关于公路工程新型边坡防护设计研究

关于公路工程新型边坡防护设计研究

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摘要:在公路工程施工中,边坡是工程的安全隐患,如果产生滑坡,则会引起地质灾害,对工程施工造成严重影响。因此,重视边坡防护,在传统防护技术的基础上,应用新型防护技术,如格宾网防护技术,能更好的防护边坡,提升公路工程质量。

关键词:公路工程;边坡防护;新型技术

1边坡防护的设计原则

在开展边坡防护工程的设计工作时,要遵循相应的原则:首先,在基础原则方面,要坚持设计的综合性,在建筑材料选用时要考虑就近原则,尽量做到就地取材,最大程度上减少施工费用的支出,但又不能偷工减料,确保工程施工的质量。要结合施工地的实际地质及气候情况,将保养与维护工作相融合,综合考虑各种因素之后再进行边坡防护工程的设计。除此之外,还要注意对环境的保护,减少对周边自然环境的破坏和对人们生活的影响。尽量选用绿色环保的施工方法,除了保障公路的实用性和安全性之外,还能够更加美观和舒适。

2公路边坡防护技术

2.1生态防护技术

2.1.1传统绿色护坡

传统绿色护坡通常采用种草和铺草两种方式,具有施工便捷和性价比高的优势,但也受到许多无法掌握因素的影响,如气候、降水等等,不能保证植物成活的数量,还可能发生水分和土壤同时流失的情况或者形成侵蚀沟。

草籽播种。采用种草方式进行护坡施工,首先要同时满足三个条件,其一,边坡坡率要小于或者等于1:1;其二,要求边坡土质适宜植物生长;其三,边坡的坡面径流速度不能超过每秒0.6米。在确定施工方案前,一定要对现场进行勘测,同时将土壤取样检测,如果不能满足植物生长的需求,那么就需要先增加营养土垫层,厚度要求0.5-1米,保障播种的成活率。在种子的选择方面,要遵循“易播种、易成活、枝叶盛”的原则,通常根系发达的多年生草本植物更适用。草籽播种的深度要求不少于半米,撒播完成后还要保障其后期的养护及管理[1]。

(2)铺设草皮。草皮铺设防护方式通常用于土质或者已经被严重风化的岩石坡面,同样要求边坡边率不能大于1:1,同时还要求坡面径流速度要求每秒在0.6至1.8米之间才能使用。草皮的铺设方式通常有平铺、叠铺及方网络等铺设方式,无论采用哪种方式,都要求草皮的厚度要控制在0.6米至1米之间。草皮护坡比播种方式施工更为简便,防护的效果也相对更佳。

2.1.2喷播防护

喷播防护多用于一些砂与砾石混合、土与石头混合以及严重风化后的岩石等土质的边坡,同时坡率最高不能超过1:1,最低不能低于1:0.75。喷播防护施工通常包括如下两种类型:

客土喷播。客土喷播的首要任务是土壤的选用和配比,通常泥炭土是最佳选材,将其与木纤维或者纸浆混合使用,会具有非常高的附着性和保水性,选好适宜的种子之后,将其与泥浆进行混合。在进行施工作业前,要对坡面进行清理,尽可能地让作业面平整,之后再进行截/排水沟施工、铺网钉网、喷播泥浆与种子的混合物。喷播作业时,要注意客土的覆盖均匀程度及厚度,喷播完成后还要及时进行护理和保养,从而保障边坡的防护及绿化。

湿法喷播。湿法喷播又称液压喷播,将植物种子与水、营养液、土壤改良剂、保水剂等混合,通过液压喷播机进行种植,多用于土石混合坡面或者风化后的岩石坡面,要求坡率不能超过1:0.5。

2.1.3锚杆框架绿色防护

锚杆框架绿色防护的综合性较强,优点也很多(易施工、成本低、性能高、绿色环保),适宜大范围推行。在进行锚杆框架工程进行设计之前,要在作业现场进行实地勘察和试验。一定要按照要求,严格选取样本岩层做抗拉拔试验,将试验所得出的数据作为设计的依据,对原有设计进行调整,这样才能够对现场作业更具有指导意义,竣工验收时也可以此作为参考。

2.2工程防护技术

有些边坡的土质过于特殊,无法提供植物生长所提供的条件,就要人为进行抹面、喷浆、干砌片石等方法的防护施工,这几种方法同样也适用于碎石土的挖方边坡。

抹面防护:有些岩石的质地很软,极易发生风化现象,一旦风化严重,坡面的岩石会逐渐掉落,形成危险因素,这样的情况较适合采用抹面防护的方式;

