公路工程路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)研究

李明

摘 要：近些年，我國交通運(yùn)輸?shù)男枨蟮玫搅丝焖僭鲩L，刺激著公路建設(shè)水平也隨之得到了極大的發(fā)展，其中路基邊坡作為公路工程中關(guān)聯(lián)廣泛、影響巨大的一部分，有著顯著的實(shí)際意義。本文主要基于公路路基邊坡防護(hù)的基本概念，結(jié)合工程實(shí)際探討目前存在的防護(hù)問題，并對公路工程路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的原則展開討論，提出防護(hù)設(shè)計(jì)中各環(huán)節(jié)的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路工程;邊坡防護(hù);設(shè)計(jì)方案

中圖分類號：U416.14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

在公路工程中，路基邊坡作為其中重要的組成部分，對整體工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性都有著顯著影響。如果路基邊坡的穩(wěn)定性不足，將會對公路工程主體產(chǎn)生極大的安全威脅，此外也會對建設(shè)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此，在公路工程中，需要對路基邊坡進(jìn)行可靠的設(shè)計(jì)與施工，特別對于實(shí)際項(xiàng)目中邊坡存在的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)予以特別的關(guān)注?？傮w而言，針對于公路工程路基邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的研究價(jià)值。

1 公路路基邊坡防護(hù)概述

1.1 公路路基邊坡

邊坡即指為保障路基具有足夠的穩(wěn)定性而在路基兩側(cè)形成的具有一定坡度的土體，根據(jù)其形成原因可分為人工邊坡和自然邊坡兩種，根據(jù)土體性質(zhì)可分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡兩類。在公路工程中，路基是公路結(jié)構(gòu)承受上部荷載的主體部分，是公路工程開展的地基，一般由土、石等材料按一定空間位置混合修筑形成，其承受著自身重量、人和車行走等的作用。在公路工程的施工過程中，路基需要經(jīng)歷挖、填、夯等多道工序，這對原有巖土的空間位置、受力狀態(tài)會產(chǎn)生各種各樣的影響，形成人工邊坡。在工程實(shí)際中，有些人工邊坡通過調(diào)整坡角能夠形成較為穩(wěn)定的邊坡，而有些則可能因?yàn)檎{(diào)整不當(dāng)而發(fā)生失穩(wěn)，對工程項(xiàng)目產(chǎn)生不利影響。

1.2 公路路基邊坡防護(hù)

為保證邊坡具有足夠的穩(wěn)定性，路基邊坡防護(hù)需要緊密聯(lián)系工程建設(shè)地地形條件、相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)、施工，以此來抵抗環(huán)境因素等的破壞，防止因?yàn)檫吰路雷o(hù)強(qiáng)度不足而引發(fā)公路工程的破壞，威脅行車安全。

2 常見的公路路基邊坡防護(hù)問題

路基是公路工程整體承重結(jié)構(gòu)的主要組成，承擔(dān)著公路上部荷載的作用，因此路基建設(shè)的水平直接決定了公路工程整體建設(shè)的質(zhì)量。但是在實(shí)際的工程中，由于公路工程建設(shè)環(huán)境具有復(fù)雜性、不確定性，在邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)上往往容易出現(xiàn)偏差，對工程的功能、耐久產(chǎn)生影響，嚴(yán)重者甚至?xí)方Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致其威脅使用安全。具體而言，常見的路基邊坡防護(hù)問題可歸為以下幾個(gè)方面：

2.1 設(shè)計(jì)方法選擇不合理

在路基的邊坡設(shè)計(jì)中，防護(hù)設(shè)計(jì)可以采用植被防護(hù)、噴漿防護(hù)等多種設(shè)計(jì)方法，各種方法有著各自的適用范圍與應(yīng)用效果，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要依據(jù)工程條件、設(shè)計(jì)需求來確定防護(hù)設(shè)計(jì)方法。如果脫離工程實(shí)際，則很容易對防護(hù)效果造成影響，從而對路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響公路正常使用。

2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)確定不合適

路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，是通過對路基高度、壓實(shí)度等指標(biāo)的控制來進(jìn)行的，如果這些指標(biāo)在設(shè)計(jì)中無法得到準(zhǔn)確、可靠的確定，則會直接對設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生干擾，使得路基設(shè)計(jì)無法很好的滿足預(yù)期。

2.3 防護(hù)材料使用不恰當(dāng)

合理的防護(hù)設(shè)計(jì)落實(shí)到施工中，則需要符合質(zhì)量要求、規(guī)范規(guī)定的材料來支撐，如果為了獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益而選用劣質(zhì)、廉價(jià)的材料，往往很難滿足設(shè)計(jì)需求，使得實(shí)際建設(shè)的質(zhì)量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致防護(hù)效果產(chǎn)生折損。

