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1、 目 录摘要Abstract1 绪论 11.1 课题的提出及研究意义 11.2 国内外研究现状 21.3 主要研究内容 32 路基边坡的主要病害分析 52.1 一般路基边坡常见病害 52.2 特殊路基边坡病害 63 防护工程的设计 73.1 根据路基横断面形式的边坡设计 73.2 根据土质的边坡设计 74 防护类型的选择与要求 134.1 防护类型选择原则 134.2 设置边坡防护的一般要求 145 路基边坡防护型式的分类 166 路基边坡典型防护类型特性 186.1 植物防护 186.2 圬工防护 216.3 骨架植物防护 246.4 抹面、捶面 257 结论 278 参考文献 28路基边坡
2、防护1 绪论11 课题的提出及研究意义路基边坡是公路的重要组成部分，处理不当，容易发生碎落、崩塌、滑塌甚至滑坡，既破坏环境，又影响公路正常运行，严重时交通中断，造成重大经济损失。为了保证路基边坡稳定，防止坡体滑坍和坡面冲蚀、碎落，需要采取合理适宜的工程措施，如修筑承受土石压力的支挡结构物，或进行坡面防护，这种防护不承受或基本不承受土石压力。长期以来，人们对边坡防护的重要性认识不足，设计中一般未能全部考虑边坡处理，或边施工边设计。改革开放以来，我国公路建设蓬勃发展，随着公路修建等级的提高，出现大量的高填路堤和深挖路堑，路基边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡防护型式的确定是公路设计的
3、重要内容之一，应根据公路等级、降雨强度、地形、土质、材料来源等况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保公路的稳定、安全和高效运营，同时使公路建设与环境景观相协调，保持生态环境的相对平衡。我国在 80 年代中期以前，主要以低等级公路建设为主，由于交通量小，深挖高填较少，工程投资小，因而防护工程不作为道路建设的主体工程，因防护工程不当造成的道路损坏引起的损失也不大。所以边坡防护工程常常被忽略，进入 90 年代以后，随着大量高等级公路的修建，路基边坡防护技术愈来愈受到人们的重视，但尚无完备的设计与施工规范，采用不同的防护技术措施对边坡进行防护处理，其效果差异较大，有
4、的过于保守而造成浪费，有的不够安全而产生损坏。由于路基边坡防护不当，造成重大经济损失的事例屡见不鲜。如沈大高速公路以南 180km 长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80%；京石高速公路在 1997 年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基边坡垮塌，路面悬空的水毁现象；河南的开洛高速公路因防护不当使边坡土壤大量侵蚀淤塞边沟，造成边沟水流漫溢，淹没大片农田，每年都造成巨大的经济损失；内蒙古东部地区在 1998 年的特大洪涝灾害中，全区共有 12 条国道、25 条省道、150 条旗县公路、17 条边防公路遭水毁；9784 km 的路面被冲毁，723 座桥梁，1771 道涵洞被坏，直接经济损失
5、达 10.7 亿。而且交通部曾统计表明，仅因水毁造成路基损坏在 1991 年就达 15477km，经济损失巨大。如不加以解决，待高速公路投入运行后，损失将更加严重。公路建设给自然环境带来了许多影响，这种影响主要指公路两侧离中心线各几百米到公里甚至十公里范围内的自然环境受到公路交通的侵入，整条公路在原来的自然环境中形成了一定宽度的具有新环境特征的变化地带，可称这一地带的环境特征为公路路界环境系统，它主要包括路界生态环境、路界大气环境、路界声环境以及路界景观。自 1972 年联合国斯德哥尔摩环保会议以来，由于公路工程修建等因素导致水土流失和耕地占用，农民们失去了 5000 多亿吨的表层土；同时由于
