时间：2023-06-01 08:50:57
关键词：沟道整治，方案优选
中图分类号：TU992文献标识码： A
1 规划概况
长期以来，由于技术、经济等方面因素，尽管一致致力于盐碱地的改造，但宁夏银北地区至今仍有百万亩盐碱地得不得根本整治，究其原因，还是排水的问题得不得根本解决。因此，完善排水沟系，高标准整治排水沟道，有效调控地下水，对于根本上解决银北盐碱地问题十分必要。五三支沟做为银北地区百万亩盐碱地改造工程的主要组成部分，工程的实施迫在眉睫。
五三支沟起自石嘴山市平罗县头闸镇邵家桥村，经头闸、灵沙和宝丰三乡镇，向北经惠农区庙台乡在乐土岭子以下入五排。全长28.7km。控制排水面积113 km2。
项目区处于银川平原的北部，位于黄河Ⅱ级阶地上。场地地层以第四系全新统为主。
2 设计方案
2.1 工程布置
本次工程在已有工程的基础上，进一步完善五三支沟工程体系，沿线改造补充建筑物，对沟道进行清淤、治理沟道塌坡段，疏浚沟道、清理河障，进一步提高沟道防洪、排水能力，保障区域排洪、排涝需要。
本次设计考虑对沟道流沙段、穿村庄及主要交通段进行砌护治理。
2.2 护坡材料方案
按照因地制宜、就地取材的原则，根据以往工程经验，主要有格栅护坡、格宾护坡、干砌石护坡、柳桩麦草护坡等4种护坡材料方案。各设计成果如下：
（1）格栅护坡方案
边坡采用格栅网箱砌护，网箱规格为长Lm×宽1.0m×高0.3m。边坡格栅网箱下铺设200g/m²土工布。坡脚采用土工格栅石笼为基础，石笼规格为长4.0m×宽0.8m×高1.0m。
本工程土工格栅拟采用双向格栅，原材料为聚丙烯（PP)，网孔形状为40x40mm，其拉伸强度为30KN/m；填充料选用卵砾石，填充石料为粒径120~250mm的卵砾石，填充率要求为0.77左右。
优点：耐久性好，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀性能，能满足一定的抗拉、抗老化的使用要求；具有整体性又具有柔性，适应坡面变形的能力强；透水性好，抗冻胀性能强；网箱表面粗糙，有利于泥沙沉积及植物生长，生态效果好；对石材的要求较宽松，可因地制宜充分利用当地材料；施工方便，工艺简单。
缺点：耐火等级低，属燃烧体材料；长期易老化；工程造价较高。土工格栅结构体应用部位主要在水面以下或地面以下等不外露部位。
（2）格宾护坡方案
边坡采用格宾网垫砌护，网垫规格为长Lm×宽2.0m×高0.3m。边坡格宾网垫下铺设200g/m²土工布。坡脚采用格宾网箱为基础，网箱规格为长2.0m×宽0.8m×高1.0m。
格宾网格采用抗腐蚀、耐磨损、高强度的（10%铝锌混合稀土合金）低碳钢丝经机械编织而成的六边形双绞合金属网面。采用80x100mm网孔，最小镀层重量不小于490(g/m2 )。其填充石料为粒径120~200mm的卵砾石，空隙密实度大于85%。
优点：耐久性好，所采用的钢丝网面采用特殊的防腐处理形式，能够满足不同工况下的耐久性要求；柔韧性及整体性好，以低碳钢丝作为结构的主要材料，具有很强的柔韧性，能够适应一定程度的不均匀沉降，同时能够自行调整愈合变形，以阻止变性的继续发展；良好的透水性，抗冻胀性能好；良好的亲水性，容易形成水与绿结合的滨水环境，具有理想的生态效果；对石材的要求较宽松，可因地制宜充分利用当地材料；施工方便，工艺简单。
缺点：投资高。
（3）干砌石护坡方案
边坡采用干砌石砌护，砌石厚度为0.3m，边坡砌石下铺设200g/m²土工布。坡脚采用干砌石为基础，宽1.0m，高1.0m。
石块选用材质坚实新鲜、色泽均匀、无风化剥落层或裂纹、表面无水垢水锈等杂质、其饱和抗压强度不低于40MP，软化系数应大于0.75，粒径尺寸应保证最小面边长大于25cm。
优点：采用材料均为传统材料，可就地取材，施工工艺简单、成熟；抗冲刷能力较强；透水性好，抗冻胀性能较好；投资适中；维修方便。
缺点：干砌石护坡要求上下两层相互咬结，形成整体性，对施工质量要求较高；整体性较差，对护坡土壤不均匀沉降适应性差；容易坍塌，管理维护费用高；工程外形美观性差。
（4）柳庄麦草护坡方案
护坡自坡脚沿坡面布设4排柳桩，柳桩直径10cm左右，长1.5m；桩行间距为0.9m，桩间距0.3m，呈三角形布置；桩间坡面采用麦草与壤土分层压实，每20cm压一层草把子，坡底压一层原状草捆，草把子要求内细外粗。
优点：草把、柳桩均为传统材料，可就地取材；施工工艺简单、方便；工程造价低。
缺点：寿命短，耐久性差，防护效果差；抗冲刷能力弱；需要砍伐大量的树木，造成生态破坏。
3 护坡材料方案优选分析
上述4种沟道护坡材料方案，均能满足护坡的稳定和应力要求，为此，方案优化设计从施工条件、工程造价、防护效果、生态景观效果及管理维护等5方面作为评判准则进行护坡材料方案的优选。
3.1 施工条件
上述4种沟道护坡材料方案均可就地取材、充分利用当地材料，施工工艺简单、方便，均满足施工条件要求。
3.2 工程造价
上述4种沟道护坡材料方案从工程造价方面讲，格宾护坡方案>格栅护坡方案>干砌石护坡方案>柳庄麦草护坡方案。
3.3 防护效果
五三支沟做为银北地区百万亩盐碱地改造工程的主要组成部分，控制排水面积达113 km2，是银北地区一条重要的排水干沟。由于柳庄麦草护坡方案具有寿命短、耐久性差、防护效果差，抗冲刷能力弱的特点，因此从防护效果上讲不建议使用柳庄麦草护坡方案。
3.4 生态景观效果
五三支沟做为银北地区一条重要的排水干沟，很长段落处在村庄段及主要交通段。由于格栅护坡方案和格宾护坡方案网箱表面粗糙，有利于泥沙沉积及植物生长，取得良好的生态效果，特别是格宾护坡方案容易形成水与绿结合的滨水环境，形成好的景观效果。因此从生态景观效果上讲建议使用格栅护坡方案和格宾护坡方案。
3.5 管理维护
干砌石护坡方案因为整体性较差，对护坡土壤不均匀沉降适应性差，加之对施工质量要求较高，工程完工后容易坍塌，造成后期管理维护费用较高；柳庄麦草护坡方案虽然工程初次投资低，但是其寿命短、耐久性差、防护效果差，后期管理维护费用也较高。因此从管理维护上讲建议使用格栅护坡方案和格宾护坡方案。
3.6 最优方案
依据上述优选分析，根据工程实际情况，由于沟道日常排水主要是农田排水，日常水深较低，边坡日常水位以下选择防护效果好、生态景观效果好的格宾作为护坡材料，日常水位以上选择工程造价低的干砌石作为护坡材料，护角选择工程造价相对较低、防护效果较好的土工格栅作为护角材料，即最终确定格栅、格宾、干砌石组合方案为最优方案。
边坡采用格宾网垫砌护和干砌石砌护，其中格宾网垫位于边坡砌护下层，沿坡长1米，网垫规格为长2.0m×宽1.0m×高0.3m。干砌石护坡长（L―1）m，厚0.3m。边坡砌护下铺设200g/m²土工布。坡脚采用土工格栅石笼为基础，石笼规格为长4.0m×宽0.8m×高1.0m。
关键词：山区高速公路；边坡；生态防护；评价指标
Research on mountain highway slope ecological protection scheme and evaluation indexes
Liu Ji， Zou Pinzeng，Jiang Anmin
（Hunan Urban Construstion College）
Abstract： The deep digging and high filling work in mountain highway projects poses a serious threat to ecological environment protection along the road. The contradiction between the ecological environment protection and project construction desperately needs to be addressed. This paper summarized in detail the advantages and disadvantages and the application scope of the current widely used six kinds of ecological slope protection technology. According to the five factors that influence plan selection of slope ecological protection technology， the slope was divided into four classes， respectively directly-greening slope， favorable-greening slope， selective-greening slope， unfavorable-greening slope. The recommended slope ecological protection scheme was also given. By referencing to the research results at home and abroad about slop ecological protection the ecological slope protection effect evaluation index system of technology was put forward from the aspects of solid soil slope protection， ecological and environmental protection， landscape function， which aims to provide reference for doing research in highway ecological protection.
