甘肃省黄土地区路堑边坡防护

甘肃省黄土地区路堑边坡防护胡雄韬(甘肃省交通厅规划处,甘肃兰州730030)摘要:甘肃省位于黄土高原的西部,全省大面积为黄土覆盖区.黄土路堑病害具有多发性.结合甘肃黄土地区公路建设情况,总结黄土路堑边坡的常见病害,介绍了黄土路堑边坡防护的措施和环保防护的新技术.关键词:黄土;路堑边坡;病害;防护U41711+2中图分类号:文献标识码:文章编号:100420366(2006)0220112203AProtectionsforLoessCuttingSideSlopesinGansuProvinceHUXiong2tao(GansuProvincialBureauofCommunication,Lanzhou730030,China)Gansuprovinceislocatedinthewestofloesstableland,andtheacreagesarecoveredwithsi2Abstract:enna.Theloesscuttingdiseasescomeforthatlarge.Basedonroadconstructionintheloessarea,theor2dinarydiseasesincuttingsideslopesarediscussed,andthetechniquestoprotectthemindifferentcondi2tionsareintroduced.Keywords:loess;cuttingsideslopes;diseases;protection甘肃省位于黄土高原的西部,全省大面积为黄土覆盖区.黄土地区公路路堑边坡易发生剥落现象或在雨水作用下形成冲沟,土体受积水浸泡后发生滑坍1,或在地下水及地面水的综合作用下,形成泥流.黄土地区公路边坡病害防护,尤其是深挖路堑边坡的防护,一直是公路部门探讨的课题.1黄土的工程特性黄土的颗粒组成以粉粒为主,其含量可以达50%以上.黄土孔隙率一般在35%～60%之间,且西北地区的黄土孔隙率偏大,甘肃省黄土孔隙率在50%左右.白兰高速公路施工中对黄土物理性质的试验结果如表1.黄土的湿陷性2和弱抗冲性3是黄土路堑边坡产生病害的主要原因.抗冲性是指土体本身抵抗径流冲刷的能力.黄土颗粒之间的胶结主要靠碳酸钙和易溶盐,所以黄土遇水很容易分散流失,即崩解,这是黄土抗冲性弱的主要原因.表1白兰高速公路黄土取样试验结果取样深度hƒm天然湿度wƒ%天然容重rƒkN·m-3饱和度Srƒ%孔隙率nƒ%天然孔隙比e湿陷系数∆自重湿陷系数∆0内摩擦角Υƒ(°)粘聚力cƒkPa5.8～6.07.8～8.011.8～12.015.8～16.019.8～20.06.44.710.16.010.414.314.714.614.714.917.213.826.317.2285047.850.948.550.21.0020.9161.0360.941.0080.1190.0660.0750.0510.0350.0850.0530.0770.0640.07027.52927342930.54835505623.8～24.06.115.519.445.90.8480.0230.05430.547收稿日期:2005-11-13基金项目:甘肃省交通厅罗定高速公路建设项目(200536) 113第18卷胡雄韬:甘肃省黄土地区路堑边坡防护2.4泥流斜坡的黄土如果土质疏松,具有渗透性较小的下卧层时,土体在地下水或在地下水与地表水相互作用下浸润黄土土体,使土饱和形成塑性流动,称之为泥流.泥流容易诱发崩坍或滑坡等更严重的病害.黄土路堑边坡病害及成因分析黄土路堑边坡的破坏变形,可分为坡面破坏和坡体破坏2种类型.甘肃境内黄土路堑坡面破坏主要是剥落和冲刷2种,坡体破坏主要有崩坍、坡脚坍塌和泥流.2.1剥落坡面剥落是黄土边坡变形的一种普遍现象,会发生在各种黄土层中.坡面剥落与坡面的风化程度有关,据调查:不同的黄土含盐量以及边坡所处位置也会影响剥落的程度,一般阳坡比阴坡剥落严重,坡度变化位置较其他位置剥落严重,粘粒含量大的易剥落,含盐量高易剥落,易溶盐含量在0.12%以下时,基本不剥落.甘肃省黄土覆盖层的含盐量较高,未作防护的黄土路堑坡面剥落现象比较普及.2.2坡面冲刷坡面冲刷使坡面成沟状或洞穴状,是常见的路堑边坡变形,且容易进一步引发其他病害.黄土边坡坡面冲刷与土层、边坡坡度及降水条件有密切关23黄土路堑边坡防护技术3.1植物防护植物防护能覆盖表土,防止雨水冲刷;调节土的湿度、防止产生裂缝;固结土壤,避免坡面水土流失起到浅层加固作用6,8,同时还能起到保护环境、美化路容的作用.如柳忠高速公路、山免冫柳高速公路边坡采用草灌混交沿等高线开穴播种的方式,阳坡用沙冬青、柠条、苜蓿混播,阴坡用枸杞、紫穗槐和红豆草混播.边坡上距路肩水平距离2m处间隔4m间植云杉和旱柳,对控制水土流失和边坡冲刷起到了很好的作用.3.2工程防护(1)浆砌片石护坡适宜于边坡坡度不陡于系4.据对甘肃境内主要国道干线G312线、G3161∶1的边坡.一般采用等截面,厚度一般为0.3～0.4m.