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摘要:随着人口不断的增长以及人类活动范围的不断扩展,人类活动涉及到的空间不断延伸,边坡的工程也越来越多,边坡稳定性问题也变得越来越突出。每年的各类滑坡、边坡失稳事件都导致大量的人员伤亡及巨额的经济损失,因此边坡稳定性治理一直是工程界关注的焦点。本文讨论岩土工程中边坡的稳定性治理的问题,边坡稳定性受到多方面的因素影响,目前工程常用的技术除了锚杆加固、挡土墙等措施外,利用透水混凝土等一类的特殊结构进行边坡处理也收获了一定的成效。
关键词:岩土;边坡治理;不稳定性;滑坡
1前言
我国国土面积辽阔,广阔的地域也包含了复杂的地质条件,这就使得一些工程不可避免的遇到边坡这一工程的处理。边坡失稳引发的滑坡、崩塌等地质灾害对人员生命安全以及财产威胁巨大,每年的各类滑坡、边坡失稳事件都导致大量的人员伤亡及巨额的经济损失,每年由于各类地质灾害死亡的人员约 1000 人,损失在200亿元以上,如2015年浙江丽水山体滑坡事故滑坡土方量达到30多万方,造成38人遇难,2016年遂昌山体滑坡灾害造成19人遇难,2018年12月深圳山体滑坡造成73人死亡、4人失踪,直接经济损失人民币8.8亿余元。各种迹象都表明,如今边坡问题已经严重影响到我国的经济发展的阻碍之一,加大对地质灾害的预防和治理强度是我国工程界面临的普遍性问题。
2边坡的治理技术
边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体,是广泛分布于地表的一种地貌景观,在公路、铁路等交通设施的建设、水电工程、土坝工程中均存在大量的边坡。边坡的工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安全,同时也边坡稳定也受到多方面因素的影响。边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为落石、错落、倾倒、滑塌、坍塌、崩塌。地震因素、气候作用、风化作用、地貌因数、水文地质条件、岩层的构造与结构、岩土性质都会产生一定的影响。
2.1边坡的破坏表现
崩塌:由于客观因素如重力和外力因素引发边坡上的巨大岩体和土体向下崩落,崩塌中的土体或者岩体在互相撞击的作用下发生跳跃、翻滚最后达到坡脚处,这一过程中边坡的岩体结构会发生较大的变形破坏。
坍塌:坍塌是上层的岩体或是长期风化堆积层的岩体在裂隙水作用下,或是被雨水冲刷和人工开挖导致的土体松动,强度下降,进而逐层塌落变形,这一破坏形式是最为常见的一种,知道岩土体自身能形成稳定角时,边坡才会保持稳定。
滑塌:滑塌是指在外力的作用下,边坡上的土体沿着坡度方向在结构内部重新形成了新的滑动面,因而边坡土体以整体形式发生水平滑移,这一表现形式和滑坡相似,也是在内部的滑动面上发生滑动。
倾倒:倾倒是由于外力作用或者是岩体的卸载回弹作用使得岩体底部某点发生临空方向倾倒,这一破坏性形式会引发崩塌或者滑塌,也可以停止在倾倒的变形阶段。
错落:错落是因坡脚受冲刷或人工开挖和震动影响,下伏软弱层不足以承受上部岩体压力而被压缩,引起坡体以垂直下错为主的变形现象。
落石:落石,是指破碎且节理裂隙发育硬质岩斜坡,软、硬岩土层和断层破碎影响带岩块逐渐松动、坠落现象,及大型危岩倒塌、坠落,统称危崖落石。
2.2挡土墙
重力式挡土墙是依靠墙体自身重力来抵挡土体的侧压力,从而保障边坡的稳定性,优势在于材料来源广泛、施工的时候快捷简便、具有一定的经济效益,因而重力式挡土墙的应用也是最为广泛的。但是重力式挡土墙的使用也有一定的局限性,其本质是依赖于自重应力,因而体积和重量上较大,因而不适用于软弱土层中,因为基础得承载力要求较高,此外,墙体的高度较高的情况下,其材料消耗较大,因而经济性大打折扣,只有在地基承载力较好,墙高不大,并且石材材料取材又较为方便时,可以首先选择重力式挡墙。重力式挡土墙内部都是不配结构钢筋的,只是在局部小范围配上少量钢筋,当高度在六米以下,并且地质条件较好,开挖对周边影响较小时,其经济性十分显著。