Keyword： mountain highway； slope； ecological protection； evaluation indexes
引 言：
S着我国社会和经济的发展，以及人们对环境和生态保护的重视，对高速公路的要求越来越高，高速公路不但需承担快速交通通道的功能，同时还要求生态环保、环境优美。山区高速公路是以破坏生态环境为代价的一项现代化建设工程。在修建过程中形成大的挖填方，引起岩土体移动、变形和破坏，容易诱发各种地质灾害。山区地形、地貌复杂，山区高速公路建设中开挖路堑、镇筑路堤，会导致原生植被和动物栖息地破坏，水土流失，以及局部环境恶化等系列生态环境问题。以往由于对边坡防护方案的认识不足，边坡防护方案设计不合理，致使山区高速公路边坡在施工后出现失稳破坏、与周围景观不协调、严重破坏生态环境。因此如何因地制宜地选取路堑边坡防护方案，使其即能满足公路工程技术标准，又能保护生态环境、丰富高速公路景观，就显得尤为重要。
我国在高速公路边坡生态防护方面的研究起步较晚，但近年来生态环境保护越来越受到人们的重视，大量的高速公路边坡开始采用生态防护技术，相关的科研成果也不断涌现。李志清等[1]提出了要将工程护坡和植被护坡相结合的思想。吕大伟[2]研究了客土喷播技术在山区高速公路边坡防护绿化中的应用。冯玉涛等[3]提出了一种植生袋联合土工格栅的柔性生态护坡新技术。胡勇[4]对藤蔓植物在恢复公路工程石质边坡生态景观中的应用开展了相关试验研究，王云[5]对高挖边坡稳定性与生态防护技术开展了相关研究。不同的生态防护技术特点各异，适用性也大不相同，本文在归纳总结国内常用的生态防护方案特点的基础上，结合作者多年的高速公路边坡生态防护设计工程经验，对常见的生态防护技术方案进行了探讨。同时，迄今为止，生态边坡防护效果评价方面仍然没有形成统一的规范和标准，缺乏统一的评价体系，不利于边坡生态防护技术的发展。本文根据调查咨询，提出生态防护评价指标体系，以期为科学合理进行生态防护评价提供技术支持。
1.生态护坡技术特点和适用性分析：
与传统的圬工防护及单纯的植物防护相比，综合防护型边坡，将工程防护和生物防护很好地结合起来，既可以美化路容，又能起到环境保护和稳定边坡的作用，是目前应用最为广泛的边坡防护型式。其主要具有固土护坡、生态环保、丰富景观三方面的功能。
归纳总结目前工程上应用广泛的生态护坡技术主要有以下六种：直接喷播植草护坡、椰纤维网植草护坡、客土喷播绿化护坡、植生袋绿化护坡、土袋绿化护坡及藤蔓植物绿化护坡等。
1.1 直接喷播植草护坡
直接喷播植草绿化护坡技术是采用液态播种的原理，将粘结剂、保水剂、土壤改良剂、粘着剂、肥料、植物种子等按照一定的比例均匀搅拌，然后通过液压喷播机械设备将混合物加压喷射到防护坡面，从而完成植草护坡的一种简单的生态护坡技术。
1.1.1 直接喷播植草护坡优缺点
直接喷播植草护坡技术特点简单，优缺点均较为明显：施工速度快，施工工艺简单；工程造价低，经济效益好；基材分布均匀，种子发芽快，植被覆盖时间短。但是，直接喷播植草绿化基材直接曝露在空气中，抗雨水冲刷能力较弱。而且，直接喷播植草绿化由于没有客土的存在，基材中缺乏植物生长需要的营养。因此，直接喷播植草绿化护坡技术对边坡土质要求较高，限制了它的推广使用。
1.1.2 适用条件
通常适用于填土边坡以及坡高不超过4米、坡比较小（坡比≤1：1.0）的全风化岩石（泥岩、风化页岩）边坡或稳定土质边坡。
1.2 椰纤维网植草护坡
椰纤维植物护坡技术是利用椰纤维网（CF网）特殊的纤维层状结构（具有固土保水的功能）与喷播技术相结合，形成一定厚度的有利于植物生长的土层，在边坡坡面建立一个具有一定自身生长能力的生态固土护坡系统，以达到永久护坡的目的。
1.2.1 椰纤维网植草护坡优缺点
椰纤维网在边坡上的应用，增加了坡面的粗糙程度，降低了水流速度，呈现网格状的椰纤维网可以将坡面径流缓变为坡面漫流，能够有效减弱雨水对护坡面的冲刷；而且椰子纤维可以截留和吸收一部分水分，增强坡面保水的能力，为植物健康生长提供足够的水分；椰纤维网能够降解，分解之后的有机质能够为植物提供生长所需的养分。但是椰纤维网的铺设对边坡坡面的平整性有较高要求；提供植物生长环境的基材一般厚度在4cm左右，不适宜在岩石及土夹石边坡上应用。
1.2.2 适用条件
适用于坡比≤1：0.75且高度不超过8米的土质路堑边坡。
1.3 客土喷播绿化护坡
客土喷播绿化护坡是将复合肥、植物种子、种植土、水、粘结剂和保水剂等按照一定比例混合并搅拌均匀的有机基材，通过专门的喷播机械喷播在挂有铁丝网的坡面上，形成有利于植物生长的一定厚度的有机基材层。植物生长到后期，发达的植物根系能够穿透基材深入到边坡岩体的节理及裂隙之中，从而达到永久护坡和美化路域环境的双重目的。
1.3.1 客土喷播绿化护坡优缺点
客土喷播绿化护坡喷播的基材厚度较大，非常有利于草灌植物的生长，可以形成较好的边坡生态环境；能够用于风化岩石边坡的生态防护，并且能够与框架类、骨架类圬工防护相结合，适用范围相当广泛；保肥、保水效果好，具有良好的抗雨水冲刷能力。客土喷播绿化施工技术相对复杂，工程造价较高，并且客土喷播绿化不适用于坡比过于陡峭及完全岩质边坡。
3.2 适用条件
客土喷播绿化护坡适用于坡比≤1：0.5的弱风化、软质岩质边坡面，或者坡比≤1：0.5的菱形网格、拱型骨架、框架梁边坡、人字型骨架边坡。客土喷播绿化护坡施工分为湿法喷播和干法喷播两种，湿法喷播施工速度较快，但是湿法喷播在边坡面形成植被护坡之前，耐雨水冲刷能力比较弱，与湿法喷播相比干法喷播较耐冲刷。在应用客土喷播绿化技术进行边坡生态防护时，应当根据降雨条件、边坡情况以及当地气候条件合理地选择相应施工方案。
1.4 土袋绿化护坡
通过在编制袋或麻袋中，装填种植土，然后堆砌在框架、骨架类工程防护坡面，然后在其表面整体喷射具有一定厚度的有机基材，从而达到绿化整个路堑边坡的目的。
1.4.1 土袋绿化护坡优缺点
土袋绿化护坡与植生袋绿化的特点相似，主要的区别是施工技术的不同。土袋绿化护坡施工技术简单、绿化效果较好。但是土袋绿化施工费工费时，成本相对较高。
1.4.2 适用条件
土袋绿化护坡适用于低矮的弱风化岩质边坡，或者与框架梁、骨架类工程防护技术相结合进行综合防护，边坡等级不超过三级，边坡坡比一般≤1：0.5。
1.5 植生袋植草护坡
植生袋植草护坡是在植生袋中装填专门配置的有机基材，然后码砌在框架梁坡面上，利用在植生袋夹层中的植物种子发芽生长，从而覆盖整个坡面的绿化防护技术，与该法相似的还有生态袋护坡技术。在植生袋内填装按照一定比例配制的有机肥、种植土、保水剂等混合而成的有机基材，之后用植生袋在边坡面外侧直接堆砌形成植生袋面层，通过该植生袋内长出的植物对边坡进行绿化，并利用岩石风化层、植生袋绿化基材以及植生袋固定设施（一般采用F 、U型筋锚固）等共同构建坡面生态防护系统，以便达到永久固坡的目的。
关键词：高速公路施工监测；动态设计
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
1 动态设计原理与方法
对于重大的深挖方路堑边坡工程，在勘察和设计阶段对其认识是有限的。而随着施工开挖的逐步进行，真实的工程地质条件逐步摆在面前。在施工完成后，对勘察、设计、施工及监测获得的经验数据进行总结归纳，则可为相似工程提供可借鉴的经验，提高施工前的认识水平。因此，在深挖方路堑边坡工程设计施工过程中，应将勘察、设计、施工及施工监测、施工后分析作为一个整体，进行动态设计施工。针对近年来公路建设中出现的问题，结合公路工程特点，对于公路深挖路堑边坡工程，提出如下系统的动态设计方法
1.1 进行详细的施工前地质调查和勘察，力求正确把握边坡工程地质条件。重视岩体结构特性的研究，在勘察中要查明边坡岩体结构特征，分析控制边坡稳定的主要结构面。
1.2 运用工程地质类比分析、地质力学综合分析等方法对边坡的稳定性做出定性的判断，尤其是要判明边坡的整体稳定性问题。
1.3 运用数值计算分析、极限平衡分析等对边坡的稳定性做出定量的判断。
1.4 根据稳定性分析评判的结果，进行开挖和防护工程设计。
1.5 针对边坡地质结构、薄弱环节和防护措施特点，进行施工期间施工监测设计，确定重点监测部位、监测方法、手段等。
1.6 开展边坡工程开挖和防护工程施工，进行施工监测，获取开挖揭示的工程地质信息、变形信息、施工技术信息、防护结构应力信息等，并对获取的信息进行及时整理分析，据此以修改设计。
1.7 施工完毕后，对监测资料进行综合整理分析，对施工后的稳定性作进一步的判定，对边坡的变形破坏特征进行深入研究，分析不足，总结经验，为其他工程提供可借鉴的经验。
2 施工过程中的动态设计
2.1 该路堑高边坡地段的最初施工设计方案为15m高挡墙，上接1-3级(15-20m)的高护墙，护墙坡率为1:0.5,1:0.75和1:1。
2.2 经现场设计复查，为减少大量的高边坡护墙施工的难度和护墙浆砌片石污工量，将挡墙顶以上的护墙改为挂网喷浆轻型防护。
2.3 该路堑高边坡地段按以上修改的设计开挖。根据实际开挖和岩体变形情况，经过进一步的地质工作，全面查明了岩体风化情况和结构面组合特征，发现岩体很破碎，风化强烈，且存在三组不利结构面，导致由其组合产生的楔体状坍滑。
依据开挖后的实际地质条件，岩体边坡的设计参数相应修改后，对设计和施工方案同时作调整。考虑到边坡高、工期紧、施工难度大，进行了四个设计方案的详细比较。四个设计方案分别为：（1）拉杆锚桩方案，适于在边坡下部支挡，可替代原设计的底部挡墙，但对高度达60m的边坡，仍需放缓边坡刷坡或采用预应力锚索等加固，施工困难；（2）放缓边坡方案，则边坡高度将超过100m，土石方数量增加较大，坡面防护面积也大大增加；（3）预应力锚索支护方案，锚索工程量大，但便于施工；（4）部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案，基本不增加边坡高度，通过锚固和挡护工程加固边坡，并维持原设计的挡墙和边坡坡率，对有条件刷坡且增加高度不大的地段，采取边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的措施。经综合比较，该方案最优，较为经济，便于实施。因此，采用了部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案。