喷砂浆和喷水泥混凝土防护:在软质岩石的表面进行砂将或水泥混凝土的喷铺,使其完全被覆盖,形成保护层,能够阻止坡面的持续风化。有些地区石料的供应较少,那么就可以使用现浇水泥混凝土或用预制混凝土块砌筑[2];

干砌片石防护:通常岩石之间都有较大的间隙,这也是边坡不安全的主要因素之一,如果利用水泥砂浆填满这些空隙,那么所有的砌石就能被连在一起形成一个不受风化等外界条件侵蚀的整体,从而起到对坡面的保护作用。

3公路工程新形边坡防护技术——格宾网

格宾网即格宾石笼防护网,利用类似于蜂巢形状的格宾网片制作箱笼,在箱笼中填装块石,将其用于边坡防护。因制成该防护体系的钢丝有很强抗拉强度,难以拉断,而且在填充料(石块)间还存在空隙,可良好适应变形。如果地基情况产生一定程度的变化,包括地震引起的沉降与不均匀沉降,则箱笼中的填充料(石块)在箱笼约束作用下不会产生外泄,通过自行调整,达到新平衡;此外,由于箱笼属于典型的柔性结构,所以在边坡的表面会产生小幅度变异,但并不会产生裂缝,所以能很好的保证防护体完整性。

临吉高速公路是国家高速公路网青岛至兰州公路的重要区段,此工程项目中,有部分路段的施工地点为黄土高原地带。由于地质的特殊性,边坡路垫所采用的材料多为被风化的砂岩和一些松散的碎石,路垫最高位置将近80m,深挖的总数约1.04km。在对边坡进行防护时,就需要多种方式混合施工。根据其实际情况,主要采用了三维网种草、砌片石和格宾网三种方法,约需要设计近14万平方米的格宾网。以下就对较为新型的格宾网防护方式进行相应的分析。

格宾网和锚杆是格宾网防护的两个组成部分。锚杆材料是螺纹钢筋,以梅花形方式布置,间距2米、孔深2.2米,封闭锚杆头及锚固选用水泥砂浆(配合比为1:3);锚杆材料为钢筋。格宾网的钢丝搭接长度一般控制在50厘米,且在中心位置固定锚杆;网格尺寸要控制在10×12厘米,其抗拉强度要大于400MPa,直径低于2.6毫米,钢丝网线要符合标准;钢丝保护膜的伸长率要大于240%,抗拉强度要大于26MPa。

3.1施工准备

开工前,深入分析并了解设计文件,以施工方案为依据,切实做好技术交底工作。

充分考虑当地水文气象资料,结合现场的实际情况,对施工计划进行合理安排,如进度计划与材料计划,保证施工能够顺利进行。

切实做好技术准备,进行场地平整与硬化处理,落实所有临时设施建设。

施工基面上的测量精度应达到下列要求:位置误差不得超过±30~±40mm,高程误差不得超过±30mm,平整度误差不得超过±30mm。

在施工中,对所有高程控制点进行保护,同时定期予以检测和校正。

3.2施工材料

箱笼采用热镀锌低碳钢丝,在外部涂以保护膜,其材质应满足现行标准的要求。

采用专门的机械将钢丝制成网片,保证网片的抗拉性能及稳固性。

网片上的网孔应保持均匀,防止扭曲变形,孔径误差应控制在设计值的5%以内。

网片所有力学指标及耐腐蚀性都应满足设计要求,使用前予以检查确认。

网孔的尺寸分为两种,即100×120mm与60×80mm。

填充料以耐风化且质地坚固的块石为主,箱笼中块石的规格应满足以下要求:脚槽宾格网中的块石,其粒径需在20~50cm范围内,块石的质量应达到5kg以上,且质量在30kg以上的块石数量不能少于70%。

箱笼中的块石,应有不少于80%的部分不小于网片的孔径,同时符合设计提出的粒径要求。

3.3土工布铺设

(1)材料要求。材料入场后进行抽样检测,确认合格后方可使用,若不合格则应退回厂家,不得在施工中使用。施工采用无纺土工布,重量不少于300g/m2,渗透系数不低于1.0×10-3cm/s,经、纬抗拉强度应分别达到14kN/m与12kN/m。

(2)铺设施工。铺设土工布之前,对边坡进行削坡处理与夯实,由人工进行清理,在测量的同时进行整修,使其达到设计要求,完成修整的边坡不能有坑洼不平处。此外,在施工前,还要对边坡表面进行全面检查,确认是否存在尖锐物和杂草,若存在必须清理,否则将使土工布受损。径向与堤轴线保持垂直进行铺设,两块土工布之间应保持40cm的相互搭接。在铺设施工前,进行削坡与夯实处理,保证铺设的平整性,不得有折叠与褶皱。但削坡不可过多,以免堤身遭到雨水的直接冲刷。在铺设土工布的同时,用土进行覆盖,避免土工布长期直接暴露而老化损坏。此外,铺设长度不能太长,应有目的性和计划性的进行分段铺设,每铺完一段,填埋一段。

