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边坡稳定、坡面冲刷轻微的路堤或路堑边坡,一般要求边坡坡度不陡于1:1,边坡坡面水径流速度不超过0.6m/s,长期浸水边坡不适用。
2.1.2种植方式
根据施工方法不同,有以下几种方式:
(1)种子撒播法:适用于边坡土质较软,厚度在25mm以下的沙性土,23mm以下的粘性土,以及边坡缓于1:1的情况。
(2)喷播法:适用于砾间有砂的砾质土,或厚度在25mm以下的砂质土,厚度在23mm以下的粘性土、亚粘土土坡,或当厚度在25mm以上的硬质土时,在常降暴雨地区,则与铺席工程并用。
(3)客土喷播法[5]:客土喷播技术是一种改善边坡植生环境,促进植物生长,从而在普通条件下无法绿化或绿化效果差的边坡上实现立体绿化、恢复自然植被的新技术。客土喷播法具有广泛的适应性,土质或岩质边坡都适用。
(4)点穴、挖沟法
方法:点穴法是在边坡上用钻具挖掘直径5~8cm、深10~15cm的洞,每平方米约8~12个,将固体肥料等防入,用土、砂等将洞埋住后,再种种子。挖沟法是在边坡大致按水平间隔50cm左右,挖掘10~15cm深的沟,放入肥料后,撒播种子。
适用于:公路两侧的绿化用地立地条件较差的情况,如硬质土或花岗岩风化砂土挖方边坡。
2.2 铺草皮
2.2.1适用条件
各种土质边坡,特别是坡面冲刷比较严重、边坡较陡(可达60°),径流速度达0.6m/s时。
2.2.2铺草皮的方式
平铺、水平叠铺、垂直坡面或与坡面成一半破脚的倾斜叠置,以及采用片石等铺砌成方格或拱形边框、方格内铺草皮等。
2.3 植树
适用于:各种土质边坡和风化极严重的岩石边坡,边坡坡度不陡于1:1.5,在路基边坡和漫水河滩上种植植物,对于加固路基与防护河岸收到良好的效果。可以降低水流速,种在河滩上可促使泥沙淤积,防止水流直接冲刷路堤。植树最好与植草相结合。高等级公路边坡上严禁种乔木。
3 柔性支护
3.1 三维植被网[6]
三维植被网又称防侵蚀网,以热塑树脂为原料。结构分为上下两层,上层为一个经双面拉伸的高模量基础层,强度足以防止植被网的变形,并能有效防止水土流失,下层是一层弹性的、规则的、凹凸不平的网包组成。
3.1.1作用机理:
三维植被网是由多层塑料凹凸网和高强度平网复合而成的立体网结构。面层外观凹凸不平。材质疏松柔韧,留有90%以上的空间可填充土壤及沙粒,将草籽及表层土壤牢牢护在立体网中间。
3.1.2特点
① 固土效果极好。实验证明:在草皮形成之前,当坡度为45度时,三维植被网的固土阻滞率高达97.5%。即使坡面角达到90°时,三维植被网仍可保留阻滞住60%的土壤。
② 抗冲刷能力强。三维网垫及植物根系可起到浅层加筋的作用,这种复合体系具有及强的抗冲刷能力,能够达到有效防护边坡的目的。
③ 网垫原材料采用聚乙烯,无毒且化学性质稳定可靠,埋在地下寿命可达50年以上,即使暴露在阳光下寿命也长达10多年。
④ 草种采用混合草种,生长成坪快;抗逆性强、耐贫瘠、耐粗放式管理等。
3.1.3适用条件
设计稳定的土质和岩质边坡,特别是土质贫瘠的边坡和土石混填的边坡可以起到固土防冲并改善植草质量的良好效果。
3.2 钢绳网主动防护[9]
通过锚杆和支撑绳以固定方式将钢绳网盖在坡面上。
作用机理为通过固定在锚杆或支撑绳上并施以一定预张拉的钢绳网,以及在用作风化剥落、溜塌或坍落防护中抑制细小颗粒、洒落或土体流失时铺以金属网或土工格栅,对整个边坡形成连续支撑。其预张拉作业使系统紧贴坡面形成了局部岩坡或土体移动或发生细小位移后将其裹缚于原位附近的预应力,从而实现其主动防护的功能。其系统作用原理类似喷锚支护等层面防护体系。然其柔性特征能使系统将局部体中下滑力向四周均匀传递以充分发挥整个系统的防护能力,从而使系统能承受较大的下滑力,同时它与三维植被网一样与植物配套实现植物防护,使植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体,实现最佳边坡防护和环保。
3.3钢绳网被动防护
该方法是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网,由钢绳网、固定系统、减压环和钢柱四部分组成。
3.3.1.适用条件
岩体交互发育、坡面整体性差,有岩崩可能的高路堑边坡。
3.3.2作用机理
当落石冲击拦石网时,其冲击力通过网的柔性得以首先消散,并将剩余荷载从冲击点向绳网系统周边逐级加载,最终传到锚固基岩和地层,且由锚杆及其基础承受的最终剩余荷载以达很小的程度。
4综合防护
4.1岩质边坡绿化喷播技术[8]
绿化喷播技术,其核心是在岩质坡面营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。它利用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、水泥等混合干料加水后喷射到岩面上,由于水泥的粘结作用,上述混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体。一定程度的硬化使种植免遭冲蚀,而空隙内填有种子、土壤、保水材料等,空隙既是种植基质的填充空间,又是植物根系的生长空间。