按照设计方案施工，中、上部开挖基本到位，中部边坡支护仍在施工，因几次降雨，出现一处岩体楔体开裂，范围约30m，另有一处在挡墙开挖部位产生楔体坍塌。的岩体表面，可见节理很发育。故再次设计调整中部锚索布置，并按岩体破碎程度和风化程度，具体设计规定底部挡墙开挖支护方式和墙身尺寸调整范围。部分坡面加密锚索;部分地段加大墙身截面，规定跳槽开挖的槽口宽不大于6m;另有部分地段增加墙背锚杆挂网和钢轨临时支护，规定跳槽开挖的槽口宽不大于3m。按调整后的设计进行施工，直至竣工，未出现新的边坡变形。
3 滑坡边坡加固设计
3.1 加固设计目标与原则
考虑到研究区边坡高陡，要保证高速公路的安全畅通，治理设计中须遵循以下两点目标:
3.1.1 边坡整体稳定性，即不发生依附于软弱结构面产生的大面积整体型滑坡。
3.1.2 坡体局部稳定性，即不发生多组结构面切割形成的小范围楔形体或某级坡面的局部溜坍。
在设计中，应以上述治理目标为原则，以安全经济宗旨，按“强腰固脚，整体与局部相结合”的思路进行。考虑到地质的隐蔽性、变异性，应加强施工地质工作，即时反馈及调整方案，以满足加固要求，达到信息化施工，即动态设计。
3.2 整治加固设计
3.2.1 清坡刷方
对于已发生滑坡溜坍段：第一阶挡墙不变；其余坡段坡率按原设计原位加固。
3.2.2 截、排水工程
地表水尤其是暴雨对坡体塌滑的触发作用是非常大的，截、排水工程包括坡顶截水天沟、平台集(排)水沟、涵洞、急流槽等的重砌及修复，坡顶的裂缝应用粘土夯填后浇填水泥净浆。
3.2.3 锚杆(索)地梁工程
边坡的主体加固工程为预应力锚杆(索)框架。锚杆(索)地梁为竖直顺坡方向的一根钢筋硷竖梁，在竖梁的节点处打人预应力锚杆(索)，锚固段应穿过浅部高岭土夹层并深人到稳定的坡体中一定深度。
3.2.4 坡脚挡墙
边坡局部以强风化岩为主时，在坡脚设置护脚挡墙、半孔式挡墙。
3.2.5 其余防护工程
其余坡面视坡率及地质条件分别采用变截面护面墙、孔窗式护面墙、拱型骨架植草、三维网植草等措施进行防护。
3.3 动态跟踪设计
由于坡体地质条件潜在变化较大，故在边坡修整开挖后应加强施工地质工作，并相应地动态调整其防护加固设计方案，主要有：
3.3.1 因地层差异风化严重，故第一阶挡墙为暂定防护，待开挖至第二阶时，采用探槽法分段开挖(每20m开挖-Sm长的槽)，超前查明地质，如为囊状强风化岩时，考虑动态调整为(竖井)抗滑桩加固。
3.3.2 当施工地质条件变化较大(如原设计为弱风化岩而开挖后有强风化岩脉)，应针对现场地质适宜调整锚固防护工程，必要时变更防护方案。
3.3.3 仰斜平孔排水管，一般设计位置和数量均为原则性布设，在具体施工过程中，应根据施工揭示地层及含水状态等实际情况动态调整孔位、孔数和孔深，以排水孔正常出水率达50%以上为宜，确保平孔排水工程效果，同时尚做好坡脚墙后反滤层的设置。
4 结语
在边坡工程的设计一开挖一施工的动态循环过程中，不断补充最新动态信息是动态设计施工中的重要环节，尤其是现场监测信息更是不可缺少。前面的设计为后续的施工做准备，而在施工的同时又会发现新的信息，及时传给设计，不断修改、完善设计计算模型，为下一级的设计打下基础，如此往复螺旋式循环，直至最终边坡工程完成。在这期间，监测信息是完善模型的重要依据。这种动态设计施工模式是符合事物的认识发展过程的，更适合高边坡工程的特点，有助于安全、高效地完成高边坡工程的设计施工。
【关键词】海沙路堤 边坡防护 设计与施工
前言
由于路堤填料、气候、环境保护以及维持生态平衡等特点，以防止边坡冲刷保障路基的稳定和安全为重点，针对性的进行边坡防护、绿化设计，并力求反映地方特色，与周围环境相协调。
路堤边坡的破坏由于破坏机理和破坏方式的不同，选择防护措施也有差异。随着对环保意识的提高，目前以植被防护为主的绿色防护措施逐渐在边坡防护设计中得到重视，逐渐成为道路边坡防护的主要设计选择。本文以海沙路堤的设计和施工实例，阐述道路边坡防护设计和施工的重要性。
1. 边坡防护设计
1.1 设计调查
工程项目位于斯里兰卡国西部省的印度洋海岸线上，通过对气候资料、材料资源、环境景观等的调查，该国为岛国，植被丰富，雨量充沛；高速公路靠近海滩穿越沿海沼泽地区，地表水位及洪水水位较高；由于陆地面积的限制，土、石方在该国显得尤为珍贵，且价格昂贵，因此路堤填筑材料采用海沙填筑。海沙散状颗粒物，离散性和透水性强，无粘聚力易受雨水冲刷。应重点进行路基边坡防护方案的比选、选择适应性强的防护植被、重视施工质量及后续维护工作。
通过在预压期间雨水对海沙路基冲刷情况的观察，海沙有渗透性好的优点，使得大部分路基表面的水通过下渗排除，海沙路基边坡则受到不同程度的轻微的冲刷。而在路面结构层施工期间，表面雨水仅能通过两侧边坡排除，大部分海沙路基边坡遭到较为严重的冲刷破坏，形成沟壑，通过调查当路面雨水通过边坡散排出时，边坡冲刷较为严重。因此，在路面结构层施工过程中或完成后，必须形成一套完整的、临时或永久的、有组织的排水系统。如进行边坡防护、设计沥青拦水带和集流槽等有组织排水措施来保护路基边坡不被冲刷破坏。
1.2 边坡防护设计方案选择
边坡防护设计方案从以上调查资料与类似工程进行了比较，从技术可行、经济安全的前提下，设计上突出简洁、大方，优先考虑取材方便、且与周围环境相协调的植被防护设计方案。植被护坡的原理是利用植被根系固土的功能从而达到稳定路堤边坡、防止冲刷破坏的效果，同时也兼顾了景观、生态和经济优势。
常见的植被护坡方法有直接铺设草皮法、液力喷播植草法、三维植被网植草法等。植被防护造价低廉，成活率高且成效快，养护费用低，一旦成活，不需要特殊的养护，且随着时间将会越来越稳定；既减少了水土流失，生态效益好，景观效果好，又能较好的与周围环境协调起来。
由于路基填料为海沙，不宜选择根系生长较深的植物，如灌木等。由于位于沼泽区，设计方案优先选择采用"客土直接铺设草皮法"。各种路段的边坡防护设计方案如下，并且在施工过程中优先进行了b型和c型方案的试验段施工。
1.3试验段施工
通过在预压期间对b型和c型方案试验段的施工观察，采用客土直接铺草皮，取得了良好的效果，有效的减少了施工期间雨水对海沙路基边坡的冲刷破坏，为边坡防护设计方案的确定提供了有力的佐证，因此，该设计方案是可行的，可以进行正式施工。
1.4 防护植物的选择
路堤边坡防护主要为保持水土、固土护坡、美化路域环境。在选择植物时应避免根系"成撮"类植物，以根系发达、"铺开"类植物为优。边坡防护除要满足水土保持功能外，还需加强景观环保效果。由于路基材料为海沙，客土铺设厚度仅为15cm，乔灌植物不宜种植。试想在郁郁葱葱的沼泽地带，一片嫩草绿色，不繁杂、不花俏，简洁耐看，俯瞰高速公路就像一条黑色的巨龙，俯卧在茫茫沼泽中，简略而不简单。
通过当地的植被系统的调查，本项目设计选择了矮生天堂草，其属于暖季型草坪草，节节生根，根系发达，具有固坡能力强、抗逆性好、免修剪等特点；且易铺植，成坪较快，覆盖率高，平整均匀，病虫害少；耐旱、耐瘠薄、生命力强等优点。短期内即可收到固土和绿化的效果，尽早的对路基边坡进行保护，又能达到相对长期、美观的绿化防护效果，耐粗放管理，能起到较好的固土护坡作用，非常适合雨量丰富的国家。
2. 工后边坡防护观察
现边坡防护工程已完成1年有余，经历了两轮旱季和雨季的检查，各种设计形式的边坡防护工程完好无损，如图：
3. 施工注意事项
3.1 严格控制边坡坡率。由于路堤为海沙填筑，严格按照设计文件规定的边坡坡率进行削坡刷坡，保证路堤边坡稳定，防止边坡滑塌。
3.2 做好排水系统。良好的排水系统有利于更好的保护好路堤，由于边坡防护采取了在海沙路堤表面铺设客土并直接铺设草皮，客土厚度15cm，经雨水冲刷后容易产生 "剥离"破坏，因此在边坡防护工程未完成之前，应设置临时的有组织排水系统。最终按照设计图纸完成沥青拦水带、集流槽、路堤边沟等排水系统，使路面雨水有组织的排放。
3.3 做好边坡培土和草皮栽培。严格控制培土厚度并拍实，防止发生"沙土剥离"；草皮栽培时采用竹签或细木枝，将草皮固定在培土表面，并压实草皮，初期应精心养护保证其成活率。六棱块施工时，块与块之间应挤密，使之成为一个整体的受力系统。
3.4 路堤坡脚平台保护。由于地处沼泽，地下水位高，路基长期承受雨水浸泡，施工时应严格按照图纸进行坡脚护坡平台的施工，护坡平台应适当碾压密实，并植草绿化，使之达到保护路基坡脚的目的。
3.5 清除杂草，害草。防止杂草害草反客为主，从而影响防护效果，危及边坡防护。
4. 结语
通过试验段验证的路堤边坡防护设计，严格控制施工质量后，在正式工程中采用客土直接铺设草皮法为海沙路堤进行边坡防护、绿化的可行性，省却了传统的三维网等其它造价较高的防护和绿化措施也能达到同样的效果，获得了较好的经济、环保效益，为类似工程积累了经验。
5.参考文献：
[1] 《高速公路绿化设计规范》 交通部出版社。
[2] 周德培，张俊云。植被护坡工程技术[M].北京：人民交通出版社，2003。
[3] 孙江民，张群英，王文秀等。河道堤防植物护坡综述[J].黑龙江水专学报。
[4] 刘秀峰，唐成斌。高等级公路生物护坡工程模式设计[J].四川草原，2001。
（中铁航空港集团辽宁工程有限公司，沈阳 110135）
（China Railway Airport Group Liaoning Engineering Co.，Ltd.，Shenyang 110135，China）
摘要： 根据具体工程概况，文章分析了施工方案选择，对旧路基纵向边坡的稳定性进行了分析，并提出了线下路基土开挖与防护措施。
Abstract: Depending on the project overview, the article analyzes the construction scheme selection and the stability of the old roadbed longitudinal slope, and proposes the pit excavation and protection measures of the roadbed under the line.
