路基邊坡沖刷及其防護(hù)研究

王林珍

平陽(yáng)縣交通投資集團(tuán)有限公司

伴隨著我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，逐漸產(chǎn)生越來(lái)越多的邊坡，加上在邊坡防護(hù)方面的措施不足，從上世紀(jì)的90年代開(kāi)始，我國(guó)每年因?yàn)榻涤晁l(fā)的公路邊坡坍塌、滑坡現(xiàn)象不斷增多。邊坡的沖刷會(huì)對(duì)公路的建設(shè)與運(yùn)行等方面都帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失，從而出現(xiàn)大規(guī)模的水土流失、交通阻斷等現(xiàn)象。所以開(kāi)展邊坡沖刷方面相關(guān)的分析研究工作，對(duì)沖刷防護(hù)設(shè)計(jì)、防范水土流失與邊坡失穩(wěn)等方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 引言

路基屬于公路的一個(gè)重要構(gòu)成部分，路基邊坡質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到道路的實(shí)際使用質(zhì)量狀況。坡面水流的沖刷破壞作用非常明顯，因?yàn)檫吰滤鞯慕?rùn)、沖刷情況容易導(dǎo)致邊坡土顆粒之間的抗剪能力降低，由此導(dǎo)致失穩(wěn)的破壞現(xiàn)象十分常見(jiàn)。第一種情況下，一般可以充分考慮和在設(shè)計(jì)中克服，并通過(guò)對(duì)邊坡侵蝕的降雨產(chǎn)生的后者的不穩(wěn)定性是難以預(yù)測(cè)和預(yù)防。路基邊坡沖刷已經(jīng)成為公路邊坡極為常見(jiàn)的一種問(wèn)題，在南方的多雨地區(qū)則更加明顯。邊坡沖蝕破壞的公路建設(shè)，給運(yùn)行等帶來(lái)巨大的損失，造成大量水土流失，交通中斷和增加建設(shè)投資。由于影響邊坡沖刷破壞的因素比較多，目前對(duì)邊坡的沖刷破壞機(jī)理模糊不清，以及分析模型與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的不重視，因而在設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中導(dǎo)致這類(lèi)病害的發(fā)生。而目前邊坡沖刷設(shè)計(jì)往往千篇一律，不論路堤的高低均一樣，通過(guò)以往經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)設(shè)定防護(hù)方法，對(duì)沖刷破壞的機(jī)理并未深入了解，這是一種不重視，盲目性的行為，因而出現(xiàn)防護(hù)過(guò)度或不當(dāng)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以開(kāi)展邊坡沖刷方面相關(guān)的分析研究工作，對(duì)沖刷防護(hù)設(shè)計(jì)、防范水土流失與邊坡失穩(wěn)等方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 路基邊坡沖刷的影響因素

降雨特征

降雨是引發(fā)邊坡沖刷的諸多因素當(dāng)中至關(guān)重要的一個(gè)因素。主要是在一定的質(zhì)量和速度下落的雨滴，隨著土壤顆粒表面的瞬時(shí)接觸是一個(gè)斜坡的影響更大的動(dòng)力，從而促使這些土壤顆粒剝離的土壤變得松散顆粒，其中一些使土壤粒子躍遷。這種雨滴擊濺不僅成為坡面沖刷最初的表現(xiàn)形式，而且為后續(xù)發(fā)展的徑流沖刷，泥沙運(yùn)動(dòng)提供了大量的松散土顆粒來(lái)源。

邊坡的形態(tài)特征

所謂邊坡的形態(tài)特征是指邊坡的坡高、坡長(zhǎng)、坡度和坡形。實(shí)際工程實(shí)踐中，路基的邊坡加固防護(hù)設(shè)計(jì)主要依據(jù)邊坡高度及邊坡巖土體種類(lèi)進(jìn)行，目前使用的設(shè)計(jì)規(guī)范也做了相應(yīng)規(guī)定。假如邊坡高度大于相應(yīng)的總高度時(shí)，則需要先進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算驗(yàn)證后再確定實(shí)際的邊坡坡度。

邊坡土層性質(zhì)

土體是三相體系，即由固相（固體顆粒）、液相（土中水）與氣相（氣體）構(gòu)成。在土壤礦物組成的固體顆粒的變化，雖然它們之間的弱連接，但可能與周?chē)囊幌盗袕?fù)雜的物理和化學(xué)作用的土壤發(fā)生。故在外力作用下，土體既表現(xiàn)出一般固體的特性也表現(xiàn)出一般液體的特性。主要影響因素有礦物成分、顆粒級(jí)配、水和氣含量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等。

3 路基邊坡坡面防護(hù)工程措施

邊坡防護(hù)是在邊坡穩(wěn)定的重要條件，其主要作用在于能夠降低溫差與濕度的變化影響，以延遲弱風(fēng)巖石表面的破碎與侵蝕演化過(guò)程，同時(shí)隔離邊坡土體減少坡面水流對(duì)表面土體的雨水沖刷作用，從而有利于維持邊坡的穩(wěn)定性，在很大程度上需要兼顧路基環(huán)境的美化與協(xié)調(diào)?，F(xiàn)階段已經(jīng)形成一系列的工程防護(hù)措施，比如嚴(yán)格地控制邊坡的壓實(shí)度，通過(guò)植物防護(hù)與污工防護(hù)等方式。這些措施對(duì)徑流變化具有一定的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)能夠充分改善土壤的強(qiáng)度與耐坡面徑流沖刷邊坡防護(hù)能力，從而起到良好的防護(hù)作用。

