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边坡稳定问题是水利水利和水电工程中经常遇到的问题。边坡的稳定性直接决定着工程修建的可行性,影响着工程的建设投资和安全运行。
我国曾有几十个水利水电工程在施工施工中发生过边坡失稳问题,如天生桥二级水电站厂区高边坡、漫湾水电站左岸坝肩高边坡、安康水电站坝区两岸高边坡、龙羊峡水电站下游虎山坡边坡等等。为治理这些边坡不但耗去了大量的资金,还拖延了工期,成为我国水利水电工程施工中一个比较严峻的问题,有的边坡工程甚至已经成为制约工程进度和成败的关键。我国正在建设和即将建设的一批大型骨干水电站,如三峡、龙滩、李家峡、小湾、拉西瓦、锦屏等工程都存在着严重的高边坡稳定问题。其中三峡工程库区中存在10几处近亿立方米的滑坡体,拉西瓦水电站下游左岸存在着高达700m的巨型潜在不稳定山体,龙滩水电站左岸存在总方量1000万m3倾倒蠕变体等。这些工程的规模和所包含的技术难度都是空前的。因此,加快水利水电边坡工程的科研步伐,开发出一套现代化的边坡工程勘测、设计、施工、监测技术,已经成为水利水电科研攻关的重大课题。
高边坡的地质构造往往比较复杂,影响滑坡的因素也很多,因此,我国广大水电科技人员在与滑坡灾害作斗争的过程中,不断总结经验教训,积极开展科技攻关,总结出了一整套水电高边坡工程勘测、设计和施工新技术,成功地治理了天生桥二级、漫湾、李家峡、三峡、小浪底等工程的高边坡问题。本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固与整治措施作一简要介绍。
一、混凝土抗滑结构结构的应用
1.1混凝土抗滑桩
我国在50年代曾在少量工程中试用混凝土抗滑桩技术。从60年代开始,该项技术得到了推广,并从理论上得到了完善和提高。到80年代,高边坡中的抗滑桩应用技术已达到了一定的水平。
抗滑桩由于能有效而经济地治理滑坡,尤其是滑动面倾角较缓时,其效果更好,因此在边坡治理工程中得到了广泛采用。如:天生桥二级水电站于1986年10月确定厂房下山包坝址后,11月开始在厂房西坡进行大规模的开挖,加上开挖爆破和施工生活用水的影响,诱发了面积约4万m2、厚度约25~40m、总滑动量约140万m3的大型滑坡体。初期滑动速度平均每日2mm,到次年2月底每日位移达9mm。如继续开挖而不采取任何工程处理措施,预计雨季到来时将会发生大规模的滑坡,为此,采取了抗滑桩等一整套治理措施。
抗滑桩分成两排布置在厂房滑坡体上,在584m高程上设置1排,在597m高程平台上设置1排,桩中心距6m,桩深为25~39m,其中心深入基岩的锚固深度为总深度的1/4,断面尺寸为3m×4m,设置15kg/m轻型钢轨作为受力筋,回填200号混凝土,每根抗滑桩的抗剪强度为12840kN,17根全部建成后,可以承受滑坡体总滑动推力218280kN。
第一批抗滑桩从1987年3月上旬开工,5月下旬开始浇筑,6月1日结束。第二批抗滑桩施工是在1987~1988年枯水期内完成的。
抗滑桩开挖深度达3~4m后,在井壁喷30~40cm厚的混凝土。对岩体较好的井壁采用打锚杆、喷锚挂网的方法进行支护,喷混凝土厚度10~15cm。对局部塌方部位增设钢支撑。抗滑桩开挖到设计要求深度后,进行钢筋绑扎和钢轨吊装。
混凝土浇筑采用水下混凝土的配合比,由拌和楼拌和,混凝土罐车运输直接入仓,每小时浇筑厚度控制在1.5m内,特别是在滑动面上下4m部位,还需下井进行机械振捣。在浇到离井口5~7m时,要求分层振捣。每个井口设两个溜斗,溜管长度为10~14m,管径25cm。
抗滑桩的建成,对桩后坡体起到了有效的阻滑作用。
天生桥二级水电站厂房高边坡采用打抗滑桩、减载、预应力锚杆、锚索、排水、护坡等综合治理措施后,坡体的监测成果表明:下山包滑坡体一直处于稳定状态,而且有一定的安全储备。
安康水电站坝址区两岸边坡属于稳定性极差的易滑地层,由于对两岸进行了大规模的开挖施工,所形成的开挖边坡最大高度达200余m,单坡段一般高度在30~40m。大量的开挖造成边坡岩体的应力释放,断面暴露,再加上雨水的侵入,破坏了边坡的稳定,致使边坡开挖过程中发生十几处大小不等的工程滑坡,严重地影响了工程的施工,成为电站建设中的重大技术难题。
采用抗滑桩是稳定安康溢洪道边坡的主要手段,在263m高程平台上共设置了9根直径1m的钢筋混凝土抗滑桩,每根桩都贯穿几个棱体,最深的达35m,桩顶嵌入溢洪道渠底板内。为了不干扰平台外侧基坑的施工,桩身用大孔径钻机钻成,孔壁完整,进度较快,两个月就全部完成。这9根抗滑桩按两种工作状态考虑:在溢洪道未形成时,抗滑桩按弹性基础上的悬臂梁考虑,不考虑桩外侧滑面上部岩体的抗力;在溢洪道建成后抗滑桩桩顶嵌入溢洪道底板,此时按滑坡的下滑力考虑。
抗滑桩混凝土标号为R28250号,钢筋为φ40Ⅱ级钢。抗滑桩于1982年1月施工,3月完成后,基坑继续下挖,边坡上各棱体的基脚相继暴露。同年11月,在Fb75与F22断层构成的棱体下面坡根爆破开挖后,发现在263m高程平台上沿Fb75、F22断层及7号抗滑桩外侧近南北向出现小裂缝,且裂缝不断扩大,21天后7号抗滑桩外侧的Fb75~F22棱体下滑,依靠7号抗滑桩的支挡,桩内侧山体得以保存。
1.2混凝土沉井
沉井是一种混凝土框架结构,施工中一般可分成数节进行。在滑坡工程中既起抗滑桩的作用,有时也具备挡土墙的作用。
天生桥二级水电站首部枢纽左坝肩下游边坡,在二期工程坝基开挖浇筑过程中,曾于1986年6月和1988年2月两次出现沿覆盖层和部分岩基的顺层滑动。滑坡体长80m,宽45m,高差35m,最大深度9m,方量约2万m3。
为了避免1988年汛后左导墙和护坦基础开挖过程中滑体再度复活,确保基坑的安全施工,对左岸边坡的整体进行稳定分析后,决定在坡脚实施沉井抗滑为主和坡面保护、排水为辅的综合治理措施。
沉井结构设计根据沉井的受力状态、基坑的施工条件和沉井的场地布置等因素决定,沉井结构平面呈“田”字形,井壁和横隔墙的厚度主要由满足下沉重量而定。井壁上部厚80cm,下部厚90cm;横隔墙厚度为50cm,隔墙底高于刃脚踏面1.5m,便于操作人员在井底自由通行。沉井深11m,分成4、3、4m高的3节。
沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉、填心4个阶段。
下沉采用人工开挖方式,由人力除渣,简易设备运输,下沉过程中需控制防偏问题,做到及时纠正。合理的开挖顺序是:先开挖中间,后开挖四边;先开挖短边,后开挖长边。沉井就位后清洗基面,设置φ25锚杆(锚杆间距为2m,深3.5m),再浇筑150号混凝土封底,最后用100号毛石混凝土填心。
沉井工程建成至今,已经受了多年的运行考验。目前,首部边坡是稳定的,沉井在边坡稳定中的作用是明显的。
1.3混凝土框架和喷混凝土护坡
混凝土框架对滑坡体表层坡体起保护作用并增强坡体的整体性,防止地表水渗入和坡体的风化。框架护坡具有结构物轻,材料用量省,施工方便,适用面广,便于排水,以及可与其他措施结合使用的特点。
天生桥二级水电站下山包滑坡治理采用混凝土护面框架,框架分两种型式。滑面附近框架,其节点设长锚杆穿过滑面,为一设置在弹性基础上节点受集中力的框架系统;距滑面较远的坡面框架,节点设短锚杆,与强风化坡面在一定范围内形成整体。
下山包滑坡北段强风化坡面框架采用50×50cm、节点中心2m的方形框架,节点处设置两种类型锚杆:在550~560m高程间坡面,滑面以上节点垂直于坡面设置φ36及φ32、长12m砂浆锚杆,在565~580m高程间坡面则设垂直于坡面的φ28、长6m的砂浆锚杆,相应地框架配筋为8φ20和4φ20。框架要求在坡面挖30cm深,50cm宽的槽,部分嵌入坡面内,表层填土并掺入耕植上,形成草本植被的永久护坡。
在岩性较好的部位可采用锚杆和喷混凝土保护坡面。
1.4混凝土挡墙
混凝土挡墙是治坡工程中最常用的一种方法,它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡,阻止滑坡体变形的延展。
在1986年6月,天生桥二级水电站工程下山包厂址未定之前,由于连降大雨(其降雨量达91.2mm),550m高程夹泥层上面的岩体滑动10余cm,584m高程平台上出现3条裂缝,其中最长一条55m长,2.2cm宽,下错2cm。为此采取了在550m高程浇筑50余m长的混凝土挡墙和打锚杆等措施。
天生桥二级水电站厂房高边坡坡顶设置了混凝土挡土墙,以防止古滑坡体的复活,部分坡面采用浆砌块石护面加固,坡脚680m高程设置混凝土防护墙。
在漫湾水电站边坡工程中也采取了浇混凝土挡墙及浆砌石挡墙、混凝土防掏槽等措施,综合治理边坡工程。
1.5锚固洞
在漫湾水电站边坡工程中,采用各种不同断面的锚固洞64个,形成较大的抗剪力。在左岸边坡滑坡以前,已完成2m×2m断面小锚固洞18个,每个洞可承受剪力9000kN。此外,还利用地质探洞回填等增加一部分剪力。由于锚固洞具有一定的倾斜度,防止了混凝土与洞壁结合不实的可能性,同时采取洞桩组合结构的受力条件远较传统悬臂结构合理,可望提供较大的抗力。
二、锚固技术的应用
采用预应力锚索进行边坡加固,具有不破坏岩体,施工灵活,速度快,干扰小,受力可靠,且为主动受力等优点,加上坡面岩体抗压强度高,因此,在天生桥二级、漫湾、铜街子、三峡、李家峡等工程的边坡治理中都得到大量应用。
在漫湾水电站边坡工程中,采用了1000kN级锚索1371根、1600kN级锚索20根、3000kN级锚索859根、6000kN级锚索21根,均为胶结式内锚头的预应力锚索,采取后张法施工。预应力锚索由锚索体、内锚头、外锚头三部分组成。内锚头用纯水泥浆或砂浆作胶结材料,其长度1000kN级为5~6m,3000kN级为8~10m,6000kN级为10~13m;外锚头为钢筋混凝土结构,与基岩接触面的压应力控制在2.0MPa以内。