关键词 ： 线下路基；基坑开挖；防护
Key words: roadbed under the line；pit excavation；protection
中图分类号：U443.15 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0125-03
1 工程简介
沈阳四环与既有铁路交叉处，铁路线路为直线，路基填方高度约6.5m，原路基填料大致为中风化的山皮土。铁路两侧地势较平坦，为水田区，地下水位高、地层由上至下为种植土层、中砂层、粗砂层和粉质粘土层。框构桥顺铁路线方向长86.13m，轴长10.6m，桥高9.0m，底板位于原地表以下2m多深，底板底设30cm碎石垫层和10cm混凝土垫层。
2 施工方案选择
线路路基开挖在线路加固完成后进行，采用从上往下分层开挖，先挖除钻孔桩操作平台再开挖原路基土，分层厚度按不大于2.0m控制，旧路基开挖宜从框构一侧向另一侧进行，以便逐步架空线路。靠近顶部吊轨梁附近需全部采用人工配合PC60等小型挖机进行开挖装车，自卸汽车运土。要重点控制框构两侧路基刷坡控制并及时防护，按设计要求的底宽单侧比框构底宽出1.3m、边坡1:1.5控制（详见图1），以确保两端铁路路基的稳定。
为确保铁路路基安全，减少雨水冲刷对路基的不良影响，路基开挖面边坡边坡和防护可进行稳定性分析，必要时挂网喷射混凝土防护。
根据设计图纸地质状况柱状图可知，框构桥工作基坑坑底位于松散、饱和且含少粘性土的砂层，地下水位高出坑底近2.5m。如果直接采用明挖法开挖基坑，坑壁可能因沙涌导致坍塌，从而影响铁路路基的稳定。为此，在开挖路基土至原地面处后，应在基坑范围挖几个2m深的探坑，以便确认原路基底的地基处理情况。如确实存在涌水流砂时，采用在基坑四周施工双排高压旋喷桩止水帷幕，止水帷幕平面尺寸为工作基坑结构尺寸每侧加宽2m，并待桩体达到强度要求后再进行基坑开挖作业，开挖按从一端向另一端进行，最后剩余部分后退式挖除。以确保基坑和既有线路基安全，旋喷桩止水帷幕布置详见图2所示。
3 旧路基纵向边坡稳定性分析
旧路基主要采用风化的山皮土及粘土进行填筑，经过填筑分层压实和多年的运行，路基土体经过风化和雨水等的作用，已基本重新结块组合。土为粘性土质，通过查相关手册和试验验证确定基本参数为：土的粘聚力c=5kPa，内摩擦角Φ=24°，容重γ=17kN/m3。此处路基纵向边坡采用查《建筑施工手册》和用直线法先计算稳定坡度，并按一定安全系数选择合适的坡度角。（也可采用圆弧破裂面法（条分法）对土坡稳定性进行分析验证，由于此法较繁琐，此处不予验证。）
取框构桥处路堤平均高度6.5m进行边坡稳定性验算。按《铁路桥涵设计基本规范要求》的要求，列车静活载对路基边坡侧向土压力应按列车静活载换算成当量均布土层厚度进行计算。将列车静活载换算成土柱高。按最不利的情况，即当列车车头行驶至边坡坡顶的和线路加固接头处时，按下式换算土柱高，列车活载图示如图3、图4。
铁路列车荷载采用特种荷载轴重为250kN控制设计，选取图示的37.5m长进行计算。考虑列车限速30km/h，冲击系数λ取1.15，不考虑制动力。
列车静荷载：P=NQ=（250*5+92）*1.15=1541kN
根据土层换算高度公式：
式中：N——横向分布车数，单车道，双车道；
Q——每一辆车的重量，kN；（本处其与N一起组成列车荷载为1541kN）；
L——车前后轴的总距，m，（本处取轨枕宽度为2.5m）；
B——横向分布车辆轮胎最外缘之间总距，m，（本处取计算长度37.5m）。
选开挖放坡的坡度为45°，则边坡稳定性安全系数为：K=tan60.9°/tan45°=1.8，非常安全。
考虑到现场实际还有防护桩对边坡进行部分防护，哪怕对列车荷载和土质参数进行界定选择时有些偏差，按1:1（即45°）对框构两侧的线路进行放坡应该还是比较安全的。同时基于对施工期间可能破坏坡面造成不安全因素，采用了对坡面挂钢筋网并喷射5cm厚混凝土进行防护的方案，确保施工和行车安全万无一失。
4 线下路基土开挖与防护实施
4.1 线下旧路基土开挖 线路加固完成后，开始按设计尺寸挖除钻孔桩操作平台及扣轨梁下面的路基土方。挖方采用水平分层开挖，自上而下开挖，分层厚度按不大于2.0m控制。靠近顶部吊轨梁附近需全部采用人工配合PC60等小型挖机进行开挖，其余均采用PC220挖掘机开挖装车，自卸汽车运土，并就近利用与相应路基上；在挖掘过程中所有机械严禁碰挂桩基和纵横梁等。
开挖宜从远离斜坡道一侧向另一端进行，以便逐步架空线路，严禁从路基底部掏洞式开挖，开挖框构两侧路基时要严格按经稳定性分析确定的方案进行，按1:1进行刷坡，刷坡前放好开挖线，确保一次刷坡到位，防止超挖后进行回填的情况出现，边坡防护应紧跟施工，刷完一侧及时挂网喷砼防护。刷坡及防护详见图5，以确保线路路基的稳定。
施工投入4台挖掘机进行土方开挖，10台自卸汽车运输土方。开挖前、开挖过程中要加强施工监控量测工作，确保线路变形、沉降或位移可控，保证线路行车安全。
4.2 框构两侧既有线边坡防护
4.2.1 防护方案及参数 为了减少线路架空期间，列车通过对线路的纵向的动荷载冲击，以确保既有线路基的稳定，边坡采用挂网喷射混凝土进行防护。网片采用φ6钢筋，200*200cm网眼布置，喷射砼标号采用C20砼，结合坡面多为碎石土，参照相关标准选喷射厚度5cm。具体详见图5、表1。
4.2.2 施工工序及技术措施 网喷支护的施工作业按如下步骤进行：①坡面整修：先将边坡表面破碎松散的土渣清除干净，对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量的泄水孔，预留的长度根据现场确定布设。②挂网：先将圆盘钢筋调直，按边坡形状尺寸取料加工，钢筋网的网眼尺寸采用20cm×20cm，网片采用打入坡面的端钢筋头绑扎或焊接固定，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。因开挖面多为碎石土不平整，钢筋网直接紧贴开挖坡面即可，以保证钢筋网外保护层厚度。③喷射混凝土作业：喷射混凝土之前，用清水将坡面冲刷干净，湿润坡面。钻孔采用气腿式凿岩机，孔径40mm，钻孔垂直边坡面，根据设计深度钻孔。如遇岩石过于坚硬时采取加水的方式钻孔，钻孔时必须随机钻速度钻进，不得能强加压力冲钻，以免影响边坡岩石的稳定。④养生：当最后一次喷射的混凝土终凝2h后，立即喷水养护。每天至少喷水四次，养护时间一般不得少于7d。在终凝后第一次喷水养生时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。气温低于5℃时，不得喷水养护。在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因，采取措施进行修补，以防后患。
4.3 框构底板基坑开挖 根据在框构底板靠近四角和中间位置的5个地方的进行试挖，由于开挖选择在4月上旬，此时是枯水季节，且地下冻土正要化冻的季节，开挖出来的地层上部1.5m为干燥的山皮料与原状腐殖土混合状态 、下部约1m厚为黑色淤泥状，部分夹砂，有少量地下水渗出，边坡整体自稳性好。
根据试挖情况确定，取消原双排高压旋喷桩止水帷幕的方案，采用直接放坡开挖，坑壁放坡坡度为1:0.75（详见表2），四周按底宽加宽0.6m控制。机械开挖至设计标高以上20cm处时，先在四周挖出约0.3*0.3m的排水沟，并基坑其中两个对角上设置1.0×1.0×0.6m集水井，安放水泵及时抽水，保持基坑干燥，不被浸泡，在水量最少的一角挖设斜坡道，以便机械进出基坑。
剩余20cm土采用人工人工清底，方向从远离斜坡道的一角开始后退式进行，一次性清至设计标高，回填30cm厚碎石垫层紧跟清底进行推进，防止扰动原状土。
开挖中采用人工配合刷坡，为防止雨季基坑外雨天对工作基坑冲刷、浸泡，必要时基坑开挖前，在基坑四周外围开挖截水沟及挡水埂。施工过程中要注意防止机械设备较重地刮碰防护桩基桩身。
开挖完毕后，立即报甲方驻地代表、设计、监理工程师共同进行基底承载力检验，检验合格后立即进行垫层施工，避免基底长时间暴露造成承载力下降。
框构基坑开挖时，由工务部门进行监护，开挖过程中随时观测线路变化情况，一经发现问题立即处理，保证铁路行车安全。
4.4 垫层施工 工作基坑开挖完成后，采用铲车铺填30cm厚碎石垫层，并采用人工配合铲车整平。碎石垫层初平后，采用压路机进行碾压。对防护钻孔桩四周、基坑死角等铲车无法布料、整平且无法用压路机碾压部位，采用人工上料、找平，并用小型打夯机夯实。
碎石垫层施工完成后，及时对整个基坑底部用10cm厚C15砼进行封底处理。封底砼要求沿铁路方向从一端至另一端连续进行浇筑，不留横向施工缝。浇注至四周排水沟及集水坑时，直接用砼分层浇筑到位。整个浇筑过程中采用插入式振捣棒配合平板振动器振捣，平板重叠宽度不小于1/3板宽。砼垫层表面要求做到光滑平整，顶面高差控制在20mm以内。
5 结论
根据旧路基边坡稳定性分析及基坑处地表以下的挖探坑试验，得出以下结论，可供施工时参考。①框构桥两侧既有线边坡按1:1放坡，并挂网喷射5cm厚混凝土进行防护的方案安全可行；②选择在了化冻时和水田上水前的地下水最少的时间开挖基坑，简化了施工，省掉了止水帷幕施工，加快了施工进度，降低了施工成本；③通过边坡稳定性分析和防护结构的合理选择，可以选出最佳安全坡度和防护结构的组合，这样既可以保证施工安全，减短了线路架空长度，提高了安全系数，减少了路基土开挖和墙背回填量，甚至可以减少部分防护桩和线路加固量，加快施工进度，降低施工成本，提高经济效益。
参考文献：
[1]邓薇，李智民.武汉阳逻长江公路大桥南、北锚碇水文地质条件及其对超深基坑施工的影响评价[J].资源环境与工程，2007（06）.
中图分类号：U455.7+1 文献标识码： A 文章编号：
1、概述 喷锚格构梁支护是靠格构梁、锚杆和钢筋网共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩（土）体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡；或虽为坚硬岩层，但风化严重、节理发育、易受自然营力影响、导致大面积碎落，以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡；或岩质边坡因爆破施工，造成大量超爆、破坏范围深入边坡内部，路堑边坡岩石破碎松散、极易发生落石、崩塌的边坡防护。而且由于施工队伍采用大爆破作业，使得边坡破碎松散，犬牙交错，时有落石现象发生，严重影响后续工序的施工和坡顶新建建筑物的安全性。经技术经济比较，决定采用喷锚格构梁支护方案进行防护。 2、设计方案及材料要求 某小镇项目位于岩石高边坡顶端，系采用大型机械破碎施工形成的，岩层多为块状的层间结合较好的中厚层或厚层岩体结构。由于前期道路施工使得岩层受一定的破碎影响，局部有层面张开裂缝，边坡破碎松散、犬牙交错，时有落右现象发生。我们根据现有边坡现状，将需要加固防护的边坡采用喷锚挂网格构梁防护防护类型。 2.1 构造设计方案 （1）喷射混凝土厚度采用10 cm，喷射混凝土标号为C20细石混凝土。 （2）锚杆采用钢绞线；锚固深度视边坡岩层的破碎程度及破碎层的厚度而走，一般取15m(为防止锚杆滑出，锚杆必须置于较好的岩层面以下一定深度)；锚杆孔的深度应大于锚固深度20cm，并用1：0.4 的纯水泥浆固结；锚杆位于格构梁的交叉点采用2.0mX2.0m，梅花型布置。 （3）钢筋网的孔眼尺寸采用20cmX20cm的方孔，钢筋采用Ø8.
