浅谈边坡的分类与防护方法

摘 要:边坡防护工程是一个综合性的问题,设计的学科范围比较广泛,主要论述了边坡的一些分类及常用防护方法。

关键词:边坡 稳定性 高差 坡度防护

中***分类号:TU311

文献标识码:A1

文章编号:1007-3973(2012)005-003-02

1 前言

随着我国经济的迅猛发展,我国的基础设施建设也越发的更上一层楼,由于我国幅员辽阔,地形地势复杂多变,在公路与各种建筑设施修建的过程中,不可避免的与周围的景观环境形成一定高差,为保障修建的构筑物与其周边环境的安全,同时兼顾用地、经济与美观等多方面因素,我们必须对这些高差采取一定的处理措施,否则边坡所带来的侵占用地,尤其是高差大的边坡潜在的山体滑坡、泥石流等将为其周边的人民财产安全带来极大隐患,为此边坡防护科学也应运而生,现如今与我们的生产生活建设密切相关。

2 边坡的分类与防护方法

边坡:科学的定义为岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。对于不同的学科专业,经常面对的边坡形式也不尽相同,如建筑修建中开挖基础的过程中,将形成很深的基坑,我们要根据高差、地质、经济等因素采用一定的围挡支护,保证基坑在基础修建过程中的正常使用,不至滑塌;如一块场地在平整的过程中,将原来起伏不平的地形形成一个平面,平整场地的四周与原有的自然地形自然而然形成了一定的高差等;另如我们公路建设中,在满足公路本身的各项技术指标后,公路两侧与原有地面做成的具有一定坡度的坡面,如此边坡在我们的生活中随处可见。

综上所述,边坡形成于不同的地质环境,处于不同的工程部位,并具有不同的形式和特征。根据研究目的和研究对象的不同,满足不同工程用途的需要,边坡分类的方式和方法也不尽相同。

2.1 边坡的一般分类

2.1.1 物质组成分类

根据边坡组成物质分为岩质边坡和土质边坡,其中土质边坡包括堆积土边坡、黄土边坡、粘质土边坡和堆填土边坡。

2.1.2 结构分类

结构分类考虑的因素较多,分类的形式亦相应较多。有分为层状结构边坡(单层结构、多层结构、互层结构、内斜层结构、外斜层结构)、块状结构边坡、碎裂结构边坡和散体结构边坡。

2.1.3 成因分类

按照形成的原因可分为侵蚀边坡(沟蚀边坡、岸蚀边坡)、剥蚀边坡(丘陵型、构造型)、塌滑边坡和人为边坡。其中前面3种提到的都属于天然边坡,其主要是自然界中的江河湖海与山坡的岸边形成的边坡。

2.1.4 规模分类

按照边坡的坡高、坡长、坡度等分类。如边坡的高度分类:

(1)超高边坡:岩质边坡坡高大于30M,土质边坡坡高大于15M。(2)高边坡:岩质边坡坡高15~30M,土质边坡坡高10~15M。(3)中高边坡:岩质边坡坡高8~15M,土质边坡坡高5~10M。(4)低边坡:岩质边坡坡高小于8M,土质边坡坡高小于5M。

2.1.5 边坡变形机制及特征分类

将边坡变形破坏分为牵引式(后退式)和推移式(前进式)两种基本形式。这种分类形象、简单、实用,在宏观上表现了边坡变形受力及发展方向。

2.1.6 边坡岩土体的运动特征分类

国内铁道部门将边坡分为:滑坡、崩塌、岩堆、错落、坠石、剥落、蠕动和坡面泥石流等。

2.1.7 按照边坡的稳定性分类

(1)稳定坡:稳定条件好,不会发生破坏。(2)不稳定坡:稳定条件差或已发生局部破坏,须处理才能稳定。(3)已失稳坡:已发生明显破坏。

这种方法一般通过边坡的计算方法得来的稳定系数的大小来进行划分,但是由于不同专业,不同工作条件下该系数取值不尽相同,故一般无严格的界限规定。

2.1.8 按照边坡与岩层走向分类

(1)顺向边坡:岩层倾向与坡面倾向一致或岩层走向与边坡走向夹角小于15啊?2)斜切边坡:岩层走向与边坡走向夹角15啊?0啊?3)切向边坡:岩层走向与边坡走向夹角30啊?0啊?4)逆向边坡(反向边坡):岩层倾向与坡面倾向相反。