3.4格宾石笼网的安装

(1)基本规定。采用完成防腐处理后的钢丝由专门机械制成钢丝网,得到满足要求的构件。在长度方向上按1m的间隔设置独立单元,要求一次性制作完成,除盖板以后,其他板块均由连续网面构成,不可采用独立的双层折叠网面通过绞合在底板上作为双隔板。对钢丝进行防腐处理,其黏附力应达到以下要求,用手摩擦后,不会产生开裂与剥落。网面的抗拉强度不能低于30kN/m,满足现行标准的要求。

(2)箱笼组装。①箱笼组砌体所在平面位置应满足设计要求;箱笼中层间砌体必须保持横纵交错且上下联结,不得产生通缝;在每层箱笼当中,都应布置“丁”字形箱体。②网身和间隔网之间必须呈直角,通过绑扎后,形成截面为长方形的组合箱笼;采用与网线材质完全相同的钢丝作为绑扎线;每一道绑扎都应为双股线,且将其完全绞紧;网片交接位置上的绑扎道数,必须满足下列要求:其一,网身和间隔网的四个交角都需进行绑扎;其二,网身和间隔网的交接位置,按10cm的间隔进行绑扎;其三,网身和间隔网之间的框边,应用组合线进行联结。③箱笼之间的绑扎应满足以下基本要求:其一,相邻两个箱笼组的四个交角都需进行绑扎;其二,相邻两个箱笼组的折线处,应按10cm的间隔进行绑扎;其三,相邻两个箱笼组上的网片,应按2处/m2进行绑扎,将处于下方的箱笼连接成一体[3]。

(3)填充料施工。①箱笼中的填充料,其规格与质量都应满足设计和规范的要求。同时要均匀地向箱笼中进行投料,因单格箱笼无法一次性投满,故应进行辅助投料;②在填充料施工中,应对每层的投料厚度进行严格控制,一般不能超过30cm,当箱笼的高度为1m时,应分成四层进行填充料。③箱笼顶部的块石应略高出顶部表面,同时应达到密实,在块石的空隙中填充小碎石;对于直接外露的块石,应用人工或者设备将其整平,确保块石之间良好搭接。

(4)封盖施工。①封盖施工应在箱笼顶部的块石完全平整后进行。②先用封盖夹对每端的结点进行固定后,将其绑扎紧固;在封盖和箱笼边框之间的相交线上,按照10cm的间隔进行绑扎。③一层箱笼施工结束后,将墙后填充料填充到和箱笼保持相平。

3.5质量控制

(1)基本规定。①构建并严格实行质量保证体系,开展全面质量管理工作。②确保检测成果及材料抽检资料的准确性与真实性,禁止伪造与舍弃。对质量检测记录进行妥善保存,不得涂改与销毁。③对护底质量进行检查时,应综合考虑内在质量与外观质量。④选择的检测部位必须具有一定代表性,并且要保证均匀分布,不可随意选择。⑤会同项目建设单位、监理单位进行隐蔽工程验收,确认合格后,进入下一道工序。

(2)材料质量控制。网片规格质量需要对以下内容进行检查:材料物理化学性能与力学指标;孔径;外涂膜的质量情况。填充料规格与质量需要对以下内容进行检查:块石质量;块石粒径。

(3)施工质量控制。①对箱笼尺寸进行抽查,确认是否满足以下要求:高度偏差不得超过±5%;宽度偏差不得超过±3%;长度偏差不得超过±3%。②对填充料施工进行检查,确认是否满足以上技术要求。③成形后,对网面的平整度进行抽查,确认是否达到偏差不超过5cm的要求。

结语:

在公路工程中必须重视边坡防护工作,应用新型的边坡防护技术,确保施工质量。格宾网是一项技术可行、经济合理、效果显著的公路边坡防护技术,在公路工程施工中表现出良好的应用及推广趋势。为保证施工质量与防护效果,应切实做好施工控制,严格每一个施工环节,从而达到预期的边坡防护效果。

参考文献:

[1]王毅.新型防护技术在黄土公路边坡中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2011(7):344-345.

[2]舒平.公路边坡生态防护施工技术[J].黑龙江交通科技,2018,41(11):58+60.

[3]王继平.公路工程新型边坡防护技术研究[J/OL].交通世界,2018(27):

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