（4）格构梁采用300×400mm，钢筋采用4@Φ20，为2米见方方格网，混凝土强度等级等级C25，为商品混凝土。 2.2 喷射材料选择要求 （1）水泥：选用Ps32.5级硅酸盐水泥。 （2）砂：应采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率直控制在5％～7％。 （3）骨料：应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15 mm；当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。 （4）外加剂：应选用符合质量要求的速凝剂，掺速凝剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。 （5）水：混合水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质，不得使用污水以及pH值小于4的酸性水。 3、施工方法及技术措施 喷锚支护的施工程序是：搭设脚手一整修边坡一制作安装设施排水孔一第一次喷射混凝土一锚杆钻孔、注浆一格构梁绑筋-支模板-格构梁灌注混凝土-挂网（第二次喷射混凝土一养护一拆除脚手架。 3.1 搭设脚手架 脚手架搭设前必须先对现有边坡的稳定情况进行观察，确定安全后再搭设脚手架。钢管支架立柱应置于坚硬稳定的岩石上，不得置于浮渣上；立柱间距1.0m.架子宽度1.8～2.5 m；横杆高度1.0m，以满足施工操作；搭设管扣要牢固和稳定；钢架与壁面之间必须楔紧，相邻钢架之间应连接牢靠，以确保施工安全。 3.2 坡面整修 由于现有的岩石边坡破碎松散且不平整，故必须将松散的浮石和岩渣清除干净。处理好光滑岩面；拆除障碍物；用石块补砌空洞；用高压水冲洗受喷面；对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理；在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量的泄水孔，预留的长度根据现场确定布设。 3.3混凝土作业 （1）喷射混凝土之前，用风将坡面冲刷干净；锚杆成孔采用风动潜孔锤成孔孔径130mm；钻孔要垂直边坡面。锚杆采用2*7Ø5，间排距2米。
（2）如遇岩石过于坚硬须采取加水的方式钻孔，钻孔时必须随机钻速度钻进，不能强加压力冲钻，以免影响边坡岩石的稳定。 （3）采用注浆泵将水灰比0.5的水泥浆注入锚孔。要保持1.0 MPa的工作压力。注浆时注浆管应插至孔底，随砂浆的注入缓慢匀速拔出。 注浆要保证水泥浆饱满，不得有里空外满的现象。
（4）格构梁采用商品混凝土。 3.5 挂网 （1）先将圆盘钢筋（直径Ø8）调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔20 cmX20cm的规格编织好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。 （2）编好钢筋网后，与锚杆交接处必须进行焊接，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。 （3）钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。
4、现场质量管理与检测 4.1 现场质量管理措施 （1）严把钢筋、水泥、砂石、速凝剂等原材料质量关，并严格按配合比施工。 （2）加强对操作人员的培训。尤其是喷射手、搅拌人员、喷射机操作人员，一定要选择责任心强、技术熟练的工人担任，以保证喷射混凝土的质量。 （3）合理选择施工设备、机具和施工方案。施工前选好设备、机具，良好的机具是保证质量的基础。在选择施工方案时，要深入调查，优化选择适合本工程的支护方式和施工方法。 4.2 现场质量检测 （1）混凝土强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试验，试块在工程施工中抽样制取，在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80（与水平面的夹角）左右置于墙脚：先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，将喷头移至模具位置，由下而上，逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护7d后，将混凝土加工成边长为100 mm的立方体试块。继续在标准条件下养护至28d龄期后，进行抗压强度试验。本工程共计试件30组，经测试，结果如下： 平均值 f＂cc ＝ 22. 45 MPa 标准差sn＝1.25 MPa 最小值f"ccmin.＝20.5＞0.85 x 20＝17MPa
工程质量合格条件为 f"cc一kcSn＞0.85fcc 即：22.45一1.6x1.25＝20.o＞0.85 X20＝17.0MPa，满足要求。 （2）承载力检测 施工结束后，根据有关规范要求，每层随机选择了5根锚杆做了验收试验，承载力均达到了设计承载力的1.4倍，满足要求。 5、结束 （1）格构支护体系可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边坡的整体稳走性。 （2）应根据边坡岩土体现状，合理选择支护措施、结构设计方案。 （3）合理选择施工程序、工艺和技术措施是保证喷锚网支护工程质量的关键。 （4）有效的现场质量管理措施非常必要。对喷锚网支护要对喷射混凝土强度厚度、锚杆间排距、抗拔力、外观感等方面进行检测，严把质量关。
参考文献：
1、锚杆喷射混凝土支护技术规程 GB50086-2001 中国计划出版社 2001
2、喷射混凝土与土钉墙程良奎 杨志银 中国建筑出版社 1998
关键词:深基坑;围护结构;土钉墙;应急方案
1. 工程概况
拟建工程地上24层,(含裙房四层),地下室一层,框架剪力墙结构设计。建筑面积96000m2,其中地下室面积为10340m2。基础设计采用:主楼部位区域采用筏板基础,裙房商场部位采用防水板基础。筏板基础厚度为1.5米,防水板厚度为0.4米,基础设计强度为c30,地下室底板面标为-4.25,局部区域设计标高-5.45。
本工程居于闹市区,拟建工程北侧,西侧,南侧距离民房较近,距离在0-9.50米左右,且民房均为浅基础结构,工程基坑开挖深度将达5.85-7.05,超过国家规定的深基坑的5米,在基坑的开挖及后期基础施工中,均存在基坑不稳定造成边坡失稳引起塌方的危险,因此针对本工程岩土工程勘测及周边环境状况采用合理的基坑维护处理方案非常有必要。
本工程地质情况:根据建设单位提供的地址勘察报告,基坑开挖影响范围内的土层分布依次为,杂填土 厚度在0.5-3米。全场分布;粉土,该层分布不稳定,厚层0.7-2米;圆砾层,全场分部,厚度3.16-6.50米,为基坑开挖中主要需要维护;玄武岩,根据勘察报告,开挖基本不涉及此层。
水文情况:本场地地下水主要存在于圆砾层中,圆砾层空隙较大是地下水贮存和径流的良好空间和良好通道,是本场地地下水的主要含水层。地表水主要来自于降雨和周边部分居民的生活用水。
2. 基坑围护结构施工工艺分析
2.1支挡型.可以分为悬臂式和斜梁支撑式。斜梁支撑式可以适应较深基坑和复杂的地质,但是造价相对较高。
排桩支挡结构。可以采用稀疏排桩、连续排桩、双排桩,组合式排桩(与挡板组合,与水泥土拱组合)
地下连续墙。地下连续墙技术始于1950年,目前已经被广泛应用于深基坑的维护中。地下连续墙施工,对周围环境影响小,对地层条件适应性强对墙体长度可以任意调节。而且地下连续墙从兼做地下室结构 的外墙已经发展成高层建筑物的承重基础,增大了建筑物的整体承载能力,降低了成本,已经成为深基坑设计的优选支护方案。但地下连续墙接头形式较大的影响了地下连续墙的成槽质量,工字钢的接头是目前常见接头方式但成本较高,而且施工中需要有效解决混凝土的绕流。
2.2加固型。通过对基坑四周土体的加固,利用其自身重力挡墙原理,可满足主动土压力要求,其特点是造价低,施工方法简单。主要形式有:①水泥搅拌桩加固法,施工时无环境污染,造价低,防渗性能好;②高压旋喷桩加固法,当场地地质条件差、土质松散、地下障碍物多时采用此法;③注浆加固法。适用于土质松散,地下障碍物多的地质条件;④网状树根桩加固法;⑤插筋补强法;⑥土钉加固法,其特点是:经济、可靠、施工快捷、应用范围广、施工方法灵活、施工时对环境干扰少、对场地土层的适应性强。较为常见的是采用土钉墙支护。土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力;从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆,也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。一般土钉墙可用作高层建筑深基坑支护、高速公路和铁路边坡支护以及临近建筑的边坡支护等。
3. 基坑支护方案的选择
基坑支护涉及到土力学中强度和稳定问题,基坑维护方案的设计应根据工程实际情况进行方案的筛选和优选,选择的出发点是安全、经济。
金灿•财富广场项目工程场地南北侧有较多民房分布,民房均为浅基础,对坑外土移敏感,施工中应加强该部土移、民房沉降的监测;基坑开挖深,坑底位于圆砾中,该层孔隙较大,渗透性好,基坑施工期间应采取降水措施,并设置好降、排水系统。由于上述特点,本着安全、经济、合理可行的原则,对本工程基坑采用土钉墙支护。
土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点:在深基坑工程中采用土钉墙支护结构的优点:显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力;施工设备简单; 随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短;施工不需单独占用场地,对现场狭小,放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性; 土钉墙成本费较其他支护结构显著降低; 施工噪音、振动小,不影响环境;土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。
4. 基坑围护方案的实施
4.1 施工工艺 :(1)。按照方案要求,土钉墙围护分两层进行,按以下流程施工:挖土修坡土钉孔定位成孔制安土钉配制、灌注砂浆绑扎钢筋网片焊接加强筋及井字钢筋配制混凝土喷射混凝土下层挖土。
施工中投入2台电动麻花钻、SYB50/50液压注浆泵及PC-V混凝土喷射机各1台。土钉墙采用C20喷射砼,面板厚度为100mm,分二层施工:喷射第一层混凝土厚度为30～40mm,然后成孔、安装土钉、绑扎钢筋网片、喷射混凝土第二层混凝土至设计厚度;土钉墙面层内有土钉处配Φ6.5@200×200钢筋网。
(2)钢管土钉为Φ48×3.0、Φ48×3.25焊接钢管,钢管前端封闭、在离开坑壁2.0m开始每隔0.5m旋转90度打一个不小于8mm的冒浆孔直至底部。
(3)土钉注浆材料采用纯水泥浆,水泥采用42.5普通硅酸盐水泥,水灰比为0.45～0.55。注浆终了压力不小于 0.4MPa且保持稳压1分钟,注浆须慢速进行,注浆前应进行洗孔。
(4)施工时应确保钢管土钉的制作质量和土钉的注浆质量,注浆量不得小于35kg水泥/米。
4.2主要技术及质量保证措施。为确保施工质量,保证边坡稳定,有效控制基坑变形,在施工过程中,采取以下有效措施:a.施工过程中,现场专业人员跟班作业,对各分项逐个放样检验。严格控制挖土深度及范围,保证放坡,不超挖,不提前开挖,避免边坡暴露时间太长,开挖后及时修坡,以便进行下道工序施工。b.对土钉成孔深度,拉杆质量,砂浆配比,灌注砂浆饱和度,加强筋焊接质量进行监督检查,并有书面记录资料。c.钢筋网采用绑扎,各施工段段间搭接长度不小于20cm,在钢筋网外侧采用216钢筋加强,4.22米长0.20m宽的井字钢架固定在土钉上,焊接牢固。d.及时完成坡面的混凝土喷射工作。为保证能及时形成喷锚网支护,混凝土中掺速凝剂,使混凝土快速凝固。e.支护期间密切监视基坑壁的变形情况,并沿基坑均布设20个观察点,对于距离民房较近的部位加密监测点,定时观测,在整个施工过程中边坡变形未超出规范要求。f.在基坑开挖,逐步支护过程中,局部遇到自身强度低,流塑很大的淤泥,及时挂网喷射混凝土,保证边坡稳定。
4.3基坑降(排)水采用明排水方案:基坑外侧四周设置300×300地表截水沟,截水沟每隔50m设一个800×800×1000的集水井;基坑内侧四周边开挖边做临时排水沟和集水坑,集水坑距离开挖面坡脚4.0m,间距15m一只,放坡坡面上设置50pvc泄水孔。
5. 基坑围护应急预案
由于地下结构的特殊性,导致施工工程中出现无法预测的问题,因此做好基坑围护结构的安全与质量应急预案,可以在施工时遇到异常现象时,按计划采取紧急措施,确保施工的顺利完成。
5.1地下管线的应急预案
地下管线在城市中是很普遍的,在地下结构施工时也必然会遇到,所以,查清地下管线的位置和数量是地下结构施工的必要程序。在改移管线时最好让专业施工人员进行,如果在施工过程中地下管线出现沉降现象时,施工单位应立即停止施工,要查明原因阻止管线下沉。一般情况都是由于基坑开挖、施工降水导致地下管线下沉,这时要采取用注浆加固措施来防止地下管线下沉。对于横跨基坑的那些地下管线,一般采取在基坑两侧设置支墩,将地下管线吊在型钢上这种措施,来防止地下管线下沉。
5.2 基坑纵向边坡失稳滑坡应急预案
基坑纵向边坡失稳滑坡是可以预防的,其预防措施有:
(1)严格控制基坑开挖坡度。
(2)开挖前和开挖过程中均采用具有针对性的降水措施,保证基坑处于干开挖状态。
(3)暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料膜防止暴雨冲刷,同时在坡脚设置大功率水泵抽水,防止坡脚浸水。
(4)如果遇到特殊情况,需要基坑停工较长时间,应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑,并派专人抽水值班。
(5)在进度允许的条件下尽量采用少开工作面的形式,避免暴露太多的基坑工作面。
(6)坡顶严禁堆积荷载,坡顶不允许设置便道。
(7)杜绝任何流入基坑边坡内的水源。
5.3围护结构地面沉降位移应急预案
围护结构地面沉降位移主要是由于降水引起周围地面沉降。理论上降水曲线包在基坑内,不会大幅影响周围环境,如果发生降水引起周围地面沉降只有二种可能:围护结构存在大的孔洞或降水深度过大,发现这一情况应立即停止基坑内降水,并组织修坡,加大基坑纵坡比防止纵坡失稳;随后查找原因,如果是第一种情况应暂停施工,采取技术措施修补缺陷,避免更加严重的后果;如果是第二种情况,则应限制抽水深度。对周围建构物可采取回灌或跟踪注浆方法保证其安全。
5.4坑底变形应急预案
开挖时应分层、分段开挖,开挖土方应采用中心岛式开挖,每层开挖深度不得超过土钉以下0.3m,分段开挖长度一般不得超过20m,开挖时应严格按间隔开挖的方式进行。
5.5支撑失稳应急预案
钢结构、钢筋混凝土结构和组合结构是组成基坑支撑体系的3种形式。这3中不同的支撑单独使用或者组合使用在实际情况中都可以。
5.5.1 防治措施
(1) 支撑系统的设计计算应按《建筑基坑支护技术规程》支撑体系计算规定设计。
(2) 对工程的具体情况,如土质情况,施工单位等,设计时在安全系数方面可予适当考虑,对建设单位要求节约应通盘研究考虑。
(3) 选择适合基坑要求的支撑类型,面积不大或长条形基坑可选择厚壁钢管支撑或型钢支撑;块状大面积基坑可选择钢筋混凝土支撑;面积较大且不规则基坑,可选择组合结构支撑体系,不规则部位采用钢筋混凝土结构支撑,矩形或条形部份采用厚壁钢管支撑或型钢支撑。
6.总结
该工程基坑维护方案定型后,经过了专家论证,获得一致通过。在施工过程中,严格按施工方案进行施工,同时做好对基坑周边变形的检测工作,于2009年11月施工支护完毕。工程目前已经完成基础施工进入主体施工阶段,基坑周边未发现明显的裂缝。基坑变形监测数据表明基坑未产生明显的变形,周边居民正常生活未受到影响。该工程基坑围护经历了雨雪等恶劣天气及时间的考验,效果良好。通过以上实例可以看出,选择合理的围护方案,可在确保基坑稳定的前提下,加快施工进度,也可以降低工程造价。
参考文献:
[1]丁思刚.基坑围护结构施工及其应急预案[J].安徽建筑,2006,(02).
