陳小洪
四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司,四川 成都 610041
高速公路在近些年實(shí)現(xiàn)了較快的發(fā)展與突破,這給人們的出行帶來了很大便利。通常來說,其在建設(shè)過程中的突出特點(diǎn)主要表現(xiàn)為路基高填、深挖路段多等。針對此,要在確保其路基路面安全性與穩(wěn)定性的同時(shí),保證其使用壽命,就必須強(qiáng)化路基邊坡防護(hù)與支護(hù)施工技術(shù)的研究,并從勘察、設(shè)計(jì)以及施工階段進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃,從而因地制宜地選擇靈活有效的防護(hù)與支護(hù)方式,使邊坡穩(wěn)定性得到保障的同時(shí),構(gòu)建生態(tài)邊坡,以此促進(jìn)高速公路的可持續(xù)使用。
現(xiàn)階段,我國高速公路路基邊坡存在的主要問題集中在邊坡坍塌與破壞上。其中,邊坡坡腳以及坡面的沖刷尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)槠旅鏇_刷是大氣降水過多對邊坡造成的直接沖刷以及坡面徑流方向的沖刷,嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致路面發(fā)生塌陷,因此行車安全受到極大的影響。此外,在河灘滯洪區(qū)域以及沿河區(qū)域修筑的路堤還會受到洪水的威脅,這導(dǎo)致其在損毀路堤坡腳的同時(shí),使邊坡受到破壞,進(jìn)而發(fā)生坍塌。
高速公路路基邊坡防護(hù)技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用,按照其防護(hù)類型,可將其分為邊坡坡面防護(hù)及沖刷防護(hù)。前者防護(hù)主要是對路基邊坡表面進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù),以避免其一直受到雨水的沖刷,從而降低其溫度變化及溫差。同時(shí),該防護(hù)技術(shù)還可以對軟弱巖土表面的常見的風(fēng)化→碎裂→剝蝕這一演變歷程產(chǎn)生預(yù)防與延緩的作用,以此對路基邊坡發(fā)揮保護(hù)作用,使其具備足夠的穩(wěn)定性與整體性。此外,邊坡坡面防護(hù)還可在一定程度上對高速公路路基進(jìn)行美化,使其與周邊自然環(huán)境和諧相處?;诖?,文章從以下兩個(gè)方面闡述具體的防護(hù)技術(shù)。
種草防護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于路基邊坡較為穩(wěn)定的情況,其路面遭受沖刷程度較輕,周邊路塹邊坡與土質(zhì)路堤易于草類種植與生長,可以在較大程度上防止路基表面水土流失,實(shí)現(xiàn)路基表土的固結(jié),從而使路基本身的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步加強(qiáng)。但需注意的是,若是路基邊坡經(jīng)常處于浸水狀態(tài),會使得草類不易生長,就不能采用這種防護(hù)技術(shù)。
邊坡上種植的草類在扎根并持續(xù)生長后,可抵抗緩流長短時(shí)沖刷,因此在進(jìn)行草籽選擇時(shí),必須考慮草類本身的特性、種植路基區(qū)域的氣候條件以及土壤類型等。一般情況下,會選擇有匍匐莖、枝葉茂密、葉莖低矮、根部發(fā)達(dá)、容易生長的多年生草種進(jìn)行大規(guī)模的種植,且大多采用草籽混合的形式進(jìn)行播種,進(jìn)而使各個(gè)草籽間形成一個(gè)相對完善的覆蓋層[1]。在種植草籽時(shí),可摻雜一些砂或與土粒進(jìn)行拌和,如此能夠使草籽均勻播種。具體的播種要點(diǎn)如下:(1)播種時(shí)間可選擇溫度以及暖度較高的季節(jié);(2)鋪草皮時(shí)需進(jìn)行快速綠化,在坡率處于1∶1之內(nèi)的土質(zhì)邊坡以及風(fēng)化較為嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石邊坡,選擇以耐旱、葉茂莖矮以及根系發(fā)達(dá)的草種為主。(3)另外一種鋪草皮防護(hù)技術(shù)方式較為簡單,在預(yù)先完成草皮培育后,在適宜的坡面位置鋪設(shè)即可。
工程防護(hù)技術(shù)與種草防護(hù)技術(shù)的適用條件剛好相反,其較多地用于不生草木的路基巖石面上,通常應(yīng)用較多的工程防護(hù)方式為護(hù)坡、坡面護(hù)墻、捶面與噴漿、抹面、框格等多種形式的框格防護(hù)。具體來說,該技術(shù)通過漿砌片石、混凝土等材料,在路基邊坡區(qū)域構(gòu)造骨架,提升邊坡表面本身的粗糙度系數(shù),從而減緩水流速度。
此外,為了使該技術(shù)具備一定的美觀性,可將框格以預(yù)制塊或者漿砌片石制作成麥穗形、漿砌片石拱形或者六角形混凝土塊。該種防護(hù)技術(shù)起到對應(yīng)的防護(hù)作用,因而在很多重要的景點(diǎn)與保護(hù)區(qū)域使用。在該項(xiàng)工程防護(hù)技術(shù)實(shí)施前,需將路基坡面上的松動石塊、浮土、雜質(zhì)、表層風(fēng)化巖體等雜物清理干凈[2]。在一些等級較高的公路防護(hù)中,會較多地應(yīng)用防護(hù)墻的形式實(shí)現(xiàn)路基防護(hù),且會根據(jù)巖體地質(zhì)形式、巖石風(fēng)化程度以及邊坡高度等實(shí)際狀況,將該種防護(hù)技術(shù)分為全防護(hù)技術(shù)以及半防護(hù)技術(shù)。