为提高锚索受力的均匀性,漫湾工程施工单位设计了一种小型千斤顶,采用“分组单根张拉”的方法,如3000kN锚索19根钢绞线,每组拉3根,7次张拉完;6000kN锚索37根,10次张拉完,既简化操作程序,又提高锚索受力均匀性。锚索在补偿张拉时可以用大千斤顶整体张拉(如3000kN锚索),也可继续用分组单根张拉方法(如6000kN锚索),都不会影响锚索受力的均匀性。
在小浪底工程中大规模采用的无粘结锚索具有明显的优点,其大部分钢绞线都得到防腐油剂和护套的双重保护,并且可以重复张拉。由于在施工时内锚头和钢铰线周围的水泥浆材是一次灌入的,浆材凝固后再张拉,因此减少了一道工序,提高了工效,但其价格相对较高。
在高边坡施工过程中为保证开挖与锚固同步施工,必须缩短锚索施工时间,及早对岩体施加预应力,以达到加快工程进度,确保边坡稳定的目的。为此,结合八五科技攻关,在李家峡水电站高边坡开挖过程中,成功将1000kN级预应力锚索快速锚固技术应用于工程中。室内和现场试验表明,采用N-1注浆体和Y-1型混凝土配合比可以满足1000kN级预应力锚索各项设计技术指标,而施加预应力的时间由常规的14~28d缩短到3~5d。该项成果对及时加固高边坡蠕变和松弛的岩体具有重要的现实意义,充分体现了“快速、经济、安全”的原则。
三峡永久船闸主体段高边坡工程规模之大、技术难度之高均为国内外边坡工程所罕见,其加固过程中,采取了喷混凝土、挂网锚杆、系统锚杆、打排水孔、设置排水洞、采用3000kN级预应力锚索等综合治理措施,其中,3000kN对穿锚束1924束,在国内尚属首例。系统设计3000kN级预应力对穿锚束1229束,孔深22.1~56.4m,主要分布在南北坡直立墙和中隔墩闸首及上下相邻段。南北坡直立墙布置两排,水平排距10~20m,孔距3~5m,第一排距墙顶8~10m,第二排距底板高20m左右,均于两侧山体排水洞对穿。中隔墩闸首布置3排,排距10m,孔距3.5~6.4m,第一排距墙顶10m。此外,动态设计3000kN级预应力对穿锚束695束,孔深16~66m,主要布置在中隔墩闸室和竖井部位。对穿锚束分为无粘结和有粘结两种型式,其结构主要由锚束束体和内外锚头组成。由于锚索采取对拉锚索的形式,将内锚头放在山体内的排水廊道中,因此,内锚头不再是灌浆锚固端,而是置于廊道内的墩头锚或双向施加张拉的预应力锚。这类加固方式将排水和锚固结合起来,减少了约占锚索长度1/3~1/4的内锚固段,是一种理想的加固形式。
预应力锚杆也是常见的一种加固形式,如天生桥二级水电站厂房高边坡工程中实施了减载、排水、抗滑桩等技术后,滑坡位移速度虽有明显减小,可未能完全停止。为了确保雨季在滑坡体前方的施工安全,稳定抗滑桩到滑坡体前缘的约20~40m长,10余万m3的滑坡体,决定在565m高程马道上设置300kN预应力锚杆。锚杆分两排,孔距2m、孔径90mm,孔与水平成60°夹角,用36的钢筋,共实施了152根预应力锚杆,保证了工程的安全。
三、减载、排水等措施的应用
3.1减载、压坡
在有条件的情况下,减载压坡应是优先考虑的加固措施。如天生桥二级水电站厂房高边坡稳定分析结果表明,滑坡体后缘受倾向SE的陡倾岩层影响,将向S(24°~71°)E方向滑动。该方向与滑坡前缘滑移方向有近20°~60°的夹角,将部分下滑力传至滑坡体前缘及治坡建筑物上,对滑坡整体的稳定不利,因此能有效控制后坡滑移也就能减缓整体滑坡。
在滑坡体后缘覆盖层最厚的部位,在保证施工道路布置的前提下,尽量在后缘减载。第一次减载14万余m3,至610m高程,第一次减载后,滑动速度明显降低。紧接着再减载12万余m3,至600m高程。两次减载共26万余m3,滑坡抗滑稳定安全系数提高约10%。
乌江渡水电站库区左岸岸坡距大坝约400m,有一石灰岩高悬陡坡构成的小黄崖不稳定岩体。滑坡下部软弱的页岩被库水淹没,地表上部见有多条陡倾角孔缝状张开裂隙,最大的水平延伸长度达200m,纵深切割190m。4年多的变形观测结果表明,裂隙顶部最大累计沉陷量达171.1mm,最大累计水平位移量达56.0mm,估计可能滑动的体积约50~100万m3。为保证大坝的安全,对小黄崖不稳定岩体先后进行了两次有控制的洞室大爆破,共爆破石方20.8万m3。从处理后的变形资料可以看出,已达到了削头、压脚、提高岩体稳定性的目的。
3.2排水、截水
2边坡内支撑支护类型比选
目前现场排桩已基本施工完成。由于基坑四周均为待开发地块,尤其是东侧为地铁已确定开发用地,南侧为工商银行用地,使用锚索将对周边地块的开发造成严重障碍,所以建议本基坑支护结构下部采用排桩+内支撑体系。根据基坑的平面形状和目前施工现状,对以下3种内支撑体系的布置进行了比选。
2.1对撑+角撑布置体系
(1)优点:在环境保护要求较高的情况下,利于控制墙移。(2)缺点:①支撑混凝土用量较多。②核心筒范围内的立柱桩与工程桩冲突严重,影响核心筒施工效率和施工质量。③由于十字交叉桁架与核心筒平面位置重合,核心筒地下三层以上部分的结构必须等到整个地下室地下三层施工完成,混凝土支撑拆除后方可施工,对整个工期有制约作用。
2.2圆形环梁布置体系
(1)优点:①方便挖土和主体结构施工。②支撑混凝土用量较小。(2)缺点:①由于基坑南侧和东侧地势较高,北侧和西侧地势较低,虽采取了基坑上部放坡的措施,但仍存在一定的坑周荷载不均匀的情况,对支撑体系整体稳定不利。②须等到基坑的整个环梁体系施工完成后,方可进行大面积土方开挖。③对中间环梁的施工要求较高。(3)角撑布置体系:①优点:方便挖土和主体结构施工、施工方便。②缺点:与圆形环梁布置体系相比,混凝土用量较多。由于本项目工程进度和基坑安全都必须确保,而对撑+角撑布置体系对塔楼施工进度制约太大,因此不采用;圆形环梁布置体系不仅对土方开挖进度有一定制约,而且现场地势情况不利于该体系的整体稳定,因此亦不采用。综上分析,最终选择采取角撑布置体系。
3边坡支护技术优化
3.1支撑竖向布置
原设计排桩标高为13.0m,改为内支撑后,为避免混凝土支撑与主体结构下二层板冲突,将原设计排桩标高调高0.3m,即13.3m,经初步计算分析,基坑上部采用放坡,下部排桩+一道混凝土支撑。
3.2基坑止水帷幕
根据高压旋喷桩试桩取芯效果显示,砂砾层与岩层交界面芯样不是很理想,为了保证深基坑的止水效果,确保深基坑开挖的安全性,将外排高压旋喷桩改为三轴深层水泥搅拌桩,内排高压旋喷桩保留。
3.3坑中坑支护结构
坑中坑局部加深7.05m,加深段平面尺寸26.5mx23.184m。根据地层条件,并结合核心筒桩基承台的施工统一考虑,采用放坡开挖的方式。施工顺序要求:(1)放坡后,先施工深坑结构底板及侧墙。(2)然后在深坑侧墙外侧回填土,至桩基承台底。(3)最后施工桩基承台和大基坑底板。
公路、铁路、水利等工程建设与自然环境密切相关。其工程规模大、项目多、涉及面广,土石填挖工程形成的大量土石边坡,破坏了既有植被,对当地生态环境影响较大,以往通常采用单纯的工程防护,如浆(干)砌片石、喷锚防护等,这些工程措施都导致原有植被破坏、水土流失、滑坡、边坡失稳等一系列生态环境和工程问题。国家已经十分重视工程建设中的生态建设和环境保护,国务院下达了[2000]31号文件“关于进一步推进绿色通道建设的通知”,工程建设中的生态建设、环境保护已提上议程,这对整个工程建设的可持续发展战略的实施起到了推动作用。
2.边坡生态防护现状
近十多年来人们开发出了多种既能起到良好边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术,与传统的坡面工程防护措施共同形成了边坡工程植物防护体系。
根据不同的边坡土质条件,采用不同的施工方法和施工工艺可将边坡植物防护技术分为:①人工种草护坡;②平铺草皮护坡;③液压喷播植草护坡;④土工网植草护坡;⑤OH液植草护坡;⑥行栽香根草护坡;⑦蜂巢式网格植草护坡;⑧客土植生植物护坡;⑨喷混植生植物护坡。各类边坡植物防护技术的主要作用及应用条件各不相同。
2.1人工种草护坡
人工种草护坡,是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施。多用于边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。具有施工简单、造价低兼等特点。但由于草籽播撒不均匀,草籽易被雨水冲走,种草成活率低等原因,往往达不到满意的边坡防护效果,而造成坡面冲沟,表土流失等边坡病害,导致大量的边坡病害整治、修复工程,使得该技术近年应用较少。
2.2平铺草皮护坡
平铺草皮护坡,是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。具有施工简单、工程造价较低等特点。适用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程,是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一,但由于施工后期养护管理困难,平铺草皮易被冲走,且成活率低,工程质量往往难以保证,达不到满意的边坡防护效果,而造成坡面冲沟,表土流失、坍滑等边坡病害,导致大量的边坡病害整治、修复工程。近年来,由于草皮来源紧张,使得平铺草皮护坡的作用逐渐受到了限制。
2.3液压喷播植草护坡
液压喷播植草护坡,是国外近十多年新开发的一项边坡植物防护措施,是交草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂上、色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀,通过机械加压喷射到边坡坡面而完成植草施工的。其特点是:①施工简单、速度快;②施工质量高,草籽喷播均匀发芽快、整齐一致;③防护效果好,正常情况下,喷播一个月后坡面植物覆盖率可达70%以上,二个月后形成防护、绿化功能;④适用性广;⑤工程造价低。目前,国内液压喷播植草护坡在公路、铁路、城市建设等部门边坡防护与绿化工程中使用较多。