2.1.9 按照使用年限分类

按照使用年限可分为永久性边坡和临时性边坡,永久性性边坡是指工作年限超过2年的边坡;反之不足2年的则为临时性边坡。

2.1.10 按边坡的横断面形式分类

按边坡断面形式可分为直立边坡、倾斜边坡和台阶式边坡,同时根据这以上三种形式又可构成复合式边坡。

2.2 基本形态边坡

2.3 复合形态边坡

2.4 边坡横断面外形

以上仅仅列举了部分边坡的分类方法,在实际中由于边坡的形成等各项因素十分繁杂,涉及的专业众多,每个边坡可能同时包含几种形态,我们应秉承着科学的态度,采取具体问题具体分析的方法研究问题。

了解了边坡的分类,可以让我们对边坡有了充分的认识,对我们在以后的各种边坡工程的设计与处理中将有重要的指导意义。

3 边坡防护方法

为保证边坡稳定及其环境的安全,需要进行一定的工程防护。工程护坡主要有坡面防护和支挡结构防护两类。坡面防护常用的措施有灰浆或三合土等抹面、喷浆、喷混凝土、浆砌片石护墙、锚喷护坡、锚喷网护坡、植物防护等。此类措施主要用以防护开挖边坡坡面的岩石风化剥落、碎落以及少量落石掉块等现象。所防护的边坡应有足够的稳定性,对于不稳定的边坡则应先采取一定的工程措施如增加边坡坡率到边坡的允许坡率以确保边坡的稳定性或采用支挡措施后再防护;支挡结构的类型较多,如重力挡土墙、悬臂挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩等,这些支挡结构既有防护作用,又有加固坡体的作用。

3.1 支挡结构防护

挡土墙是用来支护天然或人工边坡陡坎的一种垂直结构物,用来抵挡土压力、防止土体塌滑的构筑物,并可有效的节约用地。

根据其刚度及位移方式不同,可分为刚性挡土墙、柔性挡土墙,一般常见的形式挡土墙形式有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙,锚杆挡土墙、网箱挡土墙、板桩挡土墙等等。

3.1.1 重力式挡土墙

重力式挡土墙依靠自身重力来保持挡土墙在土压力作用下的稳定性,由于计算原理简单,施工简易,同时造价低廉,建设周期短,便于就地取材,适用性强,综合经济效果好而深受广大设计单位、施工单位、业主的喜欢,它是我国目前最常用的一种边坡支护形式,目前在我国公路、铁路、水利、港口、矿山等工程的护坡中得到广泛的应用。

3.1.2 扶壁式(悬臂式)挡土墙

扶壁式与悬臂式挡土墙是一种钢筋混凝土的挡土墙,它是一种轻型结构物。主要依靠墙身的重量及底板以上填土的重量来维持其自身平衡,主要特点是构造简单、墙身断面较小,施工方便,自身质量轻,可以很好地发挥材料的强度性能,能适应地基承载力较低的基础,但是需耗用一定数量的钢材和水泥,影响了一定经济性能指标。6m左右的常用悬臂式,6m以上的一般多采用扶壁式。

3.1.3 加筋土挡土墙

加筋土挡土墙指的是由填土、拉带和砌块组成的加筋同来承受土体侧向压力的一种挡土墙形式。加筋土挡土墙属于一种柔性的构筑物,它能够适应地基的微小变形,是一种很好的抗震结构物,同时它具有造型美观,节约占地,造价比较低的特点,具有良好的经济效益,同时它还具有施工简便、快速的特点,可以缩短工期,加筋土挡土墙可以做的很高,不需要较大的地基承载力,但是一般只适用于高填土的边坡支护工程,不宜在挖方工程或地形陡峭的山坡上修建。对于地震烈度八度以上地区和强烈腐蚀环境中不宜使用,对浸水条件下需要慎重应用。