[2] 宋桂芝. 基坑开挖及围护方案[J].科技资讯, 2007, (22) .
[3] 刘政治. SMW工法在基坑围护结构中的应用探讨[J].探矿工程(岩土钻掘工程), 2008, (10) .
1、工程案例
本工程为某高速公路K158+339.5～K158+540左侧高边坡，坡面岩石破碎，部分坡脚悬空，整个山体的坡率较大，厚度较薄，且有较为明显的分层现场，岩石表面出现了较为严重的风化现象，碎石坠落时有发生，坡脚护面墙高3m，坡脚碎落台宽2m。该路段连续发生滑坡的现象，滑塌最大高差为59m。
2、高边坡滑塌成因及处理思路
技术人员在对出现滑坡的原因进行分析后发现，该道路工程高边坡滑塌位置的雨水主要来自地表水，孔隙水是由地下水供给的。边坡岩性属于夹薄层状页岩，风化程度比较严重，岩体的剪切力以及结合力都比较低，节理裂隙在不断的发育，沿着节理裂隙的坡面岩体滑塌现象比较严重。基于此，在对道路工程高边坡滑塌问题进行治理时，施工人员首先需要对滑坡体进行清理，对滑坡体的危险性进行评定，然后确定加固的方案，设置截排水设施，对不稳定的边坡进行综合处理，保证高边坡可以达到稳定的状态。
3、高边坡滑塌的防护治理方案
基于高边滑坡成因的分析，施工单位选择了分区防护治理的措施，并利用被动防护网+锚杆框架等进行防护处理。其中，一区坡面与桥头的距离为10m，所以，出现高边坡滑塌现象后，影响了路桥的正常使用，容易导致路桥出现基体滑动或者崩塌的现象。为了保证锚索处理的质量，施工单位采用了井型框格坡面框架梁，锚固的长度超过了8m，有效达到了滑塌处理质量要求。二区坡面属于倾斜岩面，坡率为1:1，坡面具有平整、光滑的特点，但是这一区域存在层间滑动的现象，存在较大的安全隐患，施工单位需要在坡顶外5m的位置设置截水沟，这可以降低渗漏现象出现的概率。三区的切坡脚凌空面为3-8m，这一区域比较容易出现层间滑动以及崩塌现象，安全隐患比较大，为了处理好这一区域的施工质量，施工单位采用了锚索框架的方式。
4、具体施工操作技术
4.1高边坡锚索施工
首先要进行锚索基本试验，在边坡上搭设工作平台，在平台外侧拉设护网，并将其牢靠的固定在平台外侧。其次，采用钻机对方位角以及倾角进行样验，为了保证准确性，可以采用无水干钻的方式进行钻进，这也有利于减少变径、孔道扭曲等现象的出现，施工单位应结合岩层实际情况，控制要钻进的速度。在制作锚索时，采用了5束无粘结钢绞线。再次，锚索钻进前，施工单位需要先清孔，可以利用高压风对杂质进行清除。。最后，在检测时，如果发现浆体的强度不足设计的70%，则需要注意不能碰撞外锚头，也不能将重物挂在锚筋端。
4.2锚索(杆)框架施工
针对锚索(杆)框架施工的时候，所采用的材料为钢筋混凝土，施工方法为钢筋混凝土浇筑法。在对混凝土进行浇筑施工之前，要对坡面进行全面的清理，保障坡面的干净和平整。然后人工结合风镐来对锚孔进行设计，并对锚孔的周边区域进行基槽的开挖处理。如果局部出现了架空的情况，那么就需要采用相同型号的混凝土来对架空的部分进行填充处理，在基槽开挖完成后，就需要利用水泥砂浆进行找平处理，值得注意的是，所铺设的水泥砂浆厚度需要控制在2-5cm的范围内。水泥砂浆找平处理结束后，就需要施工人员对钢筋进行绑扎处理，并建构模型，同时对锚索(杆)进行钢管的嵌套处理，在锚索(杆)上设置直径为20cm的钢管，利用其进行补浆。为保障锚索(杆)安装的稳固性，就需要在锚索(杆)上进行定向筋的安装，并要利用锚垫板来对锚索(杆)进行固定处理。最后进行混凝土的浇筑，需要注意的是混凝土要采用分层式进行浇筑，边浇筑混凝土，边对混凝土进行捣实处理，保障混凝土浇筑的密实性，从而使得混凝土浇筑的质量可以得到保障。
4.3TECCO型SNS主动防护系统施工
①确定钢绳锚杆孔位及主要锚杆孔位，锚孔间距不得大于设计值的10%。②按设计深度钻凿锚杆孔并清孔，孔径不小于Φ55mm。③注浆并插入钢绳及顶排锚杆，采用不低于M20水泥砂浆，孔内应确保浆液饱满，在进行下一道工序前注浆体养护不少于3d。④挂网应在锚杆可受力后进行，从上向下铺挂格栅网，格栅网纵向边界搭接l-2个网孔宽度。
4.4被动防护网施工
①在对被动防护网进行施工之前，要先进行基坑的挖掘，并对锚杆进行预埋处理，采用混凝土浇灌的方式进行锚杆施工。②针对基座进行安装处理的过程中，要准确的将基座安置在地脚螺栓上，并且为保障基座的稳定性，需要利用螺帽来对地脚螺栓进行加固处理。③合理设定减压环的安装位置，一般来说，减压环都被设置在上拉的锚绳上以及上支撑绳上，并且在底部的支撑绳上也有分布。④要对钢绳网进行编号处理，按照不同的组别编制相应的号码，同时，每两个钢柱间还需要预留出相应的位置，钢柱与钢柱之间呈现对立状态。⑤为保障钢柱之间连接的牢固性，需要在每50cm的位置设置一个拉锚绳，以此来达到加固的效果。⑥针对支撑绳以及格栅网进行安装处理的时候，要严格的依照相关的施工流程规范以及安装制度来进行。
4.5截水沟及截水渗沟
雨水渗入坡体是造成边坡滑塌的最主要的外力因素，做好坡顶及边坡防排水设施，阻止雨水进入坡体，是确保边坡稳定的最为简单有效的方法。截水沟及截水渗沟必须在原地面开挖修筑，截水沟采用C20现浇混凝土，渗沟来水方向同时施做反滤层，渗沟内部填筑片石和卵石，底部埋设排水孔，并设置伸缩缝及防冻措施。
5、结语
关键词：公路工程；路基路面；病害治理
1 边坡防护与加固治理措施
路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。路基边坡防护与加固包括植物防护、工程防护、柔性支护与防护、综合防护等几种类型。
植物防护就是在边坡上种植草或植树，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。一般来说，防护工程应优先考虑植物防护，当然其土壤必须适宜于植物的生长，而且边坡比较平缓，坡高不大。在高速公路上，常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等。
工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡，以及碎(砾)石土的挖方边坡等，采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型有护面墙防护、干砌片石防护、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成材料防护等。
柔性支护与防护主要包括三维植被网、钢绳网主动防护等防护形式。
2 边坡变形与失稳治理措施
对于边坡破坏较严重的情况，如出现塌方、滑坡以及可能出现失稳等，必须采取相应的措施来确保边坡的稳定性(强度方面)和安全性(变形方面)。根据边坡的不良工程地质特征和滑坡加固治理与防护工程特色，主要选取适用性强、易于操作、工程负效应小的措施，如抗滑桩、锚杆(索)、挡土墙、削坡和灌浆等，使其分别适用于不同塌方、滑坡的物理力学条件和地质条件。
3 岩溶地区路基治理措施
对于岩溶地区路基的处治，首先要从地质条件上弄清岩溶的发展规律和分布规律，然后再慎重确定处治方案。在一般情况下，对局部严重的、大型的、不易搞清楚的岩溶地段，应尽量设法绕避；对不太严重的中、小型岩溶地段，选择其最窄的、最易于采取措施的地段通过。
对岩溶水宜以疏导为主，采取因地制宜、因势利导的方法，不宜堵塞，一般可采用排水沟、泄水洞等疏导岩溶水。路基上方的岩溶泉和冒水洞，宜采用排水沟将水截流至路基外。对于路基基底的岩溶泉和冒水洞，宜设置集水明沟或渗沟，将水排出路基。对于稳定路堑边坡上的干溶洞，洞内宜采用干砌片石填塞。位于路基基底的开口干溶洞，当洞的体积不大、深度较浅时，宜予以回填夯实；当洞的体积较大或深度较深时，宜采用构造物跨越。
对于有顶板但顶板强度不足的干溶洞，可炸除顶板后进行回填，或设构造物跨越。通过溶洞围岩分级或计算判断下伏溶洞有坍塌可能时，应进行加固处理。对于洞径大、洞内施工条件好的无充填溶洞，宜采用浆砌片石或钢筋混凝土的支撑墙、支撑柱进行加固；深而小的溶洞不便于洞内加固时，宜采用石盖板或钢筋混凝土盖板跨越可能的破坏区；对于顶板较薄的溶洞，当采用地表构造物跨越有困难或不经济时，可炸除顶板，按明洞的方式进行处理；对于有充填物的溶洞，宜优先采用注浆法、旋喷法进行加固，不能满足设计要求时宜采用构造物跨越；如需保持洞内流水通畅时，应设置排水通道。
对于路基范围内的土洞应先判明土洞是否仍在发展。对于已停止发展的土洞可按一般地基进行评价，需加固时宜采用注浆、复合地基等方法进行处理；对于还在发展中的土洞，宜采用构造物跨越。
4 采空区路基治理措施
由于开采时间与开采结束后上伏岩土体剩余沉陷变形时间都较长，以致于采空区对路基影响与危害持续时间也较长。对采空区路基的治理，首先应了解采空区的分布及发展情况，然后再慎重确定“技术上可行、经济上合理”的治理方案。
开挖回填处理的浅采空区的治理范围，其治理长度为公路轴向采空区实际分布长度，处治宽度为路基底面宽度或构造物的宽度，处治深度为底板风化岩位置。
公路采空区路基的处治设计应根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采煤方法、顶板岩性及其力学性质、水文地质、工程地质条件等选择治理方案。采空区路基的处治应从路基处治、开采协调两个方面来进行。
(1)从路基处治角度来说，主要有开挖回填、充填、桥跨和注浆等四种。
①开挖回填：对于路基挖方边坡上的采空区宜采用开挖回填方案。
②充填：采空区充填能有效地减小地表沉陷破坏程度。有条件时采用水砂充填，能保证公路安全无损。采深不大时，可采用覆岩离层充填，加固采动覆岩破坏区，限制地表沉陷破坏。对于煤层开采后顶板尚未垮落的采空区，可采用非注浆充填方案，包括干砌片石、浆砌片石、井下回填、钻孔干湿料回填等方案。干砌(浆砌)片石适用于采空区未完全塌落、空间较大、埋深小、通风良好，并具备人工作业和材料运输条件的采空区治理。一般路段路基用抗压强度不应低于10MPa干砌片石回填；对有构造物路段，应用抗压强度不应低于15MPa浆砌片石回填。
③桥跨：煤层开采规模较小、开采深度小于100m的采空区，可采用桥跨方案。
④注浆：采空区上覆岩层在有条件时会出现离层，离层经历产生、发展、达到最大高度及最终离层闭合的移动过程。在离层带中注浆减缓地表沉降，控制地表总的下沉量，减缓地表动态变形值，达到保护公路的目的。对于煤层开采规模较大、开采深度(埋深)小于250m的采空区，宜采用全充填注浆方法。对于埋深大于250m的采空区，宜根据其开采特征、水文地质、工程地质条件及其对公路工程的危害程度等因素，确定是否采用全充填注浆方案。
(2)从开采协调的角度来说，主要有以下几个方面：
①调整路面板接缝的宽度。混凝土路面由于温度或湿度变化及硬化时收缩的原因，会出现胀、缩和翘曲。设置接缝可减少混凝土板变形受约束影响而产生的内应力，增加路面板抵抗各种变形的能力。
②设置“双层连续配筋混凝土结构”。对于采深与采厚比较大且地表变形连续时，高等级道路可设置这种路面结构形式，以增强整个路面的抗变形能力。
③合理安排开采时间。使地表剧烈变形破坏期避开冬季低温期，以使路面材料变形适应采动地表变形。(温度的降低使路面材料的脆性加大，收缩系数增大，抗变形能力降低，路面易于开裂，路面承载能力降低。)
④限制一次开采高度，沿公路轴向大面积协调开采。这种方法已在铁路下开采煤层有成功的经验，一般可以将地表位移变形降低到50%以下。由于采空区的工程地质条件复杂，处治方案灵活多样，应针对采空区的具体情况，将几种方案联合使用，达到经济合理的最佳治理效果。
参考文献
［1］方向池，柏松平等. 高原山区高速公路边坡防护［J］. 公路，2002，（7）.