2.4土工网植草护坡
土工网植草护坡,是国外近十多年新开发的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡植物防护措施。该技术所用土工网是一种边坡防护新材料,是通过特殊工艺生产的三维立体网,不仅具有加固边坡的功能,在播种初期还起到防止冲刷、保持土壤以利草籽发芽、生长的作用随着植物生长、成熟,坡面逐渐被植物覆盖,这样植物与土工网就共同对边坡起到了长期防护,绿化作用,土工网植草护坡能承受4m/s以上流速的水流冲刷,在一定条件下可替代浆(干)砌片石护坡。目前,国内土工网植草护坡在公路、堤坝边坡防护工程中使用较多,铁路部门相对较少。
2.5OH液植草护坡
该项技术是国外近十多年新开发的一项边坡化学植草防护措施。它是通过专用机械,将新型化工产品HYCEL_OH液用水按一定比例稀释后和草籽一起喷洒于坡面,使之在极短时间内硬化,而将边坡表土固结成弹性固体薄膜,达到植草初期边坡防护目的,3~6个月后其弹性固体薄膜开始逐渐分解,此时草种已发芽、生长成熟,根深叶茂的植物已能独立起到边坡防护、绿化双重效果,具有施工简单、迅速,不需后期养护,边坡防护、绿化效果好等特点。尽管OH液植草护坡具有理想的边坡防护、绿化效果,但由于该技术所用的这种HYCEL_OH液还末能实现国产化,使得其工程造价较高综合造价达40元/m2左右,故目前还无法推广应用。只是在京九铁路等个别工点进行了尝试性试验。
2.6行栽香根草护坡
香根草是近十多年才被人们“重新发现”的一种禾本科植物,具有长势挺立,在3~4月内可长成茂密的活篱笆;根系发达、粗壮,一年内一般可深入地下2~3m;根系抗拉强度大,达75MPa,耐旱、耐涝、耐火、耐贫瘠、抗病虫、适应能力极强等特点。行栽香根草护坡就是在土质边坡上行栽香根草进行边坡防护的一种工程措施,该技术充分利用了香根草的优良特征,具有显著增强边坡稳定性和理想的固土护坡功能,大有取代传统片石护坡之趋势。目前国内应用较少,还有待于在公路、铁路、堤坝、城市建设等边坡防护工程中进一步试验推广。
2.7蜂巢式网格植草护坡
蜂巢式网格植草护坡,是一项类似于干砌片石护坡的边坡防护技术。是在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后,在网格内铺填种植土,再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可在预制场批量生产,其受力结构合理,拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流,减缓水流速度,防止坡面冲刷,保护草皮生长。这种护坡施工简单,外观齐整,造型美观大方,具有边坡防护、绿化双重效果,工程造价适中,略高于浆砌片石骨架护坡,该技术多用于填方边坡的防护。
2.8客土植生植物护坡
客土植生植物护坡,是在边坡坡面上挂网机械喷填(或人工铺设)一定厚度适宜植物生长的土壤或基质(客土)和种子的边坡植物防护措施。该技术的特点是可根据地质和气候条件进行基质和种子配方,从而具有广泛的适应性,多用于普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡。由于客土可以由机械拌和,挂网实施容易,因此施工的机械化程度高,速度快,无论从效率和成本上都比浆砌片石和挂网喷砼防护要优越,而且植被防护效果良好,基本不需要养护即可维持植物的正常生长。该技术在公路边坡防护中已被大量应用,在日本等国家已经被作为边坡绿化的常规方法加以应用。
2.9喷混植生植物护坡
喷混植生植物护坡,是在稳定岩质边坡上施工短锚杆、铺挂镀锌铁丝网后,采用专用喷射机,将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上,植物依靠“基材”生长发育,形成植物护坡的施工技术,具有防护边坡、恢复植被双重作用,可以取代传统的喷锚防护、片石护坡等圬工措施。该技术使用的种植基材由种植土、混合草灌种子、有机质、肥料、团粒剂、保水剂、稳定剂、PH缓解剂和水等组成,其种植基材的配方是成功的关键,良好的配方能够达到在陡于1∶0.75的岩质边坡上既具备一定的强度保护坡面和抵抗雨水冲刷,又具有足够的空隙率和肥力以保证植物生长。该技术已广泛应用于铁路、公路、水利等各类岩石边坡绿化防护工程。
3.边坡绿化工程中的难点问题
随着边坡植物防护技术的推广应用,各类边坡植物防护技术已发展成为公路、铁路绿色通道建设中的重要组成部分,但也存在一些难点问题。
3.1边坡植草的退化
在公路、铁路等工程建设中,其边坡绿化防护上投入的资金比例较低,在低投入、低养护或无养护情况下,边坡草坪处于自生自养状态,极易退化、死亡。因为人工种植草种生长较弱、品种单一,随着时间的增长,在养分水分供应较差的边坡上都会呈现不同程度的草坡退化现象,这是一个十分突出和严重的问题,若草被退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到边坡绿化防护效果,最终可能会引起水土流失、坡面坍塌等许多不良后果。
3.2喷播时的植物种子配比与最终植物状态
在较短的时间内把开挖的边坡恢复到自然状态,施工者将面临:①植物种子的配比如何确定;②如何考虑当地自生优势群落的结构特点进行种子配比;③如何确定喷播时的植物配比与最终形成的植物群落之间的动态关系。只有对这些问题作详尽的调查研究分析,才能正确指导施工,否则边坡的植物生长将无法实现人工强制绿化向原始植物群落的顺利演替。
3.3干旱对土体很薄的坡面植物构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚、整体性好,坡体高陡,对边坡进行植物绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱、夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,如何解决边坡呈现的无土、缺水、缺肥的状态及边坡植被面临的干、热威胁,这将直接影响到边坡最终的绿化效果和生态效益。
4.边坡绿化工程可持续发展的着眼点
可持续发展,是指在人类与自然和谐的前提下,不断提高人类的生活质量和环境承载能力,满足当代人的需求又不损害对子孙后代的需求;满足一个区域或一个国家的需求面又不损害其他区域或国家的需求。根据可持续发展内涵的要求,边坡绿化工程中应着眼于与自然环境(生态系统)的协调性和环保生态功能,结合目前国内边坡绿化防护工程现状及问题,提出以下对策与建议。
4.1注重边坡生态防护的设计与资金投入
在公路、铁路设计与建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而生态功能的设计与投资力度不足,生态防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强等。应建立和加大公路、铁路边坡建设、养护和生态环境保护的专项资金,在设计上要深入细化,根据不同气候条件、不同环境、不同区域结合具体情况单独设计,注重落实边坡的生态环境保护方案。
4.2边坡植草退化的防治技术
防治边坡草被退化的重要措施就是乔灌草相结合,尽量模拟出当地的植物群落结构,走向本地化。实际上国外已经开始流行以乔灌木为主的绿化方式。天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用草灌结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将草种和灌木树种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建乔灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。植物种子的选择及配置应走本地化的道路,以地带性植被、乡土植物为基调,适当引进适于本地生长条件的野生植物和外地植物。同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、豆科植物与非豆科植物的结合,还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物,这样才能使植物更能适应当地气候与自然植被融为一体,建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强的立体生态群落。
4.3积极引进开发边坡生态防护新技术
边坡绿化工程中的难点问题,是对边坡生态防护可持续发展和环境科学技术的挑战,边坡生态防护技术涉及到工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须不断在这些理论领域有所突破,积极引进开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术和工程施工经验,注重国际和行业间的技术交流与合作。总之,提高边坡生态防护技术的科技含量,是边坡绿化防护工程成败的重要环节。
目前在边坡绿化防护工程中,液压喷播、客土喷播、喷混植生是具有典型生态防护施工技术;在边坡绿化养护工程中,滴灌、渗灌、注水根灌、插管根灌、膜孔灌等是具有节约水资源、提高成活率、促进草灌木植物生长的灌溉技术;在土壤肥力方面,ABT生根粉、菌根菌、农菌及各种微生物肥料的应用,具有促进植物生根、生长和发育,提高植物的生理机能和抗逆性。在这些新技术的应用过程中,还有许多问题和工艺需要探讨、改进,使其成本更低、操作更为简单、效果更好。随着边坡生态防护各项科研技术的不断深入,其各项新技术新工艺的应用将日趋完善和成熟。
