论文部分内容阅读
摘要：高边坡的设计从调查、勘探、设计到施工是一个环环相扣的系统工程，工程设计与景观设计又是紧密联系的系统工程，在哪一环出现问题都可能造成边坡失稳变形，如发生在设有人行道的城市道路中，后果不堪设想，因此城市道路高边坡的设计需更加严谨。城市道路高边坡的设计应充分考虑所在地的条件，选用既能节省工程造价，又能营造与当地植物生长相似的环境，尽可能做到维持原有风貌。
关键词：城市道路；高边坡；防护；加固
正文：高边坡的设计有一些自身的特殊性，是以详细的地质资料为前提，是对边坡未知情况的预测并存在一定风险的设计方法，地质情况复杂多变难以勘察，而自然边坡是漫长的地质历史过程中形成的，而人工开挖的高边坡是几个月时间内形成，改变了坡体的应力状态，这些都使边坡的设计具有风险性。
1 影响边坡稳定性的因素
1.1 土质边坡
1.1.1 地形地貌及边坡发育史根据地形地貌及边坡的平面和剖面的形态特征判断边坡是否曾发生过变形及其规模和范围，分析边坡的形成过程。
1.1.2 地质条件主要指地质构造和新构造、风化状况、地下水活动及出露位置等。
1.1.3 各种土质条件土质条件主要包括①黏性土、粉土；②碎石类土；③黄土；④其他土质条件因素主要包括水的因素、气象因素、地震或爆破震动、边坡形态、工程和人为因素等。
1.2 岩质边坡
1.2.1 地质不连续面地质不连续面的存在及其产状对岩石边坡的稳定有着重大影响，岩石边坡中滑体的滑动面通常是岩体中的软弱结构面，也可能是岩体中应力超过其自身强度而产生的破裂面，边坡的破坏模式主要取决于不连续面的存在及其与坡面之间的空间组合关系。边坡岩体的结构类型直接关系到边坡的稳定和可能发生的破坏类型，如块状结构和反坡向层状结构类型的边坡通常较为稳定；而顺坡向层状结构的边坡易产生平面型破坏；碎裂于散体结构的边坡易产生圆弧型破坏。
1.2.2 地下水
（1）降低岩土的抗剪强度
当有地下水存在时，对典型岩土面或土试样，剪切应力和法向应力的关系可用库仑方程式表示为：
τ=c+（σ-μ）tanφ
式中 σ———法向应力；μ———水的浮托压力；φ———内摩擦角；c———黏聚力。当地下水位升高导致浮托压力增高时，剪切强度降低，另外，水还可降低泥质岩石的黏聚力。
（2）在张裂缝中产生水压
在边坡的坡面或顶部出现张裂隙是边坡失稳的先兆。张裂隙中充水，产生水平的静水压力，此力作为下滑力将明显地降低边坡的稳定性。
（3）其他影响
水对边坡稳定的影响还包括：增加岩石的重度，导致下滑力增大；水在裂隙中冻结可产生膨胀作用，破坏岩体的完整性；水在边坡表面冻结，妨碍地下水的排泄，导致地下水位上升，水压增高，降低边坡的稳定性。
1.2.3 地震与爆破震动
地震效应是由地震波引起的，地震时，边坡岩体受地震加速度作用产生一种不利于边坡稳定的惯性力，在边坡稳定性分析中，通常将此惯性力作为静力处理，当地震达到一定震级，即惯性力增大到一定值时，边坡岩体就可能遭到破坏。爆破引起的震动力是一种突发性的瞬时荷载，对边坡稳定性影响主要表现为破坏边坡的完整性，并逐渐削弱边坡岩体的强度，特别是一些不适当的爆破，使边坡的稳定性降低，甚至造成边坡的破坏。
1.2.4 岩石的抗剪强度边坡岩体中潜在破坏面上的抗剪强度也是影响边坡稳定程度的主要因素，岩石的抗剪强度包括完整岩石强度、不连续面抗剪强度和节理化岩体强度。
2 路堑高边坡加固措施
2.1 高边坡变形破坏的主要形式
（1）倾倒破坏：是边坡破坏中一种很危险的破坏形式，主要是边坡的岩体被陡倾结构面分割成岩柱，当为软岩时，岩柱向坡面弯曲；当为硬岩时，岩柱可再被正交的节理割成岩块，向边坡坡面翻倒。（2）圆弧破坏：指节理发育的岩石产生的旋转性破坏。（3）楔形破坏：是指两组结构面的交线倾向于坡面，且两结构面交线的倾角小于坡脚且大于其摩擦角。（4）平面破坏：主要是指边坡结构面的倾向、走向与设计坡面基本一致，且该边坡结构面的倾角角度小于坡脚并大于其摩擦角。
