邊坡支護是指為保證邊坡及其環(huán)境的,對邊坡采取的支擋、加固與防護措施。邊坡支護應考慮施工周期,遭遇降雨、周邊堆載、振動等諸多不利影響。對邊坡進行防護,必須考慮以下問題:①邊坡穩(wěn)定:保護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化、破碎、剝蝕演變過程,從而保護路基的整體穩(wěn)定性。②環(huán)境保護:使工程對環(huán)境的擾亂程度減少到***小,并謀求人工構造物與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。③綜合效應:綜合防光,防眩,防煙,誘導司機視線,改善景觀等目的進行邊坡綠化防護,充分發(fā)揮防護工程的綜合效益。
1 邊坡分析
(1)邊坡的分類
按成因分類可分為人工邊坡和自然邊坡。
按地層巖性分類可分為土質(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)構造、巖土結構、水的作用、地震作用、地應力和殘余應力等,外部因素包括工程荷載條件、振動、斜坡形態(tài)以及風化作用、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):包括巖土的堅硬(密實)程度,抗風化和抗軟化能力,抗剪強度,顆粒大小,形狀以及透水性能等。
b.巖層結構及構造:包括節(jié)理,劈理、裂隙的發(fā)育程度及分度規(guī)律,結構面膠結情況以及軟弱面,破碎帶的分布與斜坡的相互關系,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、潛蝕情況以及動態(tài)變化等。
d.風化作用:風化作用對邊坡的影響為:
風化作用:使巖土的強度減弱,裂隙增加,影響邊坡形態(tài)和坡度,使地面水易于侵入,改變地下水的動態(tài)等;
沿裂隙風化時,可使巖土體脫落或沿邊坡崩塌、堆積、滑移等。
e.氣候作用:巖土風化速度、風化層厚度以及巖石風化后的機械變化和化學變化(礦物成分的改變),均與氣候有關。
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度降低都對邊坡的穩(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:邊坡不合理的設計、施工,大量外來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.粘性土類邊坡:均一的粘性土類邊坡的穩(wěn)定性,主要決定于粘性土的性質(zhì)(狀態(tài)、濕化性、抗剪強度),地下水及地表水的活動。當為雙層或多層結構時,還決定于層面的性質(zhì)和軟弱夾層的分布情況。
b.碎石類邊坡:其穩(wěn)定性取決于碎石粒徑大小和形狀,膠結情況和密實程度。
c.黃土類邊坡:其穩(wěn)定性取決于土層的密實程度和地層年代、成因、不同時期黃土的接觸情況,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.巖石類邊坡:其穩(wěn)定性主要取決于結構面的性質(zhì)及其空間的組合,結構體的性質(zhì)及其立體形式。
(3)邊坡破壞的基本形式
對于土質(zhì)邊坡,粘性土的破壞面基本上為圓弧形,無粘性土的破壞面基本上為直線形。對于巖質(zhì)邊坡,多沿軟弱結構面發(fā)生滑移,破壞面可分為直線形、折線形、楔形。對于較大規(guī)模的碎裂結構巖質(zhì)邊坡,破壞面為圓弧形。如巖土界面與邊坡傾向一致時,則可能發(fā)生沿界面的滑移。另外,還有巖土復合型滑動、巖石崩落等。
2常見支護方式
常用的支護結構型式有:
1、重力式擋墻;
2、扶壁式擋墻;
3、懸臂式支護;
4、錨噴支護;
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壓力的擋土墻。
(2)重力式擋土墻的優(yōu)點與缺點
重力式擋土墻優(yōu)點是就地取材,施工方便,經(jīng)濟效果好。缺點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,它耗費材料多,也不經(jīng)濟。
(3)重力式擋土墻設計
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)定性和結構的強度。設計時應驗算擋土墻在荷載作用下,沿基底的滑動穩(wěn)定性,繞墻趾轉動的傾覆穩(wěn)定性和地基的承載力。當基底下存在軟弱土層時,應當驗算該土層的滑動穩(wěn)定性。在地基承載力較小時,應考慮采用工程措施,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的擋土墻。
(2)扶壁式擋土墻的優(yōu)點與缺點
扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻,其主要特點是構造簡單、施工方便,墻身斷面較小,自身質(zhì)量輕,可以較好的發(fā)揮材料的強度性能,能適應承載力較低的地基。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,起加勁的作用,以改善立壁和墻踵板的受力條件,提高結構的剛度和整體性,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,當墻高大于4m時,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。扶壁式擋土墻的結構穩(wěn)定性是依靠墻身自重和墻踵板上方填土的重力來保證的,而且墻趾板的設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、踵板三個鋼筋混凝土懸臂構件組成的擋土墻。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)點與缺點
懸臂式擋土墻構造簡單,施工方便,能適應較松軟的地基,墻高一般在6m-9m之間。當墻高較大時,立壁下部的彎矩較大,鋼筋與混凝土的用量劇增,影響這種結構形式的經(jīng)濟效果,此時采用扶壁式擋土墻。
(3)懸臂式擋土墻的設計
懸臂式擋土墻設計,分為墻身截面尺寸擬定及鋼筋混凝土結構設計兩部分。
確定墻身的斷面尺寸,是通過試算法進行的。其作法是先擬定截面的試算尺寸,計算作用其上的土壓力,通過全部穩(wěn)定驗算來確定墻踵板和墻趾板的長度。
4) 錨噴支護
(1)錨噴支護的定義
由錨桿和噴射混凝土面板組成的支護。60年代以來,已被廣泛采用。錨桿和噴射混凝土與圍巖共同形成一個承載結構,可有效地限制圍巖變形的自由發(fā)展,調(diào)整圍巖的應力分布,防止巖體松散墜落。
(2)錨噴支護的形式
根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件,可以選用各種支護形式:①單獨采用錨桿,一般只用于局部;②單獨采用噴射混凝土,有時也只用于局部;③錨桿結合噴射混凝土,多用于地下洞室的頂拱和邊墻;④錨桿和噴射混凝土,加設單層或雙層鋼筋網(wǎng),可提高噴層抗拉強度和抗裂能力,從而提高支護能力;⑤錨噴加金屬網(wǎng),并在噴層內(nèi)加設工字鋼等型鋼作成的肋形支撐。
(3)錨噴支護的施工工藝
材料試驗—測量放線—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。
5)坡率法
(1)坡率法的定義
在邊坡設計中,如果通過控制邊坡的高度和坡度而無須對邊坡進行整體加固就能使邊坡達到自身穩(wěn)定的邊坡設計方法,通常稱之為坡率法,在工程條件許可下,應優(yōu)先采用坡率法。
(2)不應采用坡率法的邊坡
放坡開挖對擬建或相鄰建(構)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,邊坡支護正在向著綜合性方向發(fā)展,即受力結構與水結構相結合、臨時支護結構、基坑開挖方式與支護結構型式相結合。這幾種結合使邊坡支護更加穩(wěn)定。此外,通過對邊坡支護結構的科學計算、合理設計,必然能使其達到可靠和經(jīng)濟合理雙重目標。