5.结论
①在边坡植物绿化防护施工措施中,根据目前的国情、机械化施工程度、适用性、经济性和质量效果比较,液压喷播、客土喷播、喷混植生是具有典型生态防护施工技术,符合边坡绿化工程可持续发展的理念,值得普遍推广应用。
1.1.1混凝土抗滑桩
所谓的抗滑桩就是指穿过滑坡体并且深入到稳定土层或者是岩层的一种柱形构件,其作用是支挡滑体的滑动力,其设置的位置一般为滑坡的前端附近,这样可以稳定边坡,将其使用在正在活动的浅层以及中层的滑坡可以发挥出较好的效果。为了使得抗滑桩防止滑坡的效果更加有效,在进行设置时应该把抗滑桩身长的三分之一至四分之一埋在滑坡面下面的完整基岩或者是稳定的土层之中,并且使用灌浆的方法使得桩以及其周围的岩土体成为一个整体,并且将其设置在滑体的前端,使其可以承受较大的压力。
1.1.2混凝土沉井
所谓的沉井就是指混凝土的一种框架结构,在其施工中一般可以分为几节来进行,而其结构的设计是依照沉井的场地布置以及受力的状态还有基坑的施工条件等多种因素共同决定的。在高边坡的工程施工中,沉井不仅具有抗滑桩的作用还具有挡土墙的作用。沉井施工包含有很多方面,如:平整场地、沉井制作以及沉井下沉和封底等,在这之中沉井施工的难点就是沉井下沉以及封底。作为沉井施工中的关键工序的沉井下沉,其质量的好坏将对工程的质量以及进度起着直接的影响,在进行沉井下沉时,应该尽可能的将土体作用在沉井外壁的摩擦阻力减少;并且应该在混凝土的强度达到百分之百是才可以开始进行挖土下沉工作;在进行下沉的过程中还需要对防偏问题进行控制,并且将及时纠偏的措施给做好。
1.1.3混凝土挡墙
混凝土挡墙是一种能够有效地防止滑坡的常用方法,其主要是凭借自身的重量来支撑滑体的下滑力,它可以与排水等一系列措施联合起来使用。它可以有效地将滑体的受力平衡从局部来进行改变,从而在一定程度上阻止滑坡体的变形延展,其具有很多的优点,诸如:结构简单、可以快速的起到稳定滑坡的作用等等。在对混凝土挡墙进行设计时,应该依照最低滑动面的形状以及位置来对挡墙基础的砌置深度进行设计,并且还要在墙后面设置相应的排水孔,使其不仅可以在挡墙上的静水压力上起到消弱的作用,还可以将墙后因积水对基础进行侵泡而导致的挡墙滑移给有效地防止。
1.2锚固技术的应用
所谓的锚固技术就是指把一种受拉杆件的一端在边坡或者地基的岩层或者是土层中固定下来,在这里受拉杆件的固定端就叫做锚固端或者是锚固段,而与工程建筑物相联结的一端,能够承受土压力、水压力以及风力对建筑物所施加的推力,使用地层的锚固里将建筑物的稳定得以维持。按其结构形式可以将锚固分为4类,这4类分别是:抗滑桩、锚洞以及喷锚支护还有预应力锚固。
1.2.1锚固洞
对锚固洞进行加固处理是对边坡的稳定进行治理的一种较为有效地措施。在进行锚固洞加固的过程之中,应该遵循一定的原则,这些原则就是:由内向外、由上到下以及循序渐进和逐层加固等等,在同一高度的结构面的锚固洞应该跳洞来进行相应的开挖施工,从而使得不利结构面上已经有的抗滑力避免得到削弱,进而对边坡的稳定造成影响。
1.2.2喷混凝土护坡
喷混凝土护坡是一种新型的混凝土施工工艺,其具有很多的优点,诸如:生产效率高、施工速度快以及可以把混凝土的运输以及浇注和捣固这三个过程结合到一起等等。因为其形成依靠一定的冲击速度,所以将其作为临时的支撑比木结构具有强度高的优点,比钢结构具有经济的优点。而将其作为永久支护时,它较之于现浇混凝土衬砌的早期其强度更高。将其与锚杆的使用相配合,能够将洞室的开挖量减少,将衬砌的厚度减薄,还可以节约水泥的用量。尤其是在进行喷混凝土施工的时候,可以不使用模板,不设立拱架,这样就可以在一定程度上将洞内的有效空间给加大,对其进行施工的时间可以紧跟开挖面来进行喷射,从而将岩石暴露风化的时间减少,对围岩的变形进行及时的控制。
1.2.3预应力锚固
所谓的预应力锚索加固就是指通过锚固在坡体的深部对岩石上的锚索进行稳定,并且把力传递到混凝土的框架上,再由框架施加一个预应力给不稳定的坡体,挤压不稳定松散的岩体,大大提高岩体将的正压力以及摩擦阻力,从而将抗滑力给加大,使得不稳定的液体发育受到一定的限制,从而达到加固边坡以及稳定坡体的效果。
1.3减载、排水等措施的应用
1.3.1减栽反压
在高边坡的加固与治理中减载反压的应用较为广泛。减载的主要目的就是将坡体的下滑力降低,但又时候仅仅减载并不能够将阻滑的作用充分发挥出来,最好是将其余反压措施结合起来,这样不仅可以将其下滑力降低,还可以将其抗滑力增加,这个措施在上陡下缓的滑坡上其效果更佳。
1.3.2表里排水
这里的水包括地表水以及地下水。排除地表水主要是对流入边坡的地表水流利用拦截以及修沟等方法进行排除,以减少地表水降低滑动力,增强高边坡的抗滑力以及稳定性。而排除地下水的方法依照地下水的深浅分为两种,分别为:浅层以及深层地下水排水工程。将地下水个排除掉,可以最大程度的将边坡岩体的地下水位降低,将深水压力减小,使边坡的稳定条件得到改善,从而将边坡的稳定性不断地提高。
前言
目前在国际上,高速公路边坡植被防护的方法有液压喷播植草护坡、喷混植生植被护坡等,但其技术始终处于研究开发阶段,而我国高速公路边坡植被防护技术开展研究的时间较晚,还不是十分成熟,近十几年来,他们主要是围绕植被护坡工程技术进行讨论,尚无或较少有人对高速公路边坡植被防护方法中存在的不足进行研究。所以,系统地介绍高速公路边坡植被防护方法和优缺点以及探索高速公路植被护坡技术的可持续发展对策就显得尤为迫切。本文通过对高速公路植被护坡方法等方面的基础研究,分析现有高速公路植被护坡方法及其存在的不足,结合研究内容提出合理的对策与建议,仅为高速公路植被护坡工程提供参考。
1、我国高速公路边坡植被防护工程中存在的问题
随着高速公路边坡植被防护技术的推广应用,在实际应用中发现也有一些不足,植被防护技术暴露出了许多问题。
1.1草坪的退化
在高速公路工程建设中,人工种植草坪在低养护或无养护情况下,极易退化、死亡, “一年一大片,两年一条线,三年一点点,四年看不见”是其形象写照。因为人工种植草种生长力较弱、品种单一,高速公路边坡的水分、养分等供应较差,在自然状态下,出现草坪退化。已竣工的广东开(平)佛(山)高速公路,云南昆曼大通道部分路段如玉(溪)元(江)高速路等边坡植草都呈现不同程度的草坡退化,这是一个十分突出和严重的问题,若草坡退化得不到解决,不仅造成重复建设、资金浪费,而且起不到生态防护效果,最终可能会引起水土流失、路面垮塌等许多不良后果。
1.2 坡面防护植物种类单一
目前,大多数高速公路护坡植物选择较单一,常常采用牧草和草坪植物导致出现黄化、裸斑、滑坡等现象,其抗侵蚀能力较差,呈现较单一的景观效果。单一的植物种类容易受到来自夏季高温、冬季严寒的限制以及植物病虫害的威胁。
1.3机械喷播时植物种子配比难以控制
在高速公路建设中,采用液压喷播的方法在较短的时间内把开挖的边坡恢复到植被覆盖状态,施工者面临的首要问题就是如何将植物种子配比到最佳状态,植物种子的比例将最终确定坡面植物的成型方式及护坡的效果。
1.4自然条件的恶劣对边坡植被构成威胁
开挖后的岩石边坡,岩石层厚,整体性好,坡体高陡,对边坡进行植被绿化后,随着时间的增长,秋冬季干旱,夏伏季炎热,土体养分逐渐流失,土壤肥力降低,这将直接影响到边坡植物的成活和生长。某些地区的夏季,即使选择高羊茅抗旱、耐热品种猎狗等作为岩石边坡的优势种,但由于高温、高湿的气候条件,使高羊茅出现了倒伏、死亡现象。灌木种子如合欢、火棘、胡枝子等在坡面的发芽、生长相当不佳,正常的发芽率不足10%。
1.5 喷播基材能否长期发挥作用
采用喷播技术对岩石边坡绿化施工后,早期会得到一定的绿化效果,但随着时间的推移,基材的养分必然会因流失或被植物吸收而损失,基材肥料的缓效性、基材的保水性也会逐渐丧失,从而难以使绿化的坡面得到长久的保护。如果该问题得不到解决,那么岩石边坡的植被绿化技术将面临巨大挑战。
2、根据存在问题给出的措施与建议
2.1 灌、草结合走本土化道路
防治边坡草坪退化的重要措施就是灌草相结合,掌握当地植物群落结构特点,走本土化道路。在国外已经开始流行以灌木为主的绿化方式,天然植被一般都是草木混生的,在较高的贫瘠土质或石质边坡上,采用灌草结合的客土喷播或喷混植生技术施工,可以将灌木树种和草种进行混播,早期以草坪防护为主,后期以灌木防护为主,构建灌草立体防护生态体系,达到恢复自然植被的目的。
2.2丰富边坡植物的多样性
在高速公路边坡植被防护过程中,首先选择灌草为主的水土保持植物作为“先锋植物”,让这些先锋植物迅速覆盖坡面,防止水土流失,使边坡坡面与周围的自然环境协调,使其与自然融为一体。在选择坡面植被时草本植物可以考虑禾本科香根草,灌木植物考虑大叶黄杨、迎春、枸杞等,植物的选择宜以乡土植物为基调,同时也应考虑浅根植物和深根植物的结合、还要尽可能配置抗逆性强的植物和水、肥、光、热利用率高的植物。建设一个具有生物多样性的稳定的、生命力强。
2.3加大科研投入,探索新的护坡植被种类
我国植物资源丰富,在植被护坡的过程中优先选择当地野生植物资源,它是在本地气候条件和环境条件下长期进化的结果,最适合当地的立地条件。但这方面的研究目前还比较少,应加强研究力度,找出适合当地立地条件的新的护坡植被。
2.4 重视边坡防护的设计,增加资金投入
在高速公路建设中,人们常将设计重点和大量资金放在它的工程功能及安全功能上,而边坡植被防护设计重视不足,植被边坡防护工程往往采取低价中标的方式,这种低投入、低质量的恶性循环,使边坡生态环境发展不够好,抗灾能力不强。鉴于这种情况,要加大高速公路边坡建设、养护资金的投入。
2.5 加强各学科之间的联系、积极探索边坡植被防护新技术
