公路路堑边坡防护技术研究公路路堑边坡防护技术研究.doc

公路路堑边坡防护技术研究 中文摘要 近年,随着国家基础建设投资的增加,高等级公路建设中高边坡问题日显突出。对于岩质边坡高度大于30m,土质边坡高度大于20m就可认为是高边坡。低等级公路由于等级较低、路基较窄、开挖量小,所以高边坡不是很多,边坡防护中主要考虑边坡的稳定性,采取削坡减载、排水处理等措施,而对生态平衡、坡面侵蚀和环境等考虑较少。而高等级公路不但要满足高速行驶的功能,对边坡除了稳定性要求外,还应具有美化环境、吸收尾气、诱导视线等功能。防护的原则是:安全稳定、自然适宜、经济合理、生态平衡与景观协调。特别是在云南的公路建设中,由于地处高原,山高坡陡,高边坡问题更是随处可见, 如元江至磨黑高速公路全长147km,大于30m的边坡就多达300多处。考虑高边坡的治理和加固一方面直接影响着工程建设的质量、投资和进度,同时也影响到交付使用后公路的养护、环境保护和过往车辆、行人的安全,选择合理的边坡加固方案显得非常重要,为此,有必要对高边坡的加固技术进行探讨。 1边坡防护与加固的措施 1.1抗滑桩 抗滑桩(锚固桩)是承受侧向荷载的柱形支撑构件。通过桩身将上部承受的坡体力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,而使边坡保持平衡或稳定,抗滑桩工作原理见图1。抗滑桩从早期的木桩,到近代的钢桩和目前在边坡工程中常用的钢筋混凝土桩,断面形式有圆形和矩形,施工方法有打入、机械成孔和人工成孔等方法,结构形式有单桩、排桩、群桩、有锚桩和预应力锚索桩等。 在对抗滑桩进行设计时,抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性,同时保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出,抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性。对滑坡治理工程,抗滑桩原则布置在滑体的下部,即在滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条件较好的地方,同时也要考虑施工方便的要求。对地质条件简单的中小型滑坡,一般在滑体前缘布设一排抗滑桩,桩排方向应与滑体垂直或接近垂直;对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡,可考虑布置成两排或多排,进行分级处治,分级承担滑坡推力,也可考虑在抗滑地带集中布置2～3排、平面上呈???字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架;对滑坡推力特别大的滑坡,可考虑采用抗滑排架或群桩承台。抗滑桩的间距一般采用6～10m,当抗滑桩集中布置成2～3排排桩或排架时,排间距可采用桩截面宽度的2～3倍。桩的锚固深度是抗滑桩发挥作用的关键因素,锚固深度不足,抗滑桩不足以抵抗滑体推力,容易引起失效,锚固过深则造成工程浪费,并增加施工难度。桩的锚固深度原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向容 许抗压强度、桩基底的容许承载力来确定。根据经验,对于土层或软质岩层,锚固深度取1/3～1/2桩长比较合适,对于完整、较坚硬的岩层可 取1/4桩长。 由于抗滑桩具有迅速、安全以及能比较经济地解决一些比较困难工程的优点,因此被广泛应用于高等级公路建设中,尤其是被应用于对高路堑地段的边坡防护。抗滑桩是一种被实践证明效果较好的传统加固方式,对一些浅、中层滑坡,利用桩身嵌固在滑动面以下的稳固地层内,借以抗衡滑坡体的下滑力,这是整治滑坡比较有效的措施。但是,由于其多为悬臂梁式设置,不但受力状态不理想,而且为克服较大的弯矩作用,往往设计的断面较大、配筋率较高,造价也非常高。 1.2杆(索)技术 锚杆(索)加固技术是利用锚杆(索)将滑动体和稳固体连为一体,提高岩土体边坡的自身强度和稳定能力。 锚杆按是否预先施加应力分为预应力锚杆(索)和非预应力锚杆。非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力,锚杆处于被动受载状态,常采用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋,锚杆长度一般不超过16m,单锚设计吨位一般为100～400kN。适用于边坡坡体破碎、边坡地层软弱、易发生浅层边坡失稳的边坡防护;预应力锚杆(索)是指锚杆锚固后施加一定的外力,使锚杆处于主动受载状态,锚筋一般采用精轧螺纹钢筋(25～32)或钢绞线,锚杆长度一般不超过50m,单束锚索设计吨位一般为500～2500kN,锚杆(索)的间距一般为4～10m。适用于坡体较高、潜在破裂面位置较深、岩层边坡施工期稳定性差或土层锚固性能较差等的边坡防护。 根据工程条件目前多采用预应力锚杆(索)。为了保证边坡在施工过程中的稳定性,在软质岩高边坡地段,设计分级开挖,分级采用预应力锚杆(萦)梁加固的新型结构,即设计中采用台阶式边坡,每级边坡之间设置一定宽度(3～4m)的平台,每开挖一级边坡后先施工该级边坡的预应力锚杆(索),然后再施工钢筋混凝土地梁,待该级边坡预应力锚杆(索)在地梁上张拉后,再挖下一级边坡,锚索一般采用4215低松驰高强度钢绞线制作,钢绞线强度≥1860MPa,锚索设计张拉力为500kN,锁定在C20钢筋混凝土地梁上,锚索钻孔采用潜孔钻,锚孔内灌注4215级水泥的纯水泥浆,水泥强度