3 公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的原則

3.1 質(zhì)量可靠

質(zhì)量可靠是路基邊坡設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)，其直接決定著公路使用過程中的安全性。公路是一類露天的建設(shè)工程，因此路基就不可避免的會受到雨水侵蝕、太陽暴曬等各種環(huán)境因素的侵蝕，并發(fā)生下陷、坍塌等問題，嚴(yán)重威脅安全。所以在路基邊坡設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)充分考慮其使用狀態(tài)，最大化完善設(shè)計(jì)方案，來使得路基邊坡防護(hù)具有足夠的質(zhì)量保障。

3.2 生態(tài)友好

公路工程建設(shè)具有跨度廣、施工量大的特點(diǎn)，這也就導(dǎo)致其施工對于公路沿線環(huán)境具有一定的破壞性。因此在路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，就需要對生態(tài)保護(hù)予以重視，并通過綠化等方式來實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目與周邊生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一，充分實(shí)現(xiàn)生態(tài)友好的建設(shè)目標(biāo)。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮環(huán)境因素，積極采用先進(jìn)設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)、材料機(jī)械，在滿足防護(hù)設(shè)計(jì)基本的質(zhì)量、耐久、功能需求基礎(chǔ)之上，來盡可能地降低建設(shè)成本，提升建設(shè)項(xiàng)目的綜合經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)從施工組織設(shè)計(jì)入手，采取合理的施工搭接，盡可能地縮短工期，減少人工投入。

4 公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)的對策

4.1 采用合理的防護(hù)設(shè)計(jì)方法

已有的研究表明，如果能夠選擇科學(xué)、有效的公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方法，那么其防護(hù)水平將會得到極大的提升，能夠在有限的成本內(nèi)取得可靠的防護(hù)效果。所以，進(jìn)行設(shè)計(jì)的第一步就需要根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇適合的設(shè)計(jì)方法。目前在工程中廣泛應(yīng)用的方法根據(jù)原理不同可大致分為植物防護(hù)設(shè)計(jì)法和工程防護(hù)設(shè)計(jì)法兩大類，這兩種方法具體如下：

4.1.1 植物防護(hù)設(shè)計(jì)法

植物防護(hù)設(shè)計(jì)法的原理是借助于植物自身對于土壤顯著的穩(wěn)固作用來提高邊坡整體穩(wěn)定，并增加其抵抗雨水沖刷、土層松動的能力。具體而言，植物防護(hù)設(shè)計(jì)法可以組合使用種草、植樹、噴混植生等手段。使用噴混植生時(shí)，可以借助于PMS技術(shù)（又稱植生基質(zhì)噴射技術(shù)）來進(jìn)行作業(yè)，其一般應(yīng)用于酸性土質(zhì)的邊坡或土質(zhì)較硬的邊坡防護(hù)中，但在酸性土質(zhì)的邊坡中應(yīng)用時(shí)需要注意該邊坡的坡度應(yīng)小于1：0.5，否則應(yīng)當(dāng)改用其他方法。此外，為最大化發(fā)揮植物防護(hù)設(shè)計(jì)法的作用，在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注重建設(shè)地附近的環(huán)境，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)、地理?xiàng)l件、氣候環(huán)境等來綜合決定所種植的植被種類、數(shù)量，并盡可能地提高植被存活率。

4.1.2 工程防護(hù)設(shè)計(jì)法

工程防護(hù)設(shè)計(jì)法根據(jù)防護(hù)方式的不同可大致分為坡面防護(hù)設(shè)計(jì)法和工程加固設(shè)計(jì)法兩種，前者作為植被防護(hù)設(shè)計(jì)法的拓展與補(bǔ)充，主要應(yīng)用于植被生長稀少的基巖環(huán)境下。工程防護(hù)設(shè)計(jì)法在工程實(shí)踐中常用的具體方式有抹面防護(hù)設(shè)計(jì)法、噴漿防護(hù)設(shè)計(jì)法等，其與植物防護(hù)設(shè)計(jì)法相類似，都需要根據(jù)建設(shè)地的實(shí)際地質(zhì)條件、氣候環(huán)境來進(jìn)行組合應(yīng)用。

在工程加固設(shè)計(jì)法的應(yīng)用中，需要遵從以下要求來開展設(shè)計(jì)：（1）建立明確的加固設(shè)計(jì)原則。在開始設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對于建設(shè)地所處的客觀環(huán)境進(jìn)行全面、詳細(xì)的勘測，特別是邊坡的不穩(wěn)定邊界、巖土的物理性質(zhì)等指標(biāo)應(yīng)當(dāng)確定清楚;充分認(rèn)識邊坡巖土力學(xué)性能，采用可靠的方式來保障其穩(wěn)定性，如有需要可采用土釘墻等加固手段;設(shè)計(jì)時(shí)留有足夠的安全裕度，來應(yīng)對可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)外失穩(wěn)影響;制定可靠的邊坡穩(wěn)定監(jiān)測手段，保證公路運(yùn)營階段邊坡整體處于可控范圍內(nèi)。（2）采用適應(yīng)于工程實(shí)際的設(shè)計(jì)方法。目前在工程中廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法可大致分為格構(gòu)加固邊坡設(shè)計(jì)法和邊坡錨固設(shè)計(jì)法兩種，格構(gòu)加固邊坡設(shè)計(jì)法具備更為靈活的施工技術(shù)以及更好的工程適應(yīng)性，能夠依據(jù)邊坡的不同外形來調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，此外該方法還能夠很好地結(jié)合植被、混凝土面層等方法來進(jìn)行額外的加固。而邊坡錨固設(shè)計(jì)法則主要借助于預(yù)應(yīng)力錨索，通過坡面的加固手段來抑制邊坡可能產(chǎn)生的位移等不穩(wěn)定現(xiàn)象。