质量控制应注意:高边坡分级设平台,平台每级高度不超过20m,宽1.5m且微向外倾斜;每隔10～15m设置20cm宽伸缩缝并间隔预留泄水孔;施工时护坡背侧应充分夯实,并设砂垫层,片石座浆饱满,勾缝牢固.(2)框格防护框格防护以水泥混凝土、浆砌块(片)石、卵石铺砌等做骨架,框格内采用种草或其他附助防护措施.骨架宽度一般采用20～30cm,嵌入坡面15～20cm,框格可以采用方形或圆拱形.柳忠高速公路柳忠段及徐古段的立交区主线、匝道填方路堤边坡、柳忠段K9+200～K15+000左侧、K20+500～K32+000右侧全坡面采用混凝土格网防护,效果比较理想.(3)护面墙护面墙适用于边坡坡度不陡于1∶0.5的挖方边坡.一般采用实体式护面墙,分等截面和变截面两种形式,等截面墙厚一般为0.5m;变线、G212及S309线的调查认为:新黄土抗冲刷性较老黄土差;边坡坡度在1∶0.75～1∶1之间时,冲刷较严重;高路堑边坡急流槽泄水能力不足也是造成冲刷的主要原因之一.2.3崩坍黄土边坡崩坍是土体沿节理面倒坍和下错的斜坡动力地质现象,是多种自然因素及人为因素综合作用的结果.当斜坡坡度在55°～75°之间,或者存在凹坎、悬石,易形成崩坍.同时,地质构造上有张隙或渗水裂隙,存在断层影响或处在断层破碎带上,以及暴雨、气温变化、人为开挖等作用,都会影响崩塌的发生.黄土土层节理发育,边坡陡峻,在风化和水的冲蚀、浸润作用下,往往会使坡体崩坍.黄土层中所夹砂层的剥蚀,黄土边坡下部出现的粘土砂砾层的变形,坡脚严重冲刷,都会引起崩坍.红橙色老黄土,普遍存在垂直节理、构造节理和风化节理,坡面暴露后节理易张开,在外界因素影响下,也易引起崩坍.阶地冲积下层黄土节理发育,当节理面倾向河谷或路线时,能形成顺层性的崩坍.坡脚坍塌,易在湿陷性新黄土中发生,因其结构疏松、坡脚松软受水浸湿或冲刷会发生坡脚局部坍塌5,一般规模比较小,但较普遍.截面顶宽一般为0.4m,底宽一般为顶宽加0.1～012倍墙高.白兰高速公路经过的鹿角岘垭口处(K1663+300～600),中桩最大挖方深度达45m,最大边坡高度达到75m,路堑挖方为第四系上更新统风成马兰黄土,是具有较强湿陷性的一般新黄土.路堑边坡为台阶高度为8m的阶梯形边坡,2m的边坡平台.经稳定性验算和考证,该段的黄土路基坡体稳定,但在自然条件作用下,坡面容易出现剥落病 114甘肃科学学报2006年第2期害,路基边坡平台和各级边坡坡脚容易受到冲刷破坏.因此,对路基边坡的第1和第2级边坡采用实体式浆砌片石护面墙护面和各级坡底80cm高度范围内的边坡坡脚和各级平台采用现浇混凝土加固.自2002年建成通车至今性能完全稳定.(4)喷锚网支护喷锚支护是一种较先进的岩土加固技术,其基本原理是锚杆(索、栓、管)穿过土体滑动面深固于土体内部,锚杆头用钢筋纵横连接,使锚杆产生群锚作用.土体表面喷射混凝土并设置钢筋网,与土体紧贴使锚杆和喷射混凝土层与土体共同作用形成刚柔结合的整体,以有效地保持和提短、占用空间小、作业方便、经济合理的特点,应用于黄土地区高边坡防护支挡具有很重要的实际意义,但不利于坡面植被恢复.3.3土工格室复合型边坡防护土工格室植草护坡9是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良客土,然后在格室上挂三维植被网,进行喷播施工的一种护坡技术,如图1所示.利用土工格室为草坪植物生长提供稳定、良好的生存环境.采用土工格室植草,可使不毛之地的边坡充分绿化,带孔的格室还能增加坡面的排水性能.特别是在有养护用水供应条件的干旱、半干旱地区能发挥其独特优势.高边坡的整体稳定.具有支护及时迅速、施工周期图1土工格室复合型边坡防护(D为孔径)安公路交通大学学报,1997,17(3):123.结语4周佩华.黄土侵蚀机理探讨[J.水土保持研究,1997,4(5):40245.张科利,钟德钰.黄土坡面沟蚀发生的水动力学试验研究[J.泥沙研究,1998,3(3):74280.3由于防护设计具有预见性和风险性,设计者的经验和资料调查显得尤为重要,保守设计会造成不必要的浪费,防护不当会导致早期病害的发生.随着经济水平的提高,公路路堑边坡的防护更需要绿色植物防护,但甘肃省黄土地区,气候干旱,公路边坡植物防护的成活率普遍较低,环保、稳固且具有较好视角效果的防护新技术需要进一步开发和推广.45赵景波,陈云.黄土的孔隙与湿陷性研究[J.1994,2(2):76282.工程地质学报,周培德,张俊云.植被护坡工程技术[M.北京:人民交通出版社,2003.刘祖典.黄土力学与工程[M.西安:陕西科学技术出版社,1997.李勇.黄土高原植物根系与土壤抗冲刷性[M.北京:科学出版社,1995.曾锡庭,于志强.土工格室及其应用[J.中国港湾建设,2001,3(2):33237.678参考文献:912JTJ073296.公路养护技术规范[S.伍石生,武建明,戴经梁.压实黄土湿陷变形问题的研究[J.西作者简介:胡雄韬,(19702)男,甘肃省古浪县人,1994年毕业于重庆交通学院公路与城市道路工程专业,现任甘肃省交通厅规划处工程师,武汉理工大学交通学院在读硕士生.