3.1.4 锚杆挡土墙

锚杆(索)挡土墙支护结构一般是由锚杆(索)、肋柱(格构梁或立柱)和挡板等组成,靠锚固于稳定土层中的锚杆所提供的拉力,用以承受结构物后面的土压力。按照其结构构造形式可以分为板肋式锚杆挡墙、格构式锚杆挡墙和排桩式锚杆挡墙。可以作为山边的支挡结构物,也可用于地下工程的临时支撑。对于开挖工程的边坡可以避免内支撑,扩大工作面利于施工,同时由于施工占地少,可以缩小基础开挖面积。

3.1.5 网箱挡土墙

由于工程建设的需要,随着技术的发展,越来越多的新型挡土墙出现并且在广泛应运,带来了巨大的经济效益,如网箱挡墙就是其中之一。它的种类也很多如常用的石笼网箱挡土墙,它是用石笼网笼子层叠堆砌构筑的挡土构筑物形式,石笼网箱挡土墙的构件是在网箱内部填充大小比例相当的石块,如此构件本身便有较大的孔隙率(一般可达到20 %~30 %),由于空隙率较大,可不用设置泄水孔,甚至连伸缩缝和沉降缝也可简单设置。墙体网箱是铁丝网制作的笼子,具有一定的柔性,能够抵抗一定的变形,而且石块与石块之间也可以滑动,所以网箱挡土墙的抗变形能力较强,能够有效缓冲突发的外力。

3.2 坡面防护

3.2.1 抹面法

抹面一般是在稳定的坡面上用灰浆或三合土等材料涂抹边坡表面的一种方法,适用于易于风化的软岩层边坡,当岩层风化不甚严重时,所防护的边坡自身须是稳定的,但其护坡的坡面形状、坡度及平顺性不受限制,所防护的边坡应须干燥、无地下水侵蚀的岩质边坡。

3.2.2 喷(灌)浆法

喷(灌)浆法适用于坚硬易风化,但没有遭到严重风化的岩石边坡,可以有效防止进一步的风化、零星掉块和剥落,同时对地下水不发育干燥的边坡亦可采用,对成岩作用较差的粘土岩边坡不宜采用。

3.2.3 浆砌片石护墙

多用于易风化的云母岩、千枚岩、绿泥片岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段,以防止岩石面的进一步的风化,所防护的边坡本身必须是稳固的。

3.2.4 喷锚支护

喷锚支护指的是借助高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩石边坡,使锚杆、混凝土喷层和围岩构成共同作用的体系,用以防止岩体松动、分离,把一定厚度的围岩转变成为自承拱,有效地稳定围岩。喷锚支护它具有及时、密贴及封闭性等特点。

3.2.5 植物防护

通过在边坡上面种草、铺草皮、植树等方法来达到加固边坡的作用。适用于各种土质边坡和部分风化极其严重的岩石边坡。植被护坡开始时作用较弱,但是随着植物的生长、繁殖,强度增加,对减轻坡面不稳定性和侵蚀的作用会越来越大,同时,植被护坡还有一个显著的优点,它能够恢复因工程建设所破坏的生态环境。但是采用植物群落固坡、保持土壤的作用是有一定限度的,它不能涉及到深层土壤的坍塌或极其厚重土层的滑动,有时需利用植被与其它材料共同作用来加以防护边坡,发挥二者各自的优势,从而努力达到人类活动与自然环境的和谐共处 。

以上仅仅列举了一些常用的边坡防护方法,在实际工程中由于条件的不同,会遇到更多样的边坡护形式,我们必须具体问题具体分析,采取科学而谨慎的态度去对待。

4 结论

边坡防护工程是一个综合性的问题,设计的学科范围比较广泛,如水利科学,岩土力学,土力学,环境科学等等,工程中我们必须要详细的调查地形、水文地质等条件,研究和确定边坡的发展阶段和类型,同时结合工程的难易程度、现场的施工条件、周边现有的构筑物、预算资金等情况,同时兼顾改善生态环境、保持水土等因素全面的考虑。

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