［2］交通部公路司. 新理念公路设计指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.
? 关键词 路基边坡 边坡病害 侵蚀机理 防护适用性 植物防护 防护区划综合防护设计
Stuedy on Side Slope Protection System of Expressway
?Abstract?This paper analyses the types of side slope damages,reasons and principles of the damages.This paper?also explain the types,characters and selecting principles of protection methods.?
?Key words?Subgrade side slopeSide slope damageDamage principle Protection availability Plant protection?Protection district Compr ehensive protection design
?1前言?
随着我国公路建设的飞速发展,高等级公路边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。边坡综合防护设计是高等级公路设计的重要内容之一,需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑,合理布局,因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施,确保高等级公路的稳定和高速行车安全,同时达到与周围环境的协调,保持生态环境的相对平衡,美化高等级公路的效果。?
长期以来,路基边坡的综合防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节,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,投资不大,因而防护工程不作为道路建设的主体工程,由此引起的损失亦不大,所以在工程中对边坡的综合防护研究常常被忽视。进入90年代以后,我国高等级公路建设方兴未艾,由于缺乏对防护技术的系统研究,没有成熟的经验供设计部门应用,因此只能用低等级公路的防护技术或供鉴铁路部门的经验来实施局部防护,缺乏综合考虑,从而为工程埋下隐患,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响,有的甚至中断交通,如沈大高速公路鲅鱼圈所以南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,很多路段出现路基垮塌,路面悬空的现象,再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计,仅1991年因水毁冲毁路基1577km,冲毁路面43733km,冲毁桥梁3606座、涵洞40343道,塌方4171万方,直接经济损失16.86亿元,因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。?
随着高等级公路的加快修建和交通量的急剧增加,环境破坏与环境污染与日俱增。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;同时由于植被破坏导致温室效应的CO?2增加了10%,世界在以每年80亿吨的巨量排放CO?2和硫化物,臭氧层日益遭到破坏。自1950年以来,世界经济增长了5倍,人口从26亿上升到58亿,但这一切增长完全建立在对地球的超负荷掠夺上。地球退化、土地减少、每年对农作物和牲畜业造成的损失达430亿美元,相当于美国一年的粮食收入。1950年~1984年世界粮食产量以每年3%的速率增长,1984年以后放慢,1984~1992年增长率仅为0.7%,不及人口增长率的一半;与此同时,全世界的森林覆盖率也由工业革命前的55%降至25%左右,我国森林覆盖率由50年代的30%降至1997年的12%左右。随着 环境问题的日益严峻,为了环境的持续发展,环境会计学诞生了,国际社会第一次认真地考虑把环境和资源的损失计算到经济成本中去,经济增长必须考虑到环境的代价,即由环境问题引起了环境会计和环境审计。如何在加快公路建设和汽车工业发展的同时,减少对环境的损坏。降低噪音,吸收汽车排放物,恢复自然生态平衡已成为目前公路设计部门的当务之急。?
与此同时,防护技术在理论方面尚需进一步研究,如边坡的侵蚀机理、边坡水力学特性研究、地区差异性以及公路部门与园林部门的专业交叉研究等等,以便提供边坡综合防护的理论支持和依据。?
因此,为降低工程造价,减少或防止道路病害,保持生态环境的相对平衡,确保道路的安全与稳定,急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究。?
?2国内外研究概况?
国际上有关道路防护与加固技术的研究,多年来一直是广大道路工作者关注的焦点之一。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数,土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失,从而更科学地选择合适的边坡防护措施。Eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式:G=K·V4.22·d1.07·i0.05(G:侵蚀量;V:雨滴下降速度;d雨滴直径;i:降雨强度;K:系数),开创了植物防护定量研究的先河,以后经多人的努力,如50年代美国学者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀实测资料,进行了降雨量、降雨动能、最大时段降雨、前期降雨以及各种复合因子与土壤流失量的回归分析,最后得到一个通用土壤流失方程式,至今在国际上广泛采用。同时许多国家都针对各自国家或地区的不同情况,确定最佳参数,推导土壤流失方程式,取得了丰硕的成果。日本、美国等国家在设计规范中明确了防护设计和公路园林的设计重点、原则和具体措施,如日本《高等级公路设 计规范》(日本道路公团,1983,4)中,比较大的篇幅对护坡的方法、分类、方案设计以及公路园林设计的基本原则,不同物种在本地区的适应性均作出了详细的规定,具有很强的设计指导性。在边坡防护的系统设计中,国际上特别是发达国家尤为重视植物防护或植物与圬工防护相结合的方法,以期达到同时发挥防护与美化的作用。?
?随着我国公路等级和人们生活水平的提高,路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中,积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体,公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象,如曼宁流速公式等,利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果,但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国《公路排水设计规范》(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V=20·i1/2,即流速与坡角的平方根成正比,而在公路边坡中,随边坡坡角的增大,径流流速确有增大的趋势,但坡角增大导致汇水面积减小,必然使流速减小,所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数;在圬工防护理论计算方面,库伦理论,朗金理论被广泛应用。随着科技的发展,各种新型支档结构和防护型式及CAD程序相继而生,但在设计时,仅从边坡的稳定性等因素出发,很少考虑水对防护的量化冲刷能力和环保
因素,如:可否利用工程经济学研究某路段采用集中排水或分散排水?可否用混凝土预制块或网格代替费工费时的浆砌片石?可否用植被防护或综合防护替代全圬工防护等等。由于工程的千差万别,上述问题在规范中仅定性地作了限制,很少给出具体比选方法进行量化计算分析,由此设计出的结果可能一方面是工程达到了防护效果却造成了大量工程资金的浪费,另一方面是防护不当或方案错误导致防护失败,造成巨大资金重复投入,形成不良的社会影响。高等级公路由于线形标准较高、设计人员素质低、比选方案少等因素,造成路基高填深挖现象普遍存在,同时大交通量给沿线造成的交通污染不但威胁沿线居民的身体健康,而且影响区域的生态平衡。由于诸多原因,我国公路的环保技术研究远远不能适应当今高速公路发展的道路建设要求,同时关于边坡冲刷防护、交通环境美化进行的综合设计也鲜为报道。?
在国内植物防护方面,随着人们环保意识的增强和生活质量的提高,在适宜植物生长的土质边坡、服务区、立交区,根据土壤、气候特点栽种花草树木,既可防风护坡,恢复因建路而破坏的生态平衡,美化环境、吸收尾气、诱导视线,还可防止暴雨对路基边坡的击溅冲刷。西北水保所对此进行了大量的研究,并在引用美国通用土壤流失方程式方面取得了一系列成果。贵州毕节公路段做过公路绿化效应及山区公路水毁防治的研究,北京市公路管理处作了一系列公路绿化设计研究,河南省交通厅与天津大学联合完成了"土工合成材料在郑洛高速公路护坡工程中的应用及绿化研究",交通部科技信息所环保部分别在昆(明)-曲(靖)路,楚(雄)-大(理)路实施了"生物防护与景观再造工程"等等,取得了较好的防护效果,但水对边坡侵蚀冲刷的量化研究仍鲜为报道,理论上缺乏必要的支持。同时由于各处工程项目的地理气候差异性,以及公路植物防护与园林专业的交叉相容,导致了防护物种和设计方案的千差万别,所以将水对土质边坡的侵蚀冲刷研究定量化,确定护坡方法的选择原则,划分不同地区用于公路防护的植物类型及特性,从而确定最佳综合防护设计方案已势在必行。?
如前所述,由于理论研究上的不足和设计上的随意性,同时由于国内外不同地区的地理、气候及工程建设规模的差异,决定了不同地区综合防护方案的差异性,所以在侵蚀冲刷机理研究的基础上,对不同地区的高等级公路边坡进行综合系统研究,提出最佳防护设计方案已迫在眉睫。? 反思我省的高等级公路边坡防护现状,虽然做了许多实验性尝试,采用了多种防护型式,基本达到了预期防护效果,但仍有许多沉痛的教训值得认真总结,如郑洛路九标1996年边坡水毁,开郑路边坡水毁索赔、安新路个别路段大面积边坡混凝土预制块坍滑等等,归纳起来存在的问题有:?
(1)缺乏系统的防护方案、措施研究和综合设计;?
(2)在防护方案、防护型式选择方面缺乏技术、工程经济比较分析;?
(3)植物物种选择方面,随意性过大,缺乏和园林部门的探讨研究;?
