。这里定性地从坡比与台高和防护与加固两个方面进行探讨。

   5.1.1坡比与台高首先值得一提的是。公路边坡坡比不能由于施工质量不佳而造成渗漏水现象。另一个值得重视的问题是在土质或强风化岩石上边坡的坡脚也就是路基侧沟边缘,应设置抗滑墙或抗滑桩,以避免牵引式滑坍(坡)的产生。而挖方边坡特别是高陡边坡也不是越缓越好,以往边坡防护主要考虑冲刷、防风化即可。l:0.5—1:2已基本成熟或成功,现在的边坡防护还要考虑美观问题。对于填方边坡宜采用l:1.5~1:1.75 。

   5.1.2防护根据不同地质情况.挖方边坡总的原则不光是水对边坡的危害.还应加上防渗水问题。坡比当然也不能太陡。而用增加台数的方案来解决稳定问题,这样可减少斜坡面汇水面积,对边坡稳定有利。

   (1)土质或强风化石质边坡,第一台台高6m (从路面标高算起),坡比l:0.75—1:1:以后各台台高不大于8m ,坡比l:l一1:1.25。

   (2)石质边坡,第一台台高8m,坡比l:0.5-1:0.75,以后各台台高不大于10m,坡比1:0.75一l:l。较完整岩石可略陡于此坡比。各种地质碎落台宽度均考虑设置2m。

   5.1.3防护与加固防护是在边坡自身稳定的基础上进行的。首先得考虑加固问题。加固的方法很多,最行之有效的方法有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、系统锚杆等。这里值得一提的是“边坡防排水”也应作为间接加固边坡的一种方法给予重视。边坡坍塌几乎都是在雨季出现,所以,边坡防护的作用是显而易见的。本文对防排水系统设置认为,坡顶截水沟按以往规定设置。而坡面碎落台截水沟不必每台都设置,在第一台上设置一道砼截水沟即可。以上各台浇筑倾斜2% 坡度、厚10cm 的砼封闭,在边缘设置拦水带,每20m左右设一道竖向排水沟,将水排人第一台截水沟就能达到理想的排水效果。所以竖向排水沟可以起到对边坡加肋的作用,取消高边坡碎落台上截水沟还可以避免上四个方面的要求,对边坡防护提出下列建议性设计方案。

   (1)下边坡下边坡采用菱形网格加植草防护并加密排水沟(填石路堤除外)。

   (2)上边坡上边坡第一台,根据不同地质情况采用护面墙、浆砌片(块1石护坡、窗孔肋式护坡、六角空心砖护坡等防护形式。以上各台,仍根据不同地质情况。采用菱形网格、窗孔肋式护坡、喷射砼等防护形式。上述防护形式除护面墙、浆砌片(块)石护坡和喷射砼外,其它都可在其上加植草防护,以恢复自然景观和美化公路。另外,较好岩石不必再进行圬工防护,只需在一些低凹处设置一点耕植土,种植耐旱性较好的爬藤植物即可起到绿化美化的作用。

   5.1.4几点建议公路岩质边坡的病害防治是一项长期工程,它不仅涉及公路的运营安全与通畅问题。而且对自然生态环境具有重要的影响。保护和建设好生态环境。是实现经济可持续发展的重要环节。公路工程规模大,对自然景观的破坏也大,如何在边坡防治中,兼顾两者的关系,既要搞好防治,又要不破坏环境,是需要处理的关键同题。因此,对公路岩质边坡结构类型的分析及提出的防治措施具有重要的现实意义。

   (1)高速公路作用大,社会效益好,影响也大,所以,(下转第72页)测,解算三座静态站的坐标,解算时间一般为45分钟。得出结果后,向前移动桩号最小的一个静态站至下一个相邻导线点,解算坐标。依次向前推进。将最终得出的导线点网相对坐标导人微机,根据已知国家坐标的导线点,利用静态站同步软件进行平差计算。将导线点网换算成国家坐标网。

   (2)定线。生成路线成果将基准站和移动站重新调整成实时动态模式,将基准站分别放置在已换算坐标的导线网点上,用移动站实时采集重要地物、地貌的特征点坐标,可现场定线的段落也可以直接采集直线转点坐标,同时做好采集点特征的纪录,绘制平面草图。将采集的特征点坐标导人微机,生成坐标星图。再根据特征点纪录将平面草图恢复成数字化平面图。利用海德(HEAD)、纬地(HintCAD)等路线设计软件与AutoCAD辅助设计系统配合进行纸上定线,确定直线方向、偏转角度、曲线要素等,并计算道路中线逐桩坐标,生成路线成果文件。

   (3)中线放样及其他相关测量将路线成果文件回传至GPS手簿,仍然采用实时动态模式,将基准站立于导线网点上,用移动站读取路线成果数据进行实时放样。路线成果文件在手簿上显示为“桩号l偏距”格式,因此放样时可实时定位任意桩号或显示当前点至放样中线的垂直距离.非常便于加桩点及其他点位的放样。

   中基平测量、路线平面图绘制、横断面测量、构造物调查、防护工程及拆迁调查等相关测量可与中线放样分组同时进行。

  五、操作GPS的注意事项

   1)导线控制点的选择应以方便观测、方便保护为原则,在道路沿线均匀布置,各点间距一般不超过2公里。由于导线控制点将在随后的测量、放样乃至施工、验收等各个环节反复使用,位置移动甚至丢失会对测量成果造成极大影响,因此应尤其注重对点位的纪录与保护。

   2)每天工作开始时,均应对所有仪器的各类参数进行统一设置或核对。避免因参数设置的不一致造成观测误差或解算错误。

   3)手簿中的文件应规范条理,分类明晰,文件及文件夹的命名应科学合理。便于查找。由于手簿的内部处理器运算速度有限.应对数据文件的大小进行适当控制,以每个文件不超过200个点坐标为宜。避免手簿因读取超大文件而造成运算迟钝、程序错误甚至死机。

   4)在GPS的应用过程中,需要多次与电脑进行数据同步,因此电脑与手簿应确保对传文件的文件名、数据格式的统一,防止手簿读取数据错误造成的测量偏差。同时影响细了解手簿内各格式文件的作用,严禁修改或非法读取关键文件。 、

   5)由于GPS对于高程的解算能力较弱,无法满足测量精度,因此中基平、横断面等与高程相关的测量不建议使用。

   6)应做好详细的使用台账,每天一登记,对当天的操作过程、成果纪录、出现问题及解决办法、操作人员的替换等作详细填写。以备查阅。

  六、结语

   GPS技术的应用彻底改变了公路测量模式。应用范围可涵盖公路测量,施工放样,监理,竣工测量,养护测量,GIs前端数据采集诸多方面。今后,更可以与市政工程、水利工程、大地测绘等进行联合测量挥更大的作用,具有不可限量的应用前景。

所属类别: 技术科研

该资讯的关键词为:公路,防护,加固