在防護(hù)技術(shù)應(yīng)用中,以坡腳護(hù)面墻最為常見,自然降水會由坡頂向坡面下流,最終到達(dá)坡腳時(shí),其速度達(dá)到最大值,造成的沖刷與破壞同樣最大,因此坡腳處的防護(hù)墻建設(shè)極其重要。通常情況下,會在穩(wěn)定邊坡上進(jìn)行混凝土預(yù)制塊、塊石、片石的干砌或者漿砌,以此預(yù)防與減弱坡面水流與地表徑流對邊坡造成的沖刷。相對來說,漿砌應(yīng)用較多,而在沖刷程度較為輕微時(shí),軟土地基位置的土質(zhì)路堤防護(hù)通常會選擇干砌的形式進(jìn)行片石防護(hù),以此解決地基不均勻沉降造成的路基變形問題。
若僅采用防護(hù)技術(shù)對高速公路路基邊坡進(jìn)行保護(hù),難以較大程度地滿足高速公路本身所需的安全適用性以及整體穩(wěn)定性需求。因此,還需引進(jìn)邊坡支護(hù)施工技術(shù)與防護(hù)技術(shù)進(jìn)行協(xié)同作用,以此保障邊坡的長久使用。
邊坡結(jié)構(gòu)按照使用方式與使用條件等的不同,有著差異化的適用范圍,按照不同的分類方式,在受力特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)形式方面,可分為扶壁式擋土墻、懸臂式擋土墻、重力式擋土墻;按照建筑材料的使用狀況來劃分,主要有鋼筋混凝土、混凝土、磚砌與石砌等。以下就擋土墻支護(hù)施工技術(shù)與格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的分析與論述。
(1)扶壁式擋土墻技術(shù)。扶壁式擋土墻應(yīng)用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其主要構(gòu)成元素為扶壁、踵板、趾板、立板,斷面尺寸相對較小。踵板位置土體重力對滑移與傾覆有著一定的抵抗作用,相對于其他擋土墻形式受力作用較好,在6~12m高度的填方路基邊坡中應(yīng)用較多,可在一定程度上避免填方邊坡可能出現(xiàn)的隱性滑動,且能夠用于兩側(cè)均勻浸水、地基較軟弱土體以及非飽和土的邊坡支擋[3]。
(2)懸臂式擋土墻技術(shù)。該種土墻同樣是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其主要構(gòu)成元素為踵板、趾板、立壁,斷面尺寸仍舊較小。踵板位置土體重力對滑移與傾覆有著一定的抵抗作用,受力作用相對扶壁式擋土墻技術(shù)較弱,但是優(yōu)于其他形式的擋土墻方式,在6~12m高度的填方路基邊坡中應(yīng)用較多,同樣可避免填方邊坡可能出現(xiàn)的隱性滑動。與扶壁式擋土墻技術(shù)相同,可用于兩側(cè)均勻浸水、地基較軟弱土體以及非飽和土的邊坡支擋。
格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)是一種新型的支護(hù)機(jī)構(gòu),其由墻后土體、錨桿、擋土板、格構(gòu)梁等組成,是輕型擋土結(jié)構(gòu)的一種。其具體作用主要體現(xiàn)在以下方面:擋土板主要用于擋土,其與等間距的框架進(jìn)行剛性連接,進(jìn)而形成連續(xù)板;格構(gòu)梁立柱作為擋土板支座使用,橫梁連接兩側(cè)擋土板,使其形成一個(gè)整體,以此保障土墻本身的完整性與穩(wěn)定性;錨桿外端連接格構(gòu)梁,在土體中固定內(nèi)端錨,擋土板承擔(dān)的土壓力經(jīng)錨頭傳輸向鋼拉桿,其后通過周邊區(qū)域的砂漿握裹力傳輸向水泥漿,再經(jīng)錨固段地層本身的摩擦力傳輸向錨固區(qū)穩(wěn)定土層,以此協(xié)助承擔(dān)水壓力及其對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力,實(shí)現(xiàn)地層內(nèi)部錨固力的應(yīng)用。
此外,錨桿與框格構(gòu)梁形成空間框架,與鋼筋混凝土擋土板協(xié)同承受山體與基坑的土壓力。事實(shí)上,在應(yīng)用格構(gòu)梁預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)時(shí),錨桿會在錨固某個(gè)區(qū)域形成固定的壓力應(yīng)帶,借助擋土板與格構(gòu)梁產(chǎn)生壓力面,以此改善土體力學(xué)性能。這可以使土體本身改變傳統(tǒng)形式的擋護(hù)形式而發(fā)揮出本身的自穩(wěn)能力,進(jìn)而實(shí)施主動擋護(hù),在實(shí)現(xiàn)土體位移控制的同時(shí),增大本身的支護(hù)力,在錨桿逐漸拔出后,支護(hù)力隨之不斷減弱,產(chǎn)生一種柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn)對高速公路路基邊坡防護(hù)及支護(hù)施工技術(shù)的探索與應(yīng)用,對于保障高速公路的長遠(yuǎn)發(fā)展有著積極的意義。這需要建筑企業(yè)在進(jìn)行路基邊坡的建設(shè)與維護(hù)時(shí),全面勘察路基邊坡區(qū)域的水文條件、地質(zhì)特點(diǎn)以及天氣狀況等,并以此為基礎(chǔ)制訂對應(yīng)的建設(shè)方案,采用專業(yè)的防護(hù)與支護(hù)施工技術(shù),如此在避免路基邊坡遭受侵襲的同時(shí),使其具備一定的美觀效果,同時(shí)可以與周邊自然環(huán)境和諧相處,進(jìn)而使公路路基邊坡能夠長久使用。