支擋加固

保留對(duì)不穩(wěn)定的巖土邊坡治理的基本措施，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用固定的治療是一個(gè)更可靠的手段。其優(yōu)勢(shì)主要在于能夠從根本上可以解決邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，從而達(dá)到防治的目的。加固是指對(duì)于邊坡巖土體較軟弱，邊坡坡體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，坡體存在潛在的破裂面時(shí)，采用一定的固定材料共同持力，以提高邊坡巖土體承載力。支擋加固的主要措施分為擋土墻、護(hù)面墻、抗滑樁、樹(shù)根樁、砂漿錨桿加固、預(yù)應(yīng)力錨索加固、禿頂加固以及注漿加固等形式。

排水

排水措施一般分為坡頂截水溝、坡面排水溝、地下盲溝以及坡內(nèi)排水孔等各種形式。在邊坡的外緣區(qū)域設(shè)置相應(yīng)截水溝，可以攔截坡體外水流從而避免邊坡以外的水流入到坡體中，對(duì)邊坡進(jìn)行沖刷會(huì)相應(yīng)地影響到邊坡的穩(wěn)定性。在坡體內(nèi)設(shè)置排水溝等各種排水設(shè)施可以使大氣降雨盡快排出坡體，防止對(duì)邊坡穩(wěn)定造成不利的實(shí)際影響。

坡面防護(hù)

坡面防護(hù)手段有植物防護(hù)、污工防護(hù)等。植物保護(hù)覆蓋的斜坡草坪，種植樹(shù)木，等，取決于植物的根部，起到固土，防止侵蝕的保護(hù)措施。這種防護(hù)措施通常是適用在邊坡較低、坡腳較小、土質(zhì)較好等情況，同時(shí)有適宜植物生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定邊坡。植物防護(hù)最大的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于環(huán)境的美化與保護(hù)作用，存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在抗沖刷能力較低，對(duì)部分土質(zhì)不良地段只依靠植物防護(hù)的作用是無(wú)法達(dá)到防止沖刷的理想目的。砌石護(hù)坡措施可用于混凝土，砂漿和石膏，噴漿，噴漿，噴射混凝土邊坡掛網(wǎng)，錨噴支護(hù)邊坡，砌女兒墻等。該措施能有效避免開(kāi)挖邊坡坡面的巖石風(fēng)化剝落及落石掉塊等現(xiàn)象，這種類(lèi)型的防護(hù)抗沖刷能力比較強(qiáng)，然而造價(jià)高、美觀性較差同時(shí)對(duì)環(huán)境容易造成污染，因此通常都不使用，對(duì)一些土質(zhì)較差的地段使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意整體的美觀以及與周?chē)h(huán)境的協(xié)調(diào)性。

做好植被防護(hù)工作

坡面防護(hù)需要依靠植被，筆者認(rèn)為可以通過(guò)種植草和鋪草皮的方式來(lái)加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定，一旦坡面發(fā)生輕微的沖刷，再加上草類(lèi)生長(zhǎng)的土質(zhì)路堤和路塹邊坡，可以達(dá)到防止水土流失和表土固結(jié)等問(wèn)題的出現(xiàn)，在一定程度上加強(qiáng)了路基的穩(wěn)定性。鋪草皮常用的方法有以下四種類(lèi)型：方格式、平鋪、平鋪疊置和卵石方格等。

所選用的草籽一定要考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，比較適宜采用根部發(fā)達(dá)、枝葉茂密和生長(zhǎng)較為容易的多年生草種，不過(guò)筆者認(rèn)為若要形成良好的覆蓋成，應(yīng)當(dāng)混合使用幾種草籽。

眾所周知，在路基邊坡上適當(dāng)?shù)胤N植一些植物，路基得到加固的效果會(huì)比較明顯。也可和種草、鋪草皮配合采用艘坡面形成良好的防護(hù)層。植樹(shù)適用于土質(zhì)邊坡及嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡和裂隙粘土邊坡，有利于及早成林，起到良好的防護(hù)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

路基是公路邊坡的一個(gè)重要構(gòu)成部分，直接關(guān)系到路基的穩(wěn)定與使用的質(zhì)量狀況。路面的損壞狀況通常是路基排水不順暢、邊坡失穩(wěn)等問(wèn)題有很大關(guān)系，同時(shí)修復(fù)的難度大、費(fèi)用高。近些年以來(lái)，伴隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，各種公路設(shè)施不斷增加，高陡邊坡大規(guī)模出現(xiàn)，導(dǎo)致路基邊坡沖刷現(xiàn)象不斷發(fā)生，從而引發(fā)的滑坡、泥石流、道路交通阻斷等問(wèn)題，為國(guó)家與人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。邊坡沖刷侵蝕過(guò)程，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)整體的、綜合的行動(dòng)系統(tǒng)。關(guān)于這項(xiàng)問(wèn)題的分析研究首先應(yīng)當(dāng)充分了解其相應(yīng)的物理力學(xué)機(jī)理，同時(shí)根據(jù)沖刷面的流水動(dòng)力作用與邊坡坡面上的物質(zhì)特征分析，認(rèn)識(shí)邊坡巖土侵蝕、沖刷以及侵蝕強(qiáng)度對(duì)產(chǎn)生坡面侵蝕的具體條件因素，對(duì)于侵蝕邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)合理、價(jià)格便宜的處理方法，對(duì)邊坡實(shí)行有效的加固防護(hù)處理。