2.3喷锚支护
喷锚支护是利用高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用来对岩层进行加固作用,形成一定的保护结构。喷锚支护分为永久性支护和临时性支护两种结构形式。在洞室开挖后及时的进行喷锚支护,可以使围岩之间的联系更为紧密,同时具有较好的柔性,并且物理性质较好,可以封闭节理,侵入围岩裂,加固结构面和层面,进而提升整个土体结构的承载能力,调整围岩内部的盈利分布,控制变形和裂缝的进一步扩大发展。
2.4壁板式支护
壁板式一般由钢筋混凝土板和楔缝式锚杆组成,锚杆是锚杆挡土墙的主要受力构件,锚孔内放置钢筋或钢束后,灌注水泥砂浆使其锚固于稳定地层,具有足够的抗拔力。挡土板可采用柄形板、矩形板和空心板。这一支护形式多用于建筑类的深基坑边坡工程。
2.5植物防护措施
随着城市化进展水平的不断提高,人们愈来愈意识到环境保的护重要性,要求边坡防护工程不但要考虑其稳固性还要与周围环境协调,以达到恢复生态环境和美化主体建筑的效果。边坡防护工程建设愈来愈重视景观效应,强调生态环保。传统的护坡技术(如:挡土墙支护、排桩式锚杆挡墙支护、锚喷支护等)往往单纯从力学角度出发,主要解决边坡的稳定性问题。为了减轻坡面初期的不稳定性和抗侵蚀,传统护坡往往常采用石料和混凝土挡墙和护面措施;这样虽然对于防止坡体水土流水和岩石边坡进一步风化具有良好的作用,但显然难以满足边坡的生态环境评估和相应的景观要求。传统护坡往往考虑的是坡体的安全性和稳定性而忽视了构造边坡对原有生态环境的多样性,被破坏了的植被很难得以恢复平衡,生态环境效果极差。而且随着时间的推移,工程技术所构建的强度平衡也会在风化和腐蚀中逐渐减弱,甚至破坏。
植生型透水混凝土是一种多孔连续型混凝土,它是以多孔混凝土为基本构架,内部存在着一定比例的连通孔隙,为混凝土表面的绿色植物提供根部生长、吸取养分的空间。据日本(竹中技术研究报告》提出,植生型透水混凝土应满足以下5个条件:①具有一定孔隙率;②对孔隙内碱性水环境进行改造;③提供长期缓释肥料;④孔隙内加保水剂;⑤表面覆盖客土。植生型透水混凝土最早由日本开发成功。1993年,日本大成建设技术研究所成功研发出植生型透水混凝土技术。该混凝土是以多孔透水混凝土为基本骨架,通过降低透水混凝土孔隙内碱性以满足植物生存环境,再通过向孔隙内灌注适宜植物生长的基质材料满足植物生长的营养条件,最后铺设客土播种植物并经过后期养护制得。植生型透水混凝土已经广泛应用在城市道路的两侧护坡及中央隔离带护坡、河堤护岸等工程中,如图2。
图1植生型透水混凝土在护坡护岸工程中的应用
3结语
边坡支护形式有许多种,本文主要分析了重力式挡土墙、喷锚支护等常见的支护形式,但随着边坡工程形式的多样化,工程边坡的治理也面对一些新的问题,不同的过程项目面对不同的地质条件和施工环境,也应具体问题具体分析。为了保障工程结构的安全,应继续深入探索,寻求更经济、高效、安全的支护形式。
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作者简介:
姓名:王俊兵,性别:男,出生年月:1968.1,民族:汉,籍贯:甘肃省张掖市,学历:本科,职称:高级工程师,从事工作:市政与基础工程的设计施工。
论文作者:王俊兵
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
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