6、植被破坏导致温室效应的 CO2 增加了 10%，世界在以每年 80亿吨的巨量排放 CO2 和硫化物，臭氧层日益遭到破坏。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时，减少对环境的破坏，降低噪音，吸收汽车排放物，恢复自然生态平衡已成为公路建设过程中关注的问题，目标是真正把公路建设成为一条具有地方特色的绿色通道，而这与路基边坡的合理防护有着密切的关系。通过调查分析已有的路基边坡防护工程实例，总结各种防护型式的特点及适应性。结合路基边坡的冲刷和侵蚀机理的研究，归纳出典型的边坡防护型式，以期对工程实践进行指导正是本课题研究的目的，也将是一项非常有意义的工作。 随着我国基础建设力度的加强，公路、铁路、水利设施
7、等关系国民经济发展的基础建设方兴未艾，为有关设计部门提供了机遇，同时也带来了挑战。传统的手工计算与绘图已远远不能满足要求，为适应这一需求，CAD 技术的引进与开发已取得了一定的成果，它在工程设计中的应用已带来了良好的社会效益与经济效益，极大地提高了生产力，使设计人员从繁重的手工计算与绘图工作中解放出来，从而提高设计质量，它正逐渐成为工程设计人员必备的工具。1.2 国内外研究现状道路建设在国外起步较早，防护方面的研究也不例外，而且他们较早的认识到了生物防护有着硬防护无可比拟的经济效益、社会效益和生态效益。日本、美国、加拿人、瑞典等国近十几年来，对于公路的边坡防护技术十分重视，设计与施工规定严格、
8、详实，边坡防护技术先进、效果良好。德国最早将公路景观设计的思想引入，使高速公路不仅是一条行车通道，而且是一个风景独特雅致的空间走廊。由于他们较早的意识到公路应与环境相协调，他们的高等级公路边坡大都采用 1:21:5 的平缓边坡，同时坡面大都采用植物防护，使公路边坡防护起到防护功能的同时，与周围环境形成一体。经过多年的研究工作和实践经验，他们的高等级公路边坡的绿化进入了一个高层次规范化的水平。国内在路基边坡防护方面，与这些发达国家相比，相对重视不够，目前尚未系统进行公路路基边坡防护技术的研究，也没有指导路基边坡防护工程设计和施工的标准规范。长期以来，我国边坡防护一般采用传统的硬结构工程防护，造价
9、高而且防护作用随时间的推移而减小，相比之下，植物防护既经济、又可以通过经营手段来达到长期的防护效果。但现在高等级公路的边坡植物防护仍处在一个初始性的探索试验阶段，边坡的绿化水平进展缓慢。理论方面，西北水保所的朱显漠、王万忠等人进行了大量的研究，并引用美国通用土壤流失方程式得到了一系列成果，但由于自然条件的千差万别和高等级公路边坡的特殊性，至今未能得到广泛的推广。铁路、公路工程人员在植物对公路边坡的防护作用方面也做了许多应用性的探索，如北方交大的满开颜进行了植被对边坡防护作用的研究，北京市公路管理处的赵宏生作了一系列的公路绿化设计研究，陕西省交通厅做过路基边坡栽种小冠花的防护试验，沪嘉高速公路管
10、理所的瞿琳瑾进行了高速公路地被植物的选择与管理的研究。近年来在高等级公路的建设中，植物防护得到越来越多的重视。交通部信息环保部分别在昆曲路、楚雄大理路实施了生物防护与环境景观再造工程等等，取得了较好的效果，且成功的引入了新的植物护坡施工方法。沈大高速公路用早熟禾、柴羊茅、小冠花进行边坡绿化，效果良好。贵黄公路采用黑麦草、三叶草、小冠花、进行边坡防护，边坡稳定，节约了 123. 61 万元。广西引入台湾相思树种子进行坡面绿化，1994 年绿化路基在特大洪水中得到了较好的保护。但由于各项工程的地理和气候差异性，道路工程人员缺乏对防护植物的了解，而农林工作人员对公路边坡的特殊性缺乏感性的认识，导致了
11、防护物种和设计方案的千差万别，其中有些设计很具有随意性，导致了不必要的损失，所以关于防护方法的选择原则应早日出台，划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性，并将理论研究进一步深入，将水对土质边坡冲刷研究定量化，并注意积累实践经验，早日制定公路边坡防护设计的相关规范。如前所述，由于理论研究的不足加上设计的随意性，同时由于气候、地理环境的差异，决定了不同地区边坡防护方案的差异性，这方面的系统研究已不容忽视。1.3 主要研究内容 为系统研究我国公路的边坡防护 ，本文主要论述以下几个方面的问题 1 通过对现有高等级公路边坡防护工程进行大量调查研究，剖析路基边坡的病害类型和原因。2 通过研究各种边坡防护