2.2 高边坡加固技术
目前我国道路建设中比较常用的高边坡加固技术有土钉支护、预应力锚固、抗滑桩以及挡土墙技术等。（1）土钉支护技术土钉支护技术的作用原理是用土钉将潜在的边坡滑裂面主动区域复合土体作为具有支撑能力的稳定土体，保证土体在防护作用下不发生侧向滑移，并能承受无筋部分土体的侧向压力，进而确保这个边坡稳定。（2）预应力锚固技术这是目前一项非常普遍的技术。采用该技术防护的岩土强度增强，稳定性提高，并很好的减轻自重，节省建筑材料，确保边坡的安全与稳定。（3）抗滑桩技术抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑建筑物，他穿过滑体在滑床的一定深度处锚固，抵抗滑坡推力的作用。（4）挡土墙技术挡土墙是一种抵抗侧向压力，防止墙后土体坍塌并增加稳定性的构筑物。
3 城市路堑高边坡的防护与景观
除植树等传统防护形式外，植草或铺草皮是近年来被大量采用的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷，但养护费用高，要随时保持绿色有一定的困难。现在道路上植草护坡较新的技术有如下3种：
3.1 厚层基材喷播绿化防护
厚层基材喷射植被边坡防护是采用混凝土喷射机将含植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需要防护的工程坡面的绿色防护技术，通过在坡面喷附一层结构类似于自然土壤且能够贮存水分和养分的基层材料，使植物在边坡生长。特点：机械化程度高；技术含量高；施工效率高；成本低；成坪速度快；草坪覆盖度大；草坪均匀度大；质量高。适用性：适用于开挖后为弱风化及边坡坡度<1∶1的无工程防护的稳定路堑边坡。
3.2 三维植被网护坡
三维植被网也称固土网垫，是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸等工序形成相互缠绕，在接点上互相熔合，底部为高模量基础层的三维立体结构网垫。具有抗水冲刷、固土蓄水、阻风滞水等特殊功能。特点：固土性能优良；消能作用明显；网络加筋突出；保温性能良好。适用性：一般用于土质路堤边坡，也可用于土质路堑边坡，但在干旱、半干旱地区应保证养护用水的持续供给。
3.3 挂网客土喷播挂网
客土喷播技术就是通过在边坡上锚固金属网、钢筋网或高强塑料三维网中的一种，采用压缩空气喷枪将混合好的客土喷射到坡面上，再在其上喷射植被种子，通过植被发达的根系和网体的紧密结合，对边坡达到防护的目的。特点：挂网客土喷播技术工艺简单，施工方便，机械化程度高，生态效益、经济效益显著。推广应用该技术应加大本地草种的选育力度，增强植物群落的自我繁衍能力，减少植被的养护投入，能节约大量资金。适用性：适用于开挖后为强风化（含中强度风化）及边坡坡度≥1∶1的无工程防护的稳定路堑边坡，亦适用于边坡比较稳定、坡面冲刷轻微的路堤与路堑边坡的防护。挂网客土喷播技术对边坡高度、坡高的适应性较强。对于高边坡的防护，该技术结合适量的工程防护措施，可以达到既稳固又经济，既环保又美观的良好效果。通过挂网可以增加客土的抗冲刷能力，同时大大地改善了客土在边坡上的附着条件。
结语
城市道路高边坡的加固防护措施首先要根据边坡范围的用地性质选择合理的支护措施与防护措施，对边坡的绿化景观防护应基于边坡自身的稳定情况，当边坡无法自稳时，应采取支护措施，并进行稳定性演算，再进行绿化防护。对城市道路高边坡的加固防护设计应是一种动态设计，随着边坡施工开挖暴露，进一步深入了解地质条件的变化，进行设计的验算与调整，即所谓动态设计，可以大大加强边坡施工的安全。城市道路高边坡设计对施工程序和方法应提出严格要求，可较大程度减少因施工程序和方法不当造成边坡破坏情况的发生。
参考文献：
[1]许湘华.浅变质岩变形特征与边坡支护设计方法研究[D].湖南：中南大学博士论文，2010.