植被护坡是一门边缘学科,涉及工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科,必须加强各个学科之间的联系,并积极引进、开发新材料、新工艺及配套施工机械设备,充分吸收新的科研成果、先进技术,注重国际和行业间的技术交流与合作。在科研和实践的基础上,积极探索边坡植被防护新技术。
3、结束语
在通过分析和研究之后,笔者认为:
(1)灌木和草本二者有效的结合可以较好地防止坡面的局部水土流失,灌木植物的根系可以锚固0.75~1.5m的土壤深处,草本植物的根系在浅层土壤中错综盘结。在植被护坡的实践中发现,灌草结合具有明显的优势,他们所形成的生态群落比较稳定,护坡效果明显,所以加快人工植物群落向自然群落演替是实现边坡稳定性的必然趋势。
(2)单纯的工程措施虽然能在早期对坡面的不稳定性和侵蚀性有较好的效果,但随着时间的推移,效果越来越差;而植被护坡与此相反,开始的作用较小,随着植物生长、强度的增加,对坡面的稳定性、生态防护作用越来越明显,但植被根系的延伸使土体产生裂隙,增加了土体的渗透率。因此,工程措施与植被护坡技术相结合可以有效地发挥稳定边坡和美化环境功能,实现高速公路坡面的稳定性和景观效果的可持续性。
参考文献:
中图分类号: U412.36+6文献标识码:A 文章编号:
一.引言
近年来预应力锚索施工在高速公路高边坡工程中的应用使其可以在地质条件十分复杂的情况下发挥作用。本技术特别是适用于岩石、砂性土、砂性粘土类的高边坡加固工程。对大断层、古滑坡、破碎带等地质有着比较好的整治效果,有着明显的经济效果。也能应用在地下工程的地层加固、预支护等工程当中。本文就预应力锚索施工在高速公路高边坡防护中的具体应用作简要的分析。
二.工艺原理
当施工开挖高速公路后对自然应力产生了重大的改变,这是导致边坡失稳的最直接原因。预应力锚索的一端和工程结构物质连接,而另一端则锚固在地基的岩层或土层当中,用以承受结构物的拉拔力、上拉力以及土压力,它利用地层的锚固力作用于地梁从而使得边坡稳定。
当锚索完成注浆之后,和地基胶结在一起,此外加上局部的浆液扩散到地层裂隙当中,相应的增加了地基的摩阻系数,更加利于传递预应力锚索的抗拔力。锚索在进行张拉后,在锚索的长度值范围之内岩层挤压,大大增加了岩层板间的摩擦阻力,导致挠度和内应力变小,也增加了锚索范围值内岩体的整体抗弯压能力。相邻的锚索锥体由于压缩而相互重叠,产生一定厚度的连续压缩带,使无粘结力的碎石体能够承受相当负荷的重量,主要表现在预应力锚索的挤压加固作用。
三.预应力锚索施工技术
施工技术流程(见图1)。
四.施工技术、注意事项及相关问题处理
1.预应力锚索的施工技术
预应力锚索施工主要包括下索、钻孔、制作锚索、注浆、张拉锁定与封锚等。
下索:用人力分为多点将锚索塞入到锚孔中。
钻孔:对锚索孔的成孔需要使用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机或者土质地层专用钻机,从而确保不加水成孔,并且满足设计的孔径、钻孔角度、钻孔深度等要求。在进行施工时要确保钻孔深度比设计锚索孔长0.5m。
制作锚索:对经过认真审查而符合规范的钢绞线,应按照锚索的设计长度再加上1.5m,按照设计所要求的根数在特殊的支架上来编制锚索。对每根钢绞线进行涂防护油,并且使用外套内径值为2.0cm的PVC管来作为预应力的失效部分,对锚固段使用特定制作的紧箍件、扩张环按1m的间距来进行定位并且外裹铁网。在实施本工序过程中要严格使用止水材料或粘胶带来封堵锚同段与自由段的分界处。此外在成索的过程中一定要预先埋设注浆管。
注浆:在安放好锚索后应及时注浆,锚孔注浆采取水灰比为0.45的纯水泥浆一次性注浆与多次高压补浆来完成。在进行首次注浆时应采用水下注浆法,也就是通过注浆管从孔底开始进行注浆。将孔内残留物以及渗水排出到孔外,直到孔口溢出浆液,进而确保灌浆的质量。在完成预应力张拉后,再通过锚垫板补浆孔来进行多次的高压补浆,保证浆液对锚索完全有效的包裹。
张拉锁定:等到注浆体以及地梁混凝土达到设计的强度,用标定过的张拉设备对各锚索钢铰线实施张拉。
封锚:在完成张拉之后,在确保留有8~10cm钢绞线头外,应切除多余的部分,并进行特殊防锈处理,最后对锚端头实施封端处理。
2.施工过程中应注意的事项
由上述预应力锚索施工的工作原理能够看出,锚索预应力钢绞线按照设计要求的张拉到设计的吨位持荷是实施本防护工程措施的重点。通过结合现场的实践工作对下面几点实施严格的控制。
工序的组织安排必须要紧凑:多级边坡遵循从上至下的施工防护步骤。在安排施工方面应该精心组织,保证工序衔接的紧凑,并且在每开挖出一级边坡后,即行施工,尽量避免高边坡开挖后长期曝晒,尤其是在雨季时节。
选择钻孔机型,满足干钻作业的需要:应结合不同地质层的结构类型、深度、成孔的直径以及现场的作业条件来选择使用钻孔设备。机具在进行工作时要确保干钻,坚决杜绝在钻井中加水用以加快钻井的速度等。常见的风动干钻技术的机型有:MG50型、K2J.100型、潜孔钻机Q25―100型等。
准确进行放样孔位,做好钻井的详细记录:在已经成型并且经整修满足需要的高边坡上,按照设计的参数来准确测定放孔位置能够确保每根预应力锚索支固边坡土体的应力区间。考虑到钻孔机具在高边坡施工中所搭设的支架平台上展开工作,而满足动荷作用下的平台稳定性也是确保正常钻机、成孔角度的―个重要因素。
在施工过程中,必须要详细记录钻孔过程中的进度情况,以便在实施后续注浆时来作为参考。
匀速持压注浆:以孔口的反冒浆来作为注浆饱满的依据。同时应确保孔口补浆的到位。
地梁密实,混凝土表面力求美观、亮洁:对处在坡率l:0.5~1的边坡浇筑的地梁混凝土,施工起来尤为不便,因此在施工过程中应加强管理,保证地梁内实与外美。
做好地梁间坡面防护工作:对于已经完成预应力锚索施工的坡面,要尽快采用7.5#浆砌片石将地梁间坡面作封面,避免雨水浸蚀地梁、冲刷坡面。
3.施工过程中相关问题的处理办法
退钻困难:在施工过程中可能会遇到成孔之后出现退钻困难的情况,通常可以采取强风出渣进退转杆的方法来进行处理。
亏坡和坡面溶洞:由于边坡开挖亏坡和坡面溶洞显露在边坡上,为了确保地梁浇注紧密着张拉和边坡的需要,通常采取回填片石灌浆、填塞浇注混凝土、浆砌片石等方法来进行处理。
地质条件的变化:对于实际地质条件的变化情况,应该及时上报,专题研究解决。
下索困难:在较大裂缝部位出现下索困难或成孔经过溶洞时,应该使用长直钢管越过这些部位来过渡,再行通过钢管下索。有时也会因为保护成孔口不慎,导致落物下索的受阻,针对这种情况应该采用机原位,开钻清孔来进行解决。
注浆不满:裂缝、岩溶发育部位,按照正常注浆量孔口仍然没有出现冒浆,有时甚至会出现超设计注浆量几倍用量的情况。为此在注浆之前要依据各钻孔的记录资料加以反映,除了做好水泥用量提前供应之外,还应该通过探察钢筋,对于锚固端是采取持续不断的注浆方案来进行解决,而对自由端则可以采用下钢管套来进行注浆,从而减少超量注浆的发生。
五.结束语
锚固工程施工因为工序多,而且又多是交叉作业,因此要协调好各工序的施工场地和作业时间。每个作业组应该把责任岗位落实到每一个人,从而有利于各个工序的衔接与协调,确保工程质量和进度。预应力锚索在高速公路高边坡工程中的应用,对有效防止边坡开挖产生临空面,从而导致边坡不稳定有着十分明显的效果。
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中图分类号: U416.1+4 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着公路等级的不断提高,公路边坡失稳现象日益受到重视。为了在公路交通建设中应用可持续发展战略,在保障公路畅通的同时,应灵活采用不同的边坡失稳防护形式,延长公路的使用寿命,恢复因修建公路破坏的生态平衡,对公路边坡失稳加强认识、正确治理,把边坡失稳造成的危害降低到最低限度。
二、公路边坡失稳的因素分析
1.公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑使原有地表植被被破坏.形成大面积坡面.表土层抗蚀能力减弱.水土流失加剧.从而导致边坡失稳的机率增大。
2.水是导致路基边坡失稳破坏的重要因素。在公路日常养护管理工作中,必须充分重视路基排水工作。特别是砂性土路堤,如果水分渗入路基土体使路堤过湿.过大的含水量将严重降低其内摩擦力.降低路基强度.一旦遭遇雨水冲刷或渗透,极易形成水毁。对于粘性土来说也是如此.过大的含水量也会大大降低其粘聚力和内摩擦力,形成边坡病害。此外,如平时没有对排水设施进行定期的检查和维修.定时进行清理和疏通:汛期没有进行巡查,及时排除堵塞,保持水流的通畅:遇到小规模的滑坡没有及时进行处理等,都有可能造成大规模的边坡失稳。
3.设计中对滑坡路段岩士f生质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计坡率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
三、加强公路边坡失稳的治理技术分析
1.植物防护措施
植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
2.挡土墙与抗滑桩
挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力,防止墙后土体坍塌和增加其稳定性的建筑物。在公路工程中,可用以支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、防止水流冲刷路基,同时也常被用于处理路基边坡滑坡崩坍等路基病害。