12、类型与气候条件、工程地质条件和水文地质条件的关系，总结各种防护类型的使用原则及条件 3 通过对典型地形地质条件下的路基边坡防护类型、施工中出现的问题、以及建成营运后使用效果进行实地调研，归纳出各种地质条件下边坡防护的有效措施及适宜各地使用的边坡防护类型和构造设计图。2.1 一般路基边坡常见病害由于路基边坡大面积裸露于空间，长期受自然因素的强烈作用，常发生物理力学性质的变化，浸水后湿度增大，强度降低；岩性差的岩体，在水温变化条件下，加剧风化：路基边坡表面在温差作用下形成胀缩循环，在湿差作用下形成干湿循环，从而导致强度衰减和剥蚀；地表水冲刷，地下水侵入，使岩土表面失稳，极易加剧边坡的病害；沿河路堤
13、在水流冲击、淘刷和侵蚀作用下，地基承载力下降，引起路基沉陷，导致边坡病害；边坡防护型式不当，导致防护失败；边坡或桥台背填料压实度不足以及偷工减料、植物防护由于物种选择不当遭受虫害或成活率降低等等，均是导致边坡破坏的原因。1 边坡坍方路基边坡的坍方是最常见的边坡病害，亦是水毁的普遍现象。按照破坏规模与原因的不同，路基边坡坍方可以分为剥落、碎落、滑坍、崩坍及塌坍等，2 边坡冲沟多发生在汇水集中区或高填路段，诱发原因有：急流槽位置或间距设置不当；边坡压实度不足；防护型式不当 多为分散排水时 ；边坡土质不良等因素。3 防护体滑落诱发原因有：水毁；圬工砌筑质量不符合要求；勾缝不密；未设粗砂滤层或泄水孔；
14、坡脚支撑不稳。4 防护剥蚀 诱发原因有：风化；假缝；温差胀缩；干湿胀缩。5 急流槽悬空诱发原因有：急流槽尺寸偏小导致泄水不及；数量过少导致排水不及；槽内泄水不畅导致溅水；急流槽基础不实等。6 路堑塌方诱发原因有：岩土地质不良；路堑顶部水浸入；风化等。7 坡脚淘蚀诱发原因有：护面墙设置不当；排水沟尺寸偏小；护面墙基础不牢等。8 草皮冲蚀诱发原因有：坡陡，水流流速 1. 2m/s；草种不适；边坡压实度不足等。9 植草枯死 诱发原因有：土质、环境不适；草种不适；病虫害；寿命终止。2.2 特殊路基边坡病害超过规定范围的高填或深挖路基，以及地质和水文等条件特殊，例如：黄土、膨胀土、盐渍土、泥石流、岩溶、
15、冻土、雪害、浸水、滑坡、岩堆、软土、涎流冰及地震等地区的路基，称为特殊路基，为保证路基具有足够的强度与稳定性，路基的横断面和边坡防护需要针对各种不同不良情况，进行特殊设计。由于土质的截然不同，造成边坡病害的原因也各有特征，下面仅就上述三种特殊路基的边坡病害简析如下：1 膨胀土路基边坡膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿粉组成，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩性质的特殊粘性土。同时还具有多裂隙性，超固结性及强度衰减性等特殊性质。膨胀土路基边坡常大量出现坍方、滑坡，有“缝堑必滑，无堤不坍”之说，故不得用于高等级公路填方路基。其路堑边坡的常见病害有： a 剥落, b 冲蚀, c 泥流, d 溜塌, e
16、坍滑, f 滑坡。2 黄土路基边坡黄土是第四纪的一种特殊堆积物。其主要特征为：颜色以黄色为主，有灰黄、褐黄等色；含有大量粉粒，一般在 55%以上；具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比大，在 1 左右；富含碳酸钙成分及其结核；无层理，垂直节理发育；具有湿陷性和易溶蚀，易冲刷，各向异性等工程特性。上述特征和特性，导致黄土地区的路基容易产生多种特有的问题和病害： a 剥落， b 冲刷， c 滑坍， d 崩坍， e 泥流等。3 盐渍土路基边坡地表 lm 内易溶盐含量超过 0.3%时即属盐渍土。易溶盐类主要有NaCI、Na2SO4 、Na2CO3 等。由于土中含有易溶盐，土的物理力学性质和筑路性质发生变化，引起许多路基病害： a 溶蚀， b 盐胀， c 冻胀， d 翻浆。3 防护工程的设计3.1 根据路基横断面形式的边坡设计1 填方路基a. 填方路基高度4 米的采用植草防护；b. 填方路基高度4 米的采用拱形骨架+植草防护；2 挖方路基a.路基高