[2]李高怀.浅析边坡工程防护加固技术[J].山西建筑，2008，34（8）：142-143.
关键词：城市道路；高边坡；防护；加固
正文：高边坡的设计有一些自身的特殊性，是以详细的地质资料为前提，是对边坡未知情况的预测并存在一定风险的设计方法，地质情况复杂多变难以勘察，而自然边坡是漫长的地质历史过程中形成的，而人工开挖的高边坡是几个月时间内形成，改变了坡体的应力状态，这些都使边坡的设计具有风险性。
1 影响边坡稳定性的因素
1.1 土质边坡
1.1.1 地形地貌及边坡发育史根据地形地貌及边坡的平面和剖面的形态特征判断边坡是否曾发生过变形及其规模和范围，分析边坡的形成过程。
1.1.2 地质条件主要指地质构造和新构造、风化状况、地下水活动及出露位置等。
1.1.3 各种土质条件土质条件主要包括①黏性土、粉土；②碎石类土；③黄土；④其他土质条件因素主要包括水的因素、气象因素、地震或爆破震动、边坡形态、工程和人为因素等。
1.2 岩质边坡
1.2.1 地质不连续面地质不连续面的存在及其产状对岩石边坡的稳定有着重大影响，岩石边坡中滑体的滑动面通常是岩体中的软弱结构面，也可能是岩体中应力超过其自身强度而产生的破裂面，边坡的破坏模式主要取决于不连续面的存在及其与坡面之间的空间组合关系。边坡岩体的结构类型直接关系到边坡的稳定和可能发生的破坏类型，如块状结构和反坡向层状结构类型的边坡通常较为稳定；而顺坡向层状结构的边坡易产生平面型破坏；碎裂于散体结构的边坡易产生圆弧型破坏。
1.2.2 地下水
（1）降低岩土的抗剪强度
当有地下水存在时，对典型岩土面或土试样，剪切应力和法向应力的关系可用库仑方程式表示为：
τ=c+（σ-μ）tanφ
式中 σ———法向应力；μ———水的浮托压力；φ———内摩擦角；c———黏聚力。当地下水位升高导致浮托压力增高时，剪切强度降低，另外，水还可降低泥质岩石的黏聚力。
（2）在张裂缝中产生水压
在边坡的坡面或顶部出现张裂隙是边坡失稳的先兆。张裂隙中充水，产生水平的静水压力，此力作为下滑力将明显地降低边坡的稳定性。
（3）其他影响
水对边坡稳定的影响还包括：增加岩石的重度，导致下滑力增大；水在裂隙中冻结可产生膨胀作用，破坏岩体的完整性；水在边坡表面冻结，妨碍地下水的排泄，导致地下水位上升，水压增高，降低边坡的稳定性。
1.2.3 地震与爆破震动
地震效应是由地震波引起的，地震时，边坡岩体受地震加速度作用产生一种不利于边坡稳定的惯性力，在边坡稳定性分析中，通常将此惯性力作为静力处理，当地震达到一定震级，即惯性力增大到一定值时，边坡岩体就可能遭到破坏。爆破引起的震动力是一种突发性的瞬时荷载，对边坡稳定性影响主要表现为破坏边坡的完整性，并逐渐削弱边坡岩体的强度，特别是一些不适当的爆破，使边坡的稳定性降低，甚至造成边坡的破坏。
1.2.4 岩石的抗剪强度边坡岩体中潜在破坏面上的抗剪强度也是影响边坡稳定程度的主要因素，岩石的抗剪强度包括完整岩石强度、不连续面抗剪强度和节理化岩体强度。
2 路堑高边坡加固措施
2.1 高边坡变形破坏的主要形式
（1）倾倒破坏：是边坡破坏中一种很危险的破坏形式，主要是边坡的岩体被陡倾结构面分割成岩柱，当为软岩时，岩柱向坡面弯曲；当为硬岩时，岩柱可再被正交的节理割成岩块，向边坡坡面翻倒。（2）圆弧破坏：指节理发育的岩石产生的旋转性破坏。（3）楔形破坏：是指两组结构面的交线倾向于坡面，且两结构面交线的倾角小于坡脚且大于其摩擦角。（4）平面破坏：主要是指边坡结构面的倾向、走向与设计坡面基本一致，且该边坡结构面的倾角角度小于坡脚并大于其摩擦角。
2.2 高边坡加固技术