4.1.1适用条件
不仅适用于所有开挖后的岩体边坡,而且对于岩堆、软岩、碎裂岩、散体岩、极酸性土岩以及挡土墙、护面墙、混凝土结构边坡等不宜绿化的恶劣环境。
4.1.2施工方法
①修整边坡
在高速公路边坡支护工程中,坡面比较平整,一般只需清除表面杂物即可。如有非常凹凸的地方须进行处理。
②锚杆、挂网
先在坡面上打孔,然后将机编网开卷铺挂在坡面上,再用锚杆或锚钉固定。对于坡度较小(>1:1)、岩体结构稳定的边坡,或已做拱架的陡坡,可不挂网,面向岩面直接喷射混合好的材料。
③喷混
材料按比例混合后利用特制喷混机械将混合物加水及PH缓冲剂后喷射到岩面上。喷射分两次进行,首先喷射不含种子的混合料,喷射厚度7~8cm,紧接着第二次喷射含有种子的混合料,喷射厚度2~3cm。喷射混合材料平均厚度10cm,变幅为3~15cm。
④覆盖
可在喷射后覆盖无纺布、草帘、遮荫网、稻草等保湿及防止雨水冲刷。
⑤养护
喷播后如未下雨则需每天浇水保持土壤湿润。一般7天左右发芽,一个月成坪,两个月覆盖率达90%以上,成坪后可逐渐减少浇水次数。
4.2框格护坡
4.2.1适用条件:
风化较严重的岩质边坡和坡面稳定的较高土质边坡。
4.2.2框格形式选择
框格护坡可选用菱形框格、六边形框格、主从式框格等
3.构造要求:
①框格内植草,通常采用借土喷播法或植草皮等方法。
② 框格形式主要有正方形、菱形、拱形、主肋加斜向横肋或波浪形横肋以及几种几何图形组合等形式,框格及横肋宽0.4~0.6m,主肋宽一般1m左右,框格间距2.5~3.5m
③ 应根据情况设置固定桩或锚固筋固定。
5.1.1土方的边坡用(边坡坡度、 坡度系数 )表示。
3影响因素编辑影响边坡工程稳定性因素有很多,具体可分为内在因素和外在因素进行分析。组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等:外部因素包括:振动作用、气候条件、风化作用、坡体植被、人类工程活动等。
内部因素地层与岩性
地层与岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素,也是研究边坡稳定性的重要依据,因此,地层岩性的差异往往是影响边坡稳定的主要因素。不同地层不同岩性各有其常见的变形破坏形式,古老的泥质变质岩系,如千枚岩、片岩等地层,都属于易滑地层,在这些地层形成的边坡,其稳定性必然较差。
岩性对边坡的变形破坏也有直接影响。所谓岩性是指组成岩石的物理、化学、水理和力学性质、这些性质的变化或改变,在一定程度上影响着边坡的稳定。[1]
地质构造和地应力
地质构造主要指区域构造特点、边坡地质的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区域新构造运动活动特点等。它对边坡岩体的稳定,特别是对岩质边坡稳定性的影响十分显著。在区域构造比较复杂的地区,边坡的稳定性较差。例如、在我国西南地区的横断山脉地段、金沙江地区的深切峡谷、边坡的崩塌体、滑动体极其发育,常出现超大型滑坡及滑坡群,滑坡、崩塌、泥石流等新老堆积物到处可见。
地应力是控制边坡岩体节理发育裂隙扩展以及边坡变形特征的重要因素。此外,地应力还可直接引起边坡岩体的变形甚至破坏。在实际公路工程建设中,由于开挖使得坑壁出现临空,引起应力释放,使基坑人工边坡内的地应力重新调整,引起基坑边坡岩休的软弱夹层产生位移,使岩体沿层面发生错位,急剧变形期达3个月之久,平均每月变形约20mm,而岩体的位移错动方向和实测最大主应力方向相同,但不受岩层倾向控制,甚不沿与岩层倾向相反的方位错动。现场实测最大平应力为3Mpa,其值远大于由重力引起的水平分力,因此分析稳定性时需要对其进行分析和判断。
岩体结构
在岩体强度及其稳定性的研究中,证实了岩体中的断层、层理、节理和片理是边坡稳定性的控制因素。所以,结构面被认为是特别重要的影响因素,结构面强度比岩石本身强度低很多,根据岩块强度计算稳定的岩体边坡可以高达数百米,然而岩体内含有不利方位的结构面时,高度不大的边坡也可能发生破坏。其根本原因就在于岩体中有结构面存在,降低了岩体的整体强度,增大了岩体的变形性和流变性,形成岩体的不均匀性和非连续性。大量边坡的失事证明:一个或多个结构面组合边界的剪切滑移、张拉破坏和错动变形是造成边坡岩体失稳的主要原因。
从边坡稳定性考虑,要特别研究岩体结构面的下列主要特征,即:结构面的成因类型、结构面的组数和数量、结构面连续性及其间距、结构面的起伏度及粗糙度、结构面表面结合状态及充填物、结构面状况及其与边坡临空面的关系等。这些特征及其组合将对边坡稳定状态、可能的滑落类型、岩体强度等起着重要的影响。
原生结构面:为成岩阶段形成的结构面,按成岩作用可分为沉积结构面,火成结构面和变质结构面;构造结构面:是在地质构造运动中受构造应力作用所产生的破裂面和裂隙带;次生结构面:是在原生结构面的基础上,因风化、地下水和卸荷作用,使原有的结构面规模加大以及性质改变的结果。不同成因的结构面对边坡稳定性的影响程度也不同,一般来说,构造结构面是影响最大的,其次是次生结构面。