邊坡支護(hù)是指為保證邊坡及其環(huán)境的,對(duì)邊坡采取的支擋、加固與防護(hù)措施。邊坡支護(hù)應(yīng)考慮施工周期,遭遇降雨、周邊堆載、振動(dòng)等諸多不利影響。對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù),必須考慮以下問(wèn)題:①邊坡穩(wěn)定:保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷,減緩溫差與溫度變化的影響,防止和延緩軟巖土表面的風(fēng)化、破碎、剝蝕演變過(guò)程,從而保護(hù)路基的整體穩(wěn)定性。②環(huán)境保護(hù):使工程對(duì)環(huán)境的擾亂程度減少到***小,并謀求人工構(gòu)造物與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。③綜合效應(yīng):綜合防光,防眩,防煙,誘導(dǎo)司機(jī)視線(xiàn),改善景觀(guān)等目的進(jìn)行邊坡綠化防護(hù),充分發(fā)揮防護(hù)工程的綜合效益。
1 邊坡分析
(1)邊坡的分類(lèi)
按成因分類(lèi)可分為人工邊坡和自然邊坡。
按地層巖性分類(lèi)可分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。
(2)邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析
邊坡的穩(wěn)定性受多種因素的影響,可分為內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土結(jié)構(gòu)、水的作用、地震作用、地應(yīng)力和殘余應(yīng)力等,外部因素包括工程荷載條件、振動(dòng)、斜坡形態(tài)以及風(fēng)化作用、臨空條件、氣候條件和地表植被發(fā)育等。
(一)影響邊坡穩(wěn)定性的因素
a..巖土的性質(zhì):包括巖土的堅(jiān)硬(密實(shí))程度,抗風(fēng)化和抗軟化能力,抗剪強(qiáng)度,顆粒大小,形狀以及透水性能等。
b.巖層結(jié)構(gòu)及構(gòu)造:包括節(jié)理,劈理、裂隙的發(fā)育程度及分度規(guī)律,結(jié)構(gòu)面膠結(jié)情況以及軟弱面,破碎帶的分布與斜坡的相互關(guān)系,下伏巖土面的形態(tài)和坡向、坡度等。
c.水文地質(zhì)條件:地下水埋藏條件,流動(dòng)、潛蝕情況以及動(dòng)態(tài)變化等。
d.風(fēng)化作用:風(fēng)化作用對(duì)邊坡的影響為:
風(fēng)化作用:使巖土的強(qiáng)度減弱,裂隙增加,影響邊坡形態(tài)和坡度,使地面水易于侵入,改變地下水的動(dòng)態(tài)等;
沿裂隙風(fēng)化時(shí),可使巖土體脫落或沿邊坡崩塌、堆積、滑移等。
e.氣候作用:巖土風(fēng)化速度、風(fēng)化層厚度以及巖石風(fēng)化后的機(jī)械變化和化學(xué)變化(礦物成分的改變),均與氣候有關(guān)。
f.地震作用:地震作用除了巖土體受到地震加速度的作用而增加下滑力外,在地震作用下,巖土中的孔隙水壓力增加和巖土體強(qiáng)度降低都對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利。
g.地貌因素:邊坡的高度、坡度和形態(tài)是影響斜坡穩(wěn)定性的重要因素。
h.人為因素:邊坡不合理的設(shè)計(jì)、施工,大量外來(lái)水的滲入及爆破等都可能造成邊坡失穩(wěn)。
(二)邊坡穩(wěn)定性因素的分析
a.粘性土類(lèi)邊坡:均一的粘性土類(lèi)邊坡的穩(wěn)定性,主要決定于粘性土的性質(zhì)(狀態(tài)、濕化性、抗剪強(qiáng)度),地下水及地表水的活動(dòng)。當(dāng)為雙層或多層結(jié)構(gòu)時(shí),還決定于層面的性質(zhì)和軟弱夾層的分布情況。
b.碎石類(lèi)邊坡:其穩(wěn)定性取決于碎石粒徑大小和形狀,膠結(jié)情況和密實(shí)程度。
c.黃土類(lèi)邊坡:其穩(wěn)定性取決于土層的密實(shí)程度和地層年代、成因、不同時(shí)期黃土的接觸情況,地形地貌和水文地質(zhì)條件,黃土本身陷穴、裂隙發(fā)育程度。
d.巖石類(lèi)邊坡:其穩(wěn)定性主要取決于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)及其空間的組合,結(jié)構(gòu)體的性質(zhì)及其立體形式。
(3)邊坡破壞的基本形式
對(duì)于土質(zhì)邊坡,粘性土的破壞面基本上為圓弧形,無(wú)粘性土的破壞面基本上為直線(xiàn)形。對(duì)于巖質(zhì)邊坡,多沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移,破壞面可分為直線(xiàn)形、折線(xiàn)形、楔形。對(duì)于較大規(guī)模的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡,破壞面為圓弧形。如巖土界面與邊坡傾向一致時(shí),則可能發(fā)生沿界面的滑移。另外,還有巖土復(fù)合型滑動(dòng)、巖石崩落等。
2常見(jiàn)支護(hù)方式
常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式有:
1、重力式擋墻;
2、扶壁式擋墻;
3、懸臂式支護(hù);
4、錨噴支護(hù);
5、坡率法。
1) 重力式擋土墻
(1)重力式擋土墻的定義
重力式擋土墻,指的是依靠墻身自重抵抗土體側(cè)壓力的擋土墻。
(2)重力式擋土墻的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
重力式擋土墻優(yōu)點(diǎn)是就地取材,施工方便,經(jīng)濟(jì)效果好。缺點(diǎn)是由于重力式擋土墻靠自重維持平衡穩(wěn)定,因此,體積、重量都大,在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制。如果墻太高,它耗費(fèi)材料多,也不經(jīng)濟(jì)。
(3)重力式擋土墻設(shè)計(jì)