目前我国道路建设中比较常用的高边坡加固技术有土钉支护、预应力锚固、抗滑桩以及挡土墙技术等。（1）土钉支护技术土钉支护技术的作用原理是用土钉将潜在的边坡滑裂面主动区域复合土体作为具有支撑能力的稳定土体，保证土体在防护作用下不发生侧向滑移，并能承受无筋部分土体的侧向压力，进而确保这个边坡稳定。（2）预应力锚固技术这是目前一项非常普遍的技术。采用该技术防护的岩土强度增强，稳定性提高，并很好的减轻自重，节省建筑材料，确保边坡的安全与稳定。（3）抗滑桩技术抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑建筑物，他穿过滑体在滑床的一定深度处锚固，抵抗滑坡推力的作用。（4）挡土墙技术挡土墙是一种抵抗侧向压力，防止墙后土体坍塌并增加稳定性的构筑物。
3 城市路堑高边坡的防护与景观
除植树等传统防护形式外，植草或铺草皮是近年来被大量采用的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷，但养护费用高，要随时保持绿色有一定的困难。现在道路上植草护坡较新的技术有如下3种：
3.1 厚层基材喷播绿化防护
厚层基材喷射植被边坡防护是采用混凝土喷射机将含植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需要防护的工程坡面的绿色防护技术，通过在坡面喷附一层结构类似于自然土壤且能够贮存水分和养分的基层材料，使植物在边坡生长。特点：机械化程度高；技术含量高；施工效率高；成本低；成坪速度快；草坪覆盖度大；草坪均匀度大；质量高。适用性：适用于开挖后为弱风化及边坡坡度<1∶1的无工程防护的稳定路堑边坡。
3.2 三维植被网护坡
三维植被网也称固土网垫，是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸等工序形成相互缠绕，在接点上互相熔合，底部为高模量基础层的三维立体结构网垫。具有抗水冲刷、固土蓄水、阻风滞水等特殊功能。特点：固土性能优良；消能作用明显；网络加筋突出；保温性能良好。适用性：一般用于土质路堤边坡，也可用于土质路堑边坡，但在干旱、半干旱地区应保证养护用水的持续供给。
3.3 挂网客土喷播挂网
客土喷播技术就是通过在边坡上锚固金属网、钢筋网或高强塑料三维网中的一种，采用压缩空气喷枪将混合好的客土喷射到坡面上，再在其上喷射植被种子，通过植被发达的根系和网体的紧密结合，对边坡达到防护的目的。特点：挂网客土喷播技术工艺简单，施工方便，机械化程度高，生态效益、经济效益显著。推广应用该技术应加大本地草种的选育力度，增强植物群落的自我繁衍能力，减少植被的养护投入，能节约大量资金。适用性：适用于开挖后为强风化（含中强度风化）及边坡坡度≥1∶1的无工程防护的稳定路堑边坡，亦适用于边坡比较稳定、坡面冲刷轻微的路堤与路堑边坡的防护。挂网客土喷播技术对边坡高度、坡高的适应性较强。对于高边坡的防护，该技术结合适量的工程防护措施，可以达到既稳固又经济，既环保又美观的良好效果。通过挂网可以增加客土的抗冲刷能力，同时大大地改善了客土在边坡上的附着条件。
结语
城市道路高边坡的加固防护措施首先要根据边坡范围的用地性质选择合理的支护措施与防护措施，对边坡的绿化景观防护应基于边坡自身的稳定情况，当边坡无法自稳时，应采取支护措施，并进行稳定性演算，再进行绿化防护。对城市道路高边坡的加固防护设计应是一种动态设计，随着边坡施工开挖暴露，进一步深入了解地质条件的变化，进行设计的验算与调整，即所谓动态设计，可以大大加强边坡施工的安全。城市道路高边坡设计对施工程序和方法应提出严格要求，可较大程度减少因施工程序和方法不当造成边坡破坏情况的发生。
参考文献：
[1]许湘华.浅变质岩变形特征与边坡支护设计方法研究[D].湖南：中南大学博士论文，2010.
[2]李高怀.浅析边坡工程防护加固技术[J].山西建筑，2008，34（8）：142-143.