4.2 確定合適的設(shè)計(jì)參數(shù)

路基邊坡防護(hù)的可靠性依賴于防護(hù)設(shè)計(jì)中對于參數(shù)的選擇來實(shí)現(xiàn)，為保證防護(hù)質(zhì)量，路基高度、壓實(shí)度等設(shè)計(jì)參數(shù)的確定應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合工程實(shí)際條件，充分考慮防護(hù)質(zhì)量的影響因素。實(shí)踐表明，邊坡穩(wěn)定與否除了與水文地質(zhì)、氣候條件等客觀環(huán)境因素有關(guān)外，還與設(shè)計(jì)時(shí)的人為因素有著密不可分的關(guān)聯(lián)。在邊坡設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)?shù)亟柚こ痰刭|(zhì)比擬法，基于建設(shè)地及其附近地區(qū)的邊坡設(shè)計(jì)方法建立研究模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)對比設(shè)計(jì)方法間的可行性與借鑒性，并將這些已有邊坡設(shè)計(jì)的參數(shù)作為參考。但需要注意的是，為保證該方法的參考價(jià)值，模型的建立應(yīng)當(dāng)盡可能選取類似地質(zhì)環(huán)境、地理?xiàng)l件下的邊坡設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了需要考慮以上巖土性質(zhì)、地理?xiàng)l件等因素外，還應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合路基設(shè)計(jì)方案、節(jié)能環(huán)保目標(biāo)以及建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，以此來綜合開展設(shè)計(jì)工作，提升工程的綜合效益。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員自身的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)習(xí)慣也都會對設(shè)計(jì)方案的制定產(chǎn)生一定的影響，因此需要及時(shí)地予以調(diào)整。具體而言，就要求設(shè)計(jì)人員及時(shí)地對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行評估、分析，并做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。特別是要注意設(shè)計(jì)的開展應(yīng)當(dāng)針對于客觀環(huán)境逐步進(jìn)行、及時(shí)完善，不應(yīng)脫離實(shí)際、一次成形。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)克服設(shè)計(jì)時(shí)視角單一的問題，譬如在防護(hù)設(shè)計(jì)中加入植被對于抵抗水流沖擊、穩(wěn)固巖土狀態(tài)有著良好的效果，但同時(shí)植被根系的不斷擴(kuò)張也會在巖土中產(chǎn)生各種裂隙，以此減弱土層的抗?jié)B性能，反而對邊坡的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。此外，邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)避免對于設(shè)計(jì)外觀的過度追求，而損害植被等美化設(shè)計(jì)所帶來的防護(hù)上的不利。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)首先從設(shè)計(jì)需求出發(fā)，依據(jù)建設(shè)地水文地質(zhì)條件、氣候條件選擇適宜的植被種類，并合理確定種植位置、數(shù)量，來最大化平衡生態(tài)需求和防護(hù)需求。

4.3 選擇恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)計(jì)材料

防護(hù)設(shè)計(jì)里，材料的選擇直接決定著防護(hù)方案的實(shí)踐效果，若材料選擇不當(dāng)，即使設(shè)計(jì)方案合理也會產(chǎn)生各種的安全隱患。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)基于所選擇的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方法，密切結(jié)合建設(shè)地的巖土性質(zhì)、氣候條件等影響因素來確定防護(hù)材料，譬如在采用捶面邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)法時(shí)則可以考慮混凝土、石灰、四合土等建設(shè)材料。此外，材料的選擇的核心依據(jù)是最大化發(fā)揮設(shè)計(jì)方案的效果，保障路基防護(hù)質(zhì)量，在滿足這一基本要求的基礎(chǔ)上還應(yīng)當(dāng)充分考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等因素，選擇能夠充分綜合以上指標(biāo)的材料。

5 結(jié)語

公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)是公路工程設(shè)計(jì)中影響重大、關(guān)聯(lián)廣泛的一項(xiàng)，其設(shè)計(jì)水平直接決定著邊坡的安全性，在保障公路工程的正常運(yùn)營中發(fā)揮著極為重要的作用。因此，公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)需要密切聯(lián)系實(shí)際，充分考慮各項(xiàng)影響因素，借鑒相似條件下的防護(hù)設(shè)計(jì)，來制定更為全面、可靠的設(shè)計(jì)方案。

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