抗滑桩是整个边坡治理过程中最为常见,也是最为有效,最为经济的边坡治理工程构筑方法之一。在笔者多年的公路施工和养护经验过程中发现,抗滑桩多是依靠锚固在边坡滑床上的桩型构筑物,在特定的情况下,当受到外力的时候,桩前土会对滑坡下滑力产生抗力,如此,可以很大程度的阻止整个滑坡的下滑。由于其操作简单,施工方便,经济合理,因而在边坡治理过程中得到了广泛的应用。
3.做好排水工作
(一)地表排水
边沟: 设置在挖方路基的路肩外测,用以汇集和排除路基范围内和流向路堆的少量地面水。排水沟: 用以引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。跌水与急流槽: 设置于需要排水、高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段。跌水的作用主要是降低流速和消减水的能量。急流槽多用于涵洞的进出水口,或在特殊情况下,截水沟流向边沟的地段。
(二)地下排水
渗沟: 渗沟对排水路基边坡下渗水、裂隙水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。支撑式渗沟: 支撑式渗沟主要设计在路基边坡体裂隙水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水富丰、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。倾斜式排水管: 在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩、土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。大孔径排水管( 沟) : 该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排除水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管( 沟) 具有较为明显效果。
4.做好边坡的施工设计工作
在进行边坡防治过程中,如果遇到一些性质十分复杂的很大规模的滑坡,一般情况下,要尽力的避开,或者是绕道。如果无法避开时候,要在综合考虑滑坡规模,治理费用等多方面的因素的基础上,做出科学合理的设计,优化设计方案。
如果是一些滑坡速度相对而言比较缓慢的滑坡,要坚持从全局出发,做出全面的防治规划,要对每期工程的治理效果都做出观测,针对其中存在的不足和缺陷采取有效的治理改进措施。针对一些滑动速度迅猛的滑坡,要启动紧急治理方案,进行迅速有效的治理。如果是一些中小型的滑坡,在治理过程中,无需避开或者是绕道,一般而言,要结合滑坡的具体情况和工程施工的方案设计,对路线位置稍微的做出合理的调整,如此,可以达到施工治理简单,经济方便的目的。
整治滑坡之前,一般应先做好临时排水系统,以减缓滑坡的发展,然后针对引起滑坡滑动的主要因素,采取相应的措施三,公路边坡治理技术根据自身几年的公路工程设计、配合施工经验来看,通过单一的防治措施很难达到预期效果。公路深路堑边坡的理治一般通过加强锚固、设置支挡、加强坡面排水等方面进行治理设计,可以得到效果的效果。
一般来说重点做坡脚加固,强化腰部即边坡中部的岩体变化处,明显地质构造面等加固措施; 同时,防止坡面地表水冲刷路基边坡,渗入边坡土体,使边坡体 C、Φ 值降低,加大土体自重,增加下滑力; 再者,若地坡体有地下水、裂隙水渗出也将对边坡稳定产生一定景影响。
四、结束语
伴随着我国交通的迅速发展,覆盖全国的交通运输网络正逐渐形成,公路工程施工规模逐渐扩大,所面临的工程施工地质地貌等自然条件也更为复杂,在公路工程施工过程中,各种类型的公路边坡失稳现象都逐渐出现,加强对边坡稳定性的定量定性分析,加强边坡失稳的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中得到了更多的关注。因而,在进行公路工程施工管理过程中,要不断完善边坡稳定性分析方式,探究边坡防治的有效措施,通过分析各种类型的边坡失稳产生的原因,采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡失稳现象的出现,提高边坡的治理水平,保证整个公路建设的质量,促进我国公路建设的健康快速发展。
参考文献:
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[2]-陆永林 山区公路边坡失稳分析与防治技术研究[期刊论文] 《建设机械技术与管理》 -2010年5期
中图分类号:U213.1 文献标识码:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一个十分重要的方面,其对公路工程的质量具有十分重要的影响。实践证明,通过加强对公路路基边坡防护的研究,可以有效地提高公路路基的施工质量,确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡的研究过程中,一定要考虑到影响边坡失稳的因素,从而对症下药,解决边坡的治理问题。因此,根据自己的多年施工经验的总结和研究,从公路路基边坡失稳的因素出发,研究边坡防护的原则以及具体的措施,希望对相关的领域的研究提供借鉴。
分析公路路基边坡防护的原则
2.1在公路路基边坡防护过程中,要坚持从工程地段的地质地貌条件出发,加强对滑坡做出科学合理的定性评价,在此过程中,再辅之以定量评价。
2.2要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中,要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析,并对各种地质地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以让工程治理更为稳定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在进行边坡防护过程中,要确保工程的安全性,实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件,做出科学合理的设计,并严格计算整个工程的安全系数。
分析公路路基边坡失稳的因素
3.1公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑是原有地表植被被破坏,形成大面积坡面,表土层抗蚀能力减弱,水土流失加剧,从而导致边坡失稳的机率增大。
3.2设计中对滑坡路段岩土性质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计破率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
分析公路路基边坡防护技术
4.1混凝土挡墙:在高边坡加固中,混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式,这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题,进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土当强的设计时,应该充分考虑滑面的形状以及位置,从而选择适合的挡墙基础砌筑深度,此外,挡墙后面应该设计必要的泄水孔,从而有效地减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。如图1
4.2锚固洞:在加固高边坡时,锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法,在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式,从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外,锚固洞自身具备一定的倾斜度,从而有效地避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
4.3植物防护措施:植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植物根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
4.3.1铺草皮:草皮要选根系发达、茎矮叶茂、生长繁殖迅速、易成活、便于种植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,严禁用泥沼地区的草皮。如边坡土不宜草皮生长,应先铺一层厚10~20cm的黏性土,当边坡坡度陡于1:2时,铺黏土前应将边坡先挖成台阶或沟槽。
铺草皮可与其他防护措施结合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在边坡上形成骨架,中间铺草皮,可防止边坡表面滑塌、草皮脱落。草皮还可以铺于窗孔式护面墙、框格防护等开孔或格内,形成综合防护。如图2
图1 图2
4.3.2植树:植树防护的边坡应较缓,最好是1:1.5或是更缓的边坡。种树宜选用与沈阳当地土壤、气候条件相适应、根系发达、枝叶茂密、生长速度快的品种。对常浸水的农村公路,应选用喜水、耐水的乔木和灌木,适合沈阳地区优先选用杨树、柳树、紫穗槐;路堑路面及路肩边缘外0.8~1.0m范围内的路堤边坡上下不一般种植乔木。
植树防护可与种草、栽花等防护措施综合应用,以获得更好的防护效果。