擋土墻在墻后填土土壓力作用下,必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算擋土墻在荷載作用下,沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定性,繞墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)的傾覆穩(wěn)定性和地基的承載力。當(dāng)基底下存在軟弱土層時(shí),應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算該土層的滑動(dòng)穩(wěn)定性。在地基承載力較小時(shí),應(yīng)考慮采用工程措施,以保證擋土墻的穩(wěn)定性。
2) 扶壁式擋土墻
(1)扶壁式擋土墻的定義
扶壁式擋土墻指的是沿懸臂式擋土墻的立臂,每隔一定距離加一道扶壁,將立壁與踵板連接起來(lái)的擋土墻。
(2)扶壁式擋土墻的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻,其主要特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便,墻身斷面較小,自身質(zhì)量輕,可以較好的發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能,能適應(yīng)承載力較低的地基。適用于缺乏石料及地震地區(qū)。
扶壁式擋土墻由墻面板(立壁)、墻趾板、墻踵板及扶肋(扶壁)組成。扶肋把立壁同墻踵板連接起來(lái),起加勁的作用,以改善立壁和墻踵板的受力條件,提高結(jié)構(gòu)的剛度和整體性,減小立壁的變形。
它適用于缺乏石料的地區(qū)。由于墻踵板的施工條件,一般用于填方路段做路肩墻或路堤墻使用。懸臂式擋土墻高度不宜大于6m,當(dāng)墻高大于4m時(shí),宜在墻面板前加肋。扶壁式擋土墻宜整體灌注,也可采用拼裝,但拼裝式扶壁擋土墻不宜在地質(zhì)不良地段和地震烈度大于或等于八度的地區(qū)使用。扶壁式擋土墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是依靠墻身自重和墻踵板上方填土的重力來(lái)保證的,而且墻趾板的設(shè)置也顯著地增大了擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性并大大減小了基底接觸應(yīng)力。
3) 懸臂式擋土墻
(1)懸臂式擋土墻的定義
懸臂式擋土墻指的是由立壁、趾板、踵板三個(gè)鋼筋混凝土懸臂構(gòu)件組成的擋土墻。面坡常用1:0.02~1:0.05,背坡可直立。頂寬>0.15m,路肩墻>0.2m,踵板采用等厚,趾板端部厚度可減薄,但不小于0.30m。
(2)懸臂式擋土墻的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
懸臂式擋土墻構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工方便,能適應(yīng)較松軟的地基,墻高一般在6m-9m之間。當(dāng)墻高較大時(shí),立壁下部的彎矩較大,鋼筋與混凝土的用量劇增,影響這種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)效果,此時(shí)采用扶壁式擋土墻。
(3)懸臂式擋土墻的設(shè)計(jì)
懸臂式擋土墻設(shè)計(jì),分為墻身截面尺寸擬定及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。
確定墻身的斷面尺寸,是通過(guò)試算法進(jìn)行的。其作法是先擬定截面的試算尺寸,計(jì)算作用其上的土壓力,通過(guò)全部穩(wěn)定驗(yàn)算來(lái)確定墻踵板和墻趾板的長(zhǎng)度。
4) 錨噴支護(hù)
(1)錨噴支護(hù)的定義
由錨桿和噴射混凝土面板組成的支護(hù)。60年代以來(lái),已被廣泛采用。錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個(gè)承載結(jié)構(gòu),可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展,調(diào)整圍巖的應(yīng)力分布,防止巖體松散墜落。
(2)錨噴支護(hù)的形式
根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件,可以選用各種支護(hù)形式:①單獨(dú)采用錨桿,一般只用于局部;②單獨(dú)采用噴射混凝土,有時(shí)也只用于局部;③錨桿結(jié)合噴射混凝土,多用于地下洞室的頂拱和邊墻;④錨桿和噴射混凝土,加設(shè)單層或雙層鋼筋網(wǎng),可提高噴層抗拉強(qiáng)度和抗裂能力,從而提高支護(hù)能力;⑤錨噴加金屬網(wǎng),并在噴層內(nèi)加設(shè)工字鋼等型鋼作成的肋形支撐。
(3)錨噴支護(hù)的施工工藝
材料試驗(yàn)—測(cè)量放線(xiàn)—鉆錨桿孔—錨桿孔檢查—安裝錨桿—錨桿孔注漿—編鋼筋網(wǎng)—噴射混凝土—混凝土養(yǎng)護(hù)。
5)坡率法
(1)坡率法的定義
在邊坡設(shè)計(jì)中,如果通過(guò)控制邊坡的高度和坡度而無(wú)須對(duì)邊坡進(jìn)行整體加固就能使邊坡達(dá)到自身穩(wěn)定的邊坡設(shè)計(jì)方法,通常稱(chēng)之為坡率法,在工程條件許可下,應(yīng)優(yōu)先采用坡率法。
(2)不應(yīng)采用坡率法的邊坡
放坡開(kāi)挖對(duì)擬建或相鄰建(構(gòu))筑物有不利影響的邊坡;地下水發(fā)育的邊坡;穩(wěn)定性差的邊坡。
目前,邊坡支護(hù)正在向著綜合性方向發(fā)展,即受力結(jié)構(gòu)與水結(jié)構(gòu)相結(jié)合、臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑開(kāi)挖方式與支護(hù)結(jié)構(gòu)型式相結(jié)合。這幾種結(jié)合使邊坡支護(hù)更加穩(wěn)定。此外,通過(guò)對(duì)邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的科學(xué)計(jì)算、合理設(shè)計(jì),必然能使其達(dá)到可靠和經(jīng)濟(jì)合理雙重目標(biāo)。