4.3.3种草:选用的草籽必须适应沈阳地区的土壤和气候条件。通常应选择生长快、根系发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有葡萄茎的多年生草种(三叶草、抓哏草)。当边坡土质不宜草类生长时,可以在坡面培腐植土促进草类生长。同时在路肩上也可以栽植部分花卉,对路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1大孔径排水管(沟):该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排出水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管(沟)具有较为明显效果。
4.4.2支撑式渗沟:支撑式深沟主要设计在路基边坡体裂缝水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水丰富、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。
4.4.3倾斜式排水管:在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。
4.4.4渗沟:渗沟对排水路基边坡下渗水、裂缝水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。
结束语
对于公路路基的边坡,一定要采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡的出现,加强对边坡稳定性的定量定性分析,强化对边坡的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中已得到了更多的关注。提高边坡的防护水平,既保证了整个公路建设的质量,也促进了我国公路建设健康快速的发展。
参考文献:
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中图分类号: C35 文献标识码: A
1引言
大量实例表明,在岩质边坡中,岩体发生失稳破坏的主要形式为由几组结构面和临空面切割的楔体破坏。因此,研究多结构面岩质边坡楔体稳定性问题具有重要意义[1~4]。
论文在楔体稳定分析理论的基础上,对某大型水电站边坡地质资料中的结构面信息进行统计整理,运用赤平投影分析人工边坡可能的失稳破坏模式及失稳块体的边界条件,通过采用三维极限平衡方法对可能失稳块体的计算模型进行分析,得到块体的稳定系数,对块体的稳定性进行详细评价,对类似工程提供可以借鉴的经验。
2楔体稳定分析的刚体极限平衡法
目前,三维刚体极限平衡法是岩质边坡楔形体稳定分析中应用最多的一种方法,该方法假定滑动面上剪力方向与两结构面交线平行,从而使问题静定可解。楔形体受力示意图如图1所示。楔形体由两组相交结构面(左侧结构面1、右侧结构面2,法线矢量记为,)切割边坡(坡顶面3、坡面4,法线矢量记为,)形成四面楔形体。结构面、边坡面均假定为平面。楔形体受自身重力(大小为,方向矢量记为)、结构面作用力(法向反力大小为,、切向剪力大小为,,方向矢量为交棱线矢量)、地下水压力(大小为,)及外荷载(大小为T,方向矢量为,包括表面集中力、分布力、地震力、锚固力等)作用。
图1楔形体受力示意图
已知楔体双滑面产状分别为(倾向/倾角)、,则其法线矢量为:
(1)
设双滑面交棱线的产状为,则交棱线矢量为:
(2)
根据正交性质,交线矢量垂直于双滑面法线所构成的平面,故得
(3)
(4)
建立平衡方程坐标系为,三轴正交,符合右手定则。与楔形体交棱线平行,指向前方,垂直正交于,指向下方,水平,各轴在坐标系中的单位矢量分别为:
(5)
在垂直交棱线的平面(平面)内建立平衡方程:
(6)
通过(6)式可解出结构面对楔形体的法向反力大小、。沿结构面交线的下滑力可表达为:
(7)
假定结构面切向剪力与法向反力满足Mohr~Coulomb强度准则,则楔形体安全系数可由结构面所提供的抗滑力与楔形体实际所受下滑力确定:
(8)
式中:、、、为结构面强度参数,、为滑动面面积。
3工程实例
3.1结构面特征及物理力学参数
某水电站枢纽区工程边坡地形地质条件复杂,岩体内断层、裂隙、岩脉等结构面发育,形成大量的块状、次块状结构、碎裂~块裂结构,岩体质量较差,边坡稳定主要受风化卸荷和结构面及其组合影响。该电站右岸坝顶以上边坡总高度约220m,坡向NE26°,设计开挖坡比1:0.5~1:0.7。坡体内发育有β5(F1)、γL6、γL5、β203、β202(f191)、β4(f174)、XL316-1、XL322-3、XL9-15等特定结构面,上述结构面相互组合,可能形成不稳定块体。块体稳定分析计算选取的力学参数见表1,岩体容重为26.5kN/m3。
表1结构面计算参数
3.2可能块体组合及失稳模式判断
根据右岸坝顶以上边坡结构面产状,进行赤平投影分析,得出右岸边坡可能失稳的块体组合。右岸边坡赤平投影图如图2所示,从图中可以看出,XL322-1、XL321-1、XL321-2、XL316-1等卸荷裂隙走向与开挖边坡走向小角度相交,缓倾坡外,可能形成块体失稳的底滑面;f202断层走向与边坡走向大角度相交,且倾角较陡,可能形成块体失稳的侧边界;β5、γL5、β202等岩脉陡倾坡里,可能形成后缘拉裂面,故这些结构面组合可能形成不稳定块体。典型的滑移模式为f202+γL5+XL321-1+剪断表层Ⅴ1类岩体,下文以该模式为例建模分析三维块体的稳定性。
图2右岸坝顶以上开挖边坡赤平投影图
(1、f2022、γL53、XL322-14、XL321-15、XL321-26、XL316-1 7、β5 8、β202 9、β203
10、β205 11、开挖边坡)
3.3计算模型及计算工况
采用大型分析软件Ansys建立三维块体模型,如图3所示。在结构面上施加三维水压力,查询结构面面积、扬压力以及块体体积作为程序计算前处理数据,地震荷载按0.25g的水平惯性力施加。计算工况为:
自重工况(不考虑降雨影响及地震条件);
暴雨工况(按结构面充满水考虑);
地震工况(文中按8度地震计算,水平向加速度取为0.25g)。
图3右岸坝顶以上开挖边坡三维计算模型
3.4计算成果
根据f202、γL5、XL321-1产状,建立该三组结构面组合形成的半定位块体,该块于右岸坝顶以上边坡,γL5为后缘拉裂面,f202为侧滑面,XL321-1为底滑面,考虑XL321-1前缘Ⅴ1类岩体被剪断,形成的块体如图4所示。该组合块体稳定性分析成果见表2。
图4右岸坝顶以上开挖边坡潜在失稳块体计算模型
表2右岸坝顶以上开挖边坡潜在失稳块体稳定性成果表
4结语
论文总结了三维楔体稳定性分析理论,结合某大型水电站工程边坡,整理分析该边坡结构面信息,经赤平投影分析得到了可能的失稳块体及失稳模式,并通过三维软件Ansys建立三维地质模型,根据结构面产状切割形成三维块体,可以清楚看到各软弱结构面在三维空间的展布规律,快速获取结构面面积、块体体积、块体滑移方向等几何信息,根据三维楔体稳定性分析理论编制程序快速定量判定块体在各种工况下的稳定系数,从而指导现场工作人员开挖边坡时遇到边坡失稳或可能存在失稳的迹象时,准确采取处理措施,防止边坡进一步恶化。
参考文献:
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中图分类号: U213.1+3 文献标识码: A 文章编号:
高速公路边坡包括路堑边坡和路基边坡,因对公路本身的安全性能和周围环境产生重要的影响,其生态恢复和景观的营造,成为高速公路建设中的重要内容,边坡工程防护和生态防护成为近年来研究的热点,越来越受到重视。边坡的防护、绿化与美化是高速公路建设的重要内容。单纯的工程防护既增加成本,又破坏道路景观。因此,边坡的生态防护及景观重建成为高速公路建设中的一项重要内容。
传统防护的弊端
1.1 生态景观效果差
缺乏植物覆盖的边坡一方面不利于固土护坡,破坏路基,还造成对周边地区的不利影响。另一方面,也不利于改善高速公路的景观效果,大量的岩石和混凝土不仅视觉效果差,且不利于净化环境,与高速公路快捷、舒适的特点不相协调,在一定程度上给高速公路的行车带来不安全因素。
1.2 安全稳定性差
一般情况下,高速公路设计中,由于种种原因,路基边坡开挖和防护的设计比较简单。这类设计主要缺点是,设计笼统、针对性差、防护措施简单,对通车后出现的边坡坍塌事故一般通过后续养护来处理。而高速公路作为交通运输干道,交通量大,行车速度快,路基边坡一旦出现事故,对交通运输和人民生命财产的安全影响很大。
1.3 大量工程措施使成本增高
过去,高速公路边坡防护大量采用浆砌片石等防护方式,这些防护形式大量使用石料和劳力,破坏了自然环境,造价也较高,并且随着时间的推移其防护效果逐渐降低,无自我更新能力,必须经常维护,施工难度大,对行车环境和景观环境影响也很大。
边坡生态防护方法
单纯的植被护坡方法
单纯的植被护坡方案一般造价较低,工艺简单,在条件允许的情况下,是绿化设计的首选方案。
播撒草种
最简单经济的植被护坡形式应是直接人工撒播草种,但其要求边坡坡率舒缓,覆盖土壤肥沃湿润,必须在适宜季节施工,并且从播种到成坪需要1~2个月的时间。苛刻的条件使人工撒播这种植被防护形式在高速公路建设中已很少使用。
铺设草皮
铺设草皮可以“瞬时成坪”,减弱坡面径流溅蚀,迅速发挥护坡功能,除寒冷的冬季外,其它季节都可以施工。铺设草皮各地区均可应用,也可用于强风化岩质边坡,多用于路堤边坡。坡率一般不超过1∶1. 0,局部可不陡于1∶0. 75,坡高一般不超过10 m。对于急需植被封闭坡面的边坡,采用铺设草皮是首选方法。
液压喷播植草
液压喷播植草喷射出的是含有草种的悬浊液,草种被纸浆等悬浊液包裹,还有保水剂和其它各种营养元素,能不断地供给草种发芽时所必须的养分和水分,粘合剂又能通过喷射时的压力,使草种紧紧地粘附于土壤表面,形成比较稳定的坪床面,降水时不能形成冲刷表土的径流。
挂网固定植被护坡的方法
挂网固定植被护坡主要由固定物、网(底布)和基材3部分组成。固定物(常见的有锚杆或U形钉)的作用是将网固定于坡面上,并对坡面的浅层稳定起到一定的作用;网(底布)的作用是使基材混合物依附于边坡坡面;基材提供植物生长的环境。
三维土工网垫植草
三维土工网垫是一种三维柔性材料,铺在坡面上,由于空腔的作用,能防止土坡面被雨水冲刷和维持其稳定,降低雨滴的冲击能量,阻挡坡面雨水的流失,避免径流的形成,从而有效地抵御雨水的冲刷。
土工格室植草护坡
土工格室生态护坡是土工格室与植草相结合而形成的一种新型护坡形式,由于土工格室对流水起到缓解消能作用,可促使其携带物沉淀在格室中,有效避免了草籽及幼苗被雨水冲走流失,大大提高植草覆盖率。植物根系可增加土壤透水性能,一旦遇到雨水可迅速渗透,植被的覆盖可使坡面减少雨水的直接冲击,缓冲雨水流速。
厚层基材喷射植被护坡
厚层基材喷射植被护坡(一般称为客土喷播)是目前解决岩石质边坡植草绿化最常用的技术,是采用混凝土喷射机把基材与植物种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需要防护的工程坡面上的植被防护技术。
结语
理念是灵魂,管理是关键,设计是核心,施工是保证。要树立保护、回归、融入、享受自然的理念,树立与动植物为伴、地球大家园的理念。另一方面,建设业主要加强管理,采取措施,加大投入,加大环保专业的参与和发言权,做到环保与安全、质量同等重要,取得实效。只要各参建单位和相关部门通力协作真抓实干,将高速公路项目建设环境当做家园来保护和建设,就能够将高速公路建设成为环境友好的、和谐的、可持续发展的工程。
参考文献:
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中图分类号:TV文献标识码: A
一、工程的施工准备
1.做好工程的施工安全因素剖析。就目前我国水利工程施工的情况看,边坡开挖和支护工程的施工影响的主要安全因素主要有以下几方面
(1)水利工程边坡上部岩体的结构不够稳定,导致在工程施工过程中的一些安全隐患问题,所以未来在确保下部施工安全下, 工作人员需要在施工的过程中妥善做好一定的加固处理。
(2)在边坡施工过程中,应该充分考虑到岩石各种指标和其本身的性能,必须要认真分析它的岩抗风化的能力、抗软化的能力以及硬度,还应充分考虑到强度、透水性和组成等方面指标。
(3)水利工程的岩层结构相对于水利工程高边坡在施工质量上影响也是及其重要的,必须要综合的考虑岩体节理裂隙以及发育程度和岩体结构基本分布的情况。
(4)在施工区域水文环境以及气候对于高边坡施工的影响也是巨大的。其五,施工地区本身地质地貌和坡度对于施工的质量应用也占有很重要的一部分。
(5)对于施工过程中风化作用影响,也是不容忽略重要因素之一。
2.做好工程的施工道路布置。在水利工程施工的过程中,道路布置对工程施工效率影响是非常重要的,特别是对于高边坡施工的过程,组织好工程道路,就会大大提高施工的效率。一般情况下,应该布置选择最少是两条施工的道路,左、右岸要各布置一条,如果存在临时施工工程,还应该另外新增设两条其它的线路。
二、水利工程边坡开挖施工技术的分析
1.水利工程边坡的开挖流程。就目前我国的水利工程边坡施工的情况看,通常情况下所采取的是自上而下开挖的挖掘原则和顺序,从具体流程上看,通常情况下应该按照如下的顺序进行:即表面植清除――土方来开挖――石方来开挖的原则,需要注意的是,在挖掘过程中,必须完成了上一步挖掘项目,才可以进行下面的施工。
2.水利工程边坡开挖的施工说明
(1)植被的清理
在对于边坡的施工前,必须要对其施工的地区来进行一定的清理,通常情况下,施工范围应涵盖在开挖线外五米的距离左右的位置,这样才能够避免一些杂物进入到施工的区域。
(2)土方的开挖。上文我们提到在土方开挖过程中,应该采用按照自上而下顺序来进行,这样不仅利于工程的施工区域下地表水的排水,还能够有效避免在施工的过程中因为雨水的冲刷所导致边坡施工质量的不合格。
(3)石方的开挖。在高边坡施工的过程中,石方开挖的施工主要包括内容主要是左岸坝的肩石方开挖、河床石方的开挖和右岸的坝肩石方的开挖三个部分,下文将结合实际的工作经验,逐一的进行分析。首先,左岸坝肩石方的开挖。因为左岸坝肩石方的开挖施工特点决定了该选用露天液压钻的CM351钻机与ZQ100D的潜孔钻钻孔式设备来作为主要施工的设备,并且还可根据工程实际岩体的结构来选择手风钻式作为辅助。在左岸的石方挖掘过程当中,仍旧采用的是分层方式进行, 避免因此开挖与爆破所导致岩体的结构破裂,从而所导致的工程安全方面的问题。其次便是右岸坝肩石方的开挖。一般是和左岸坝肩的石方开挖比较相似的是,在右岸坝肩石方的开挖过程当中,仍然需要采用露天液压钻的CM 351式钻机与ZQ100D的潜孔钻式设备为主,采用以手风钻式钻孔为辅原则。但是要注意的是,在石方的开挖过程中,应采用自卸车方式将挖掘出来的废料与岩碴依照相关指定线路运送至工程上游所制定弃碴的场地。
三、水利工程边坡的支护施工与技术分析
1.支护前各项准备工作
(1)在边坡支护之前,应该根据地质的条件、工艺的要求,结构的形式以及岩体暴露的时间等因素来编制施工的方案,再制定详细施工作业的指导书,并向施工的作业人员来进行交底工作。
(2)作业人员应该根据施工的作业指导书要求,及时的进行支护。
(3)在作业前,应该认真的检查施工区边坡的稳定情况,需要的时候应首先进行安全的处理。
(4)对于一些不良的地质地段临时进行支护,应结合永久性的支护来进行,即为在不拆除或是对一部分拆除临时的支护条件下,来进行永久性的支护。
2.锚喷支护的施工说明。锚喷支护在施工时应该做好以下几个方面工作:
(1)在施工前,首先应该通过现场的试验或者依工程的类比法,来确定合理锚喷支护的参数。
(2)锚喷作业机械的设备,应该布置在安全的地段。
(3)注浆器和喷射机等设备,应该在使用之前做好安全的检查工作。
(4)喷射的作业面,应该采取综合的防尘措施来降低粉尘的浓度,可以采用湿喷的混凝土。
(5)在岩石渗水比较强的一些地段,在喷射混凝土前应该设法把一些渗水集中的排出。在喷后来钻排水孔,以 防止喷层来脱落伤人。
(6)当凡锚杆孔直径如大于设计所规定数值时,就不应该安装锚杆。
(7)砂浆锚杆在灌注浆液时,应该遵守下列的规定
在作业前应该检查注浆罐、注浆管和输料管是否完好。
注浆 罐的有效容积不应该小于0.02m,耐力要不小于0.8MPa,在使用前应该进行耐压的试验。
在作业开始时,采用水或者是0.5―0.6 的水灰比纯水来泥浆的注浆罐和其管路。
注浆的工作压力应该逐渐升高。
注浆的作业应该连续进行,罐内的储料应该保持罐体容积约三分之一处左右。
喷射机、水箱、注浆器以及油泵等设备,应安装使用压力表与安全阀,在使用的过程中如果发现有破损或者是失灵时,应该立即的更换。
在施工期间应该经常的检查输料管、注浆管和喷头等管路连接的部位,如果发现有磨薄、连接不牢或击穿等现象,应该立即处理。
四、案例分析
下面便是以某水利水电工程施工的过程为例来讲述边坡的支护及开挖。
通过一定的科学分析认证而知,某工程所需要的开挖及支护的工程量相对较大,所需要进行明挖的土方量为24.62万立方米,进行明挖的石方量为6.09万立方米,所用于护坡混凝土的量为0.83万立方米,此外还需要一些不同种类的锚筋,总根数大概在0.5万。
依据水利工程施工的设计图而知这个水利工程的边坡所需要开挖最大度可以达到120米,但是在实际的施工过程当中,所需要开挖最大度是140米,这便就需要做好较为科学的计划及预算,这样才能确保施工环节顺利的进行。电站的厂房建设主要形式一般为靠近岸边地面厂房的类型,所有的厂房基本位置通常都是位于钢筋混凝土结构石坝的右岸,施工的现场大概要布置了4台水轮发电机组,发电机组的容量达880MW,根据水利工程的陡边坡的具体施工情况以及地质的特点布置爆破的实施步骤,要严格的控制爆破的技术,确保开挖的质量。边坡支护以及开挖当中的爆破技术的具体程序应该包括以这几个方面:
1.要做好网络工程的准备工作
这个工程所使用到的爆破网络一般为非电雷管孔间的并且具有微差顺序特征爆破的网络,且预裂孔起爆的时间要求在75m/s到100m/s之间,拱坝建基面的预裂孔单响药量通常在小于20kg为最佳,在离建基面30米以外的单响药量务必要控制在小于100kg,若是15米以内的就要控制在小于25kg,此外还应该考虑到质点的振动速度大小,这样才可以确保施工的质量。
2.在钻孔的时候主要所使用的为液压钻,二者的钻孔位置都要保持平衡,水平距离要控制在1m到1.5m,此外爆破孔孔底同预裂面的垂直距离要控制在大于2.5米。在通常情况下,缓冲孔的药卷直径一般要控制在50毫米左右,装药的方式通常为连续不耦合的两段式,堵塞段的长度要设置在1.0m到1.5m之间,通常线装药的密度为2.0 kg/m3到2.8kg/m3,第二段要封堵孔口,第一段要封堵中部。
3.要控制预裂孔尺寸以及爆破的标准。预裂孔一般有两种类型,其中包括着马道水平的预裂孔以及坡面的预裂孔,这两种的钻孔所使用的机械是不相同的,在尺寸方面的控制要得当。在马道的水平预裂孔的钻孔的过程当中通常要使用的机械为YT28型的手风钻,孔深一般要控制在2米左右,每一个孔间的距离要控制在小于50厘米,将孔口堵塞的深度要控制在小于0.5米。对于坡面的预裂孔来说,孔径大小通常要控制在小于90厘米,在钻孔时一般采用的是XZ-30潜孔钻,预计深度为17.28米,超深在0.5米左右,各个间的距离控制在60cm到80cm之间。
结语
边坡的开挖以及支护工程施工部分作为水利工程在施工过程中的重要一个环节,边坡的开挖和支护工程施工的质量会直接决定和影响整个水利工程的施工质量,因此,对于水利工程的高边坡开挖和支护工程施工技术的研究分析有着重要的现实意义。
参考文献