(4)由于各地区的差异,缺乏各分区最佳防护典型型式,致使设计人员难以操作。?
总之,上述问题的存在,使我省边坡防护设计可能一方面是工程达到了防护效果却浪费了大量的工程投资,另一方面是防护不当导致了路基边坡的早期病害。?
?3边坡侵蚀机理研究?
通过对边坡力学特性研究,可得以下结论:?
公路边坡由降雨产生的坡面流与明渠流具有不同的水力学特点,它应该是产流降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数。由于坡角增大一方面使势能向动能的转化加快,另一方面却使单位坡长所接受的降雨减少,因此边坡的流速应该存在一个临界坡角,从Muzik的边坡径流平衡时间关系式出发,推导出了一个公路边坡坡面径流流速的关系式(紊流):?
V=K·L0.3976·cos0.3976a·sin0.3012a·n-0.6024·δ0.3976??
式中,K为系数,L为坡长,a为边坡坡角,n为边坡坡面粗糙系数,δ为产流降雨强度。通过对此式的数学处理得到边坡坡面流速的临界坡角为41°左右;考虑到边坡土壤侵蚀量是流量与流速的函数,进一步推导出公路边坡土壤侵蚀量同样存在一个临界坡角,这个坡角大约在25°左右,这与公路边坡常采用1∶1.5坡率很是接近,因此对边坡的防护应引起足够重视 。?
边坡在自然界降雨情况下不断经受降雨的袭击,其中一部分下渗,一部分在边坡汇集,形成径流,径流在土颗粒表面产生剪切力,当这种力大到能抵消土的抗侵蚀能力时,土颗粒被径流带走,从而发生侵蚀,这种径流的剪切力与土壤粒抵抗力之间的相互作用不同相可引起溅蚀、溶蚀、片蚀、沟蚀等不同的侵蚀现象。?
? 4边坡防护类型及公路植物特性研究?
作者按照材料将路基防护分为3类:植物防护、圬工防护和综合防护。防护分类如图1。
通过对公路植物的特性研究,可得以下结论:?
(1)路基边坡土质、酸碱度、气候、降雨等是影响公路植物的主要因素,由于路基边坡防护的特殊性,故草种、树种的选择有别于园林绿化;?
(2)应根据植物的类型、气候适应性、土壤适应性、抗病性、抗侵蚀冲刷,易粗放管理等要求选择适易的物种用于公路边坡防护;?
(3)尽量选用本地的物种,其适应性远远优于引进物种。?
?5边坡综合防护设计原则与注意事项?
(1)“综合设计、就地取材、以防为主、确保施工”是边坡综合防护设计的基本原则;?
(2)路基防护应按照设计、施工与养护相结合的原则,深入调查研究,根据当地气候环境、工程地质和材料等情况,因地制宜,就地取材,选用适当的工程类型或采取综合措施,以保证路基的稳固。不要轻易取消或减少必要的防护工程措施,而给养护遗留繁重的工作量;?
(3)路基防护措施是根据沿线不同土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和当地材料、气候等因地制宜选择,应密切结合路面排水作综合考虑;?
(4)护坡方法应优先考虑采用植物防护,当土质不宜植物生长及难以保证边坡稳定时,要考虑经济性、施工及效果,采用圬工防护或相应的辅助设施;?
(5)在防护方案设计时,应参照上述设计原则,初步选出护坡方法。在施工阶段,要对每个边坡的排水、土质等调查,根据调查结果变更原设计;?
(6)在不良的气候和水文条件下,对粉砂、细砂与易于风化的岩石边坡,以及黄土和黄土类边坡,均宜在土石方施工完成后及时防护。路堑边坡应根据边坡岩层组成及坡面弱点分布情况考虑全面防护或局部防护;?
(7)对于土路堤的坡面铺砌防护工程,最好待填土沉实或夯实后施工,并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平,坑洼处应填平夯实;? (8)对于不宜采用植物或混凝土网格中空植草的破碎岩路堑边坡,应综合考虑地形关系、基岩风化破碎程度、地震、暴雨、漏水、施工难易及经济性等因素,慎重选择喷浆(混凝土)、护面墙,落石防治等方案;(9)混凝土网格中空植草护坡的目的,是防止受雨水侵蚀和风化严重的土质产生沟槽,及不适宜植物生长的土质和由于周围环境需要绿化的地方。该护坡方法不能承受土压力且造价高于植物护坡,使用时须充分分析;?
(10)对于水流、波浪、风力、降水以及其它因素可能引起起路基破坏的,均应设置防护工程。在冲刷防护设计中,可综合考虑河道整治,使防护工程收到更好的效果;?
(11)对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段,可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等,以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处的粗糙率,以降低流速、减缓冲刷作用时,可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区),可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5~1.0m,水上部分采用轻型防护即可;?
(12)综合防护应遵循"实用、经济、美观"的指导思想,明确"为行车服务"的目的,在实用、经济的前提下,力求边坡绿化三季有花。?
? 6高等级公路防护区划的思想?
为了区分地理区域自然条件对公路防护影响的差异性,并在高速公路边坡设计中对施工防护型式、植物物种选择时有章可依,确保路基边坡的稳定并节约投资,同时按照《公路自然区划标准》(JTJ003-86)中关于"三级自然区划由各地按有关规定自行划分"的指导思想,有必要划分不同地区植物防护主要类型。?
我省植物防护主要类型区划以公路自然区划标准为基础,结合高等级公路边坡防护的特点和我省已建高速公路的建设经验,按照气象、地质、地形、物种分布等因素的差异性,将全省划分为A、B、C三个防护类型区(如河南省公路防护类型区划图)。?
? 7?河南省高等级公路边坡综合防护推荐方案??
??7.1??河南省?A区边坡综合防护推荐方案?
主要为黄河冲积所成的低液限粘土和低液限粉土,同时雨量集中,但年降雨量不大,四季分明,所以防护要求不高。间有盐碱地,同时石料缺乏。结合上述研究结果,故推荐A区边护综合防护方案为:沿线路基边坡除桥头路基、水稻田等局部特殊路段采用浆砌混凝土预制块防护外,一般采用植草或种草籽护坡,喷播更佳。?
??7.2?河南省?B区边坡综合防护推荐方案?
B区内岭坡连绵,沟壑纵横、切割严重,地表多为黄土覆盖,浅层地层主要分布有第四系中新更新统黄土状粘土圾上第三系上新统杂色泥岩,局部有寒武系、石灰岩出露。同时夏季雨量集中,冲刷防护极为重要。结合上述研究结果,故推荐B区边坡综合防护方案为:填方边坡按8m、20m和大于20m分别采用边坡坡度为1∶1.5、1∶1.75和1∶2,挖方边坡根据土质不同采用不同边坡坡度。应采用集中排水方式。沿线在综合排水设施的基础上,根据路堤、边堑高度不同、淋雨坡面和地面径流冲刷程度不同,采用浆砌片石护坡,浆砌片石护脚、浆砌砌片石挡土墙(该区内片石圬工较混凝土预制块经济)、预制混凝土网格中空植草、坡面喷草等综合防护措施。?
??7.3?河南省?C区边坡综合防护推荐方案?
C区属淮河冲湖积平原和江淮丘陵区,主要以严粘土及亚砂土为主,呈软塑性。河道较为发育,水位深3~10m,多稻田和滞洪区。春旱秋雨,夏热冬寒,干湿剧差,年降雨量在794~924mm以上,气候相对多雨潮湿。因此必须采取有效的排水与防护措施,及时排除公路范围内的水,并作好路基边坡的浸水冲刷防护。推荐C区边坡综合防护方案为:沿线路基边坡除桥头路基(含锥坡)采用浆砌片石防护,局部特殊路段(水稻田、滞洪区等)采用浆砌片石或混凝土预制块防护外,一般路段均采用路基下部0.5高度用浆砌片石或混凝土预制块防护,上部采用植草或种草籽护坡。路基两侧的护坡道采用绿化或浆砌混凝土预制块,边沟采用混凝土预制块护砌(在确保质量的前提下,优先选用浆砌片石),土路肩均用厚8cm水泥混凝土预制块铺砌。?
? 8主要结论?
通过对高等级公路边坡防护系统的综合研究,得到以下主要结论和研究成果:
(1)剖析了路基边坡的病害类型和原因,提出了在边坡防护方面理论上的欠缺和在工程中缺乏综合设计的观点;?
(2)通过对边坡水力学特性和锓蚀机理的研究,建立了流速与降雨强度、坡长、坡角、粗糙系数的函数关系,确定了临界坡角(41°左右),经进一步推导得出公路边坡侵蚀量同样存在一临界坡角(25°左右);指出了公路边坡侵蚀的影响因素和侵蚀机理;?
(3)通过对各种边坡防护类型的分析及其特点研究,提出了防护类型选择的原则;?
(4)通过对公路植物的特性研究及适应分析,推荐了公路常用植物的外观特征、气候、土壤适应性及建植、管理特点,使植物防护的选择有据可循;?
(5)根据公路自然区划和地质特点,首次提出了公路防护区划的思想,并建立了河南省公路 防护类型区划;?
(6)提出了高等级公路边坡综合防护的设计原则;?
国道213线郎木寺至川主寺公路（以下简称“郎川公路”）是交通部规划的八条西部大通道之一甘肃兰州至云南磨憨口岸公路的重要组成部分。该项目经国家发改委批复，项目的建设对贯彻落实国家西部大开发战略、完善藏区及四川省二级公路网，加强民族团结，开发大九寨旅游资源，促进藏区经济发展、社会和谐等，具有重要意义。该项目路线，起于阿坝州若尔盖县郎木寺乡（川甘交界处），途经若尔盖县、红原县，止于松潘县川主寺镇，接九环公路，全长223.369km。我院于2003年5月参加了《国道213线郎木寺至川主寺公路工程》施工图设计的投标工作，中取第3合同段（K80+000—K159+043.63段）全长79.048km若尔盖至年朵坝段。本段分为E、F、G、H共四个合同段。全线基本为旧路改建，标准为平原微丘区双向双车道二级公路，设计行车速度为80km/h；路基宽12m，路面宽9m，最大纵坡5%，平曲线最小半径300m；桥涵设计荷载汽20级，挂100初步设计批复概算投资为17.7933亿元，项目建设工期3年。于2004年9月正式开始施工，2007年9月建成通车。
二、公路建设中的环保实施对策
项目位于青藏高原东部边缘，山间盆地和冲（坡）洪积准平原相间分布，一般地面标高在3,500m左右。大部分线路均穿越高寒草原，多年平均气温1.l度，具有寒冷、干燥、多年冻土、地质条件复杂等特点。线路受地形限制，自然环境及气候条件较为恶劣，生态环境脆弱。指挥部领导在施工前期要求“将郎川公路建设成为川九公路示范工程”，并要求在边坡生态防护工程建设中，应树立“尊重自然、恢复自然”的理念。为了按要求保质保量完成目标，我院从项目前期设计，直至实施过程中，始终将环保理念放在重要地位，并派出多名专业工程师为核心的设计代表组，对全线高边坡进行了严格复查。本段线路路基挖方地段高边坡较多，部分边坡经开挖一段时间后，出现了坡体稳定性差，极易大面积塌方等问题。在遇到雨水冲刷和冻土融化水的作用时更加严重。最初设计采用的方案是：清理塌方后进行边坡卸载，将边坡放缓，然后进行植草防护。但经已施工地段观察验证，少量地段还是反复出现坍塌现象，因此卸载方案不能从根本上解决边坡坍塌能问题。经多方专家现场分析，郎川公路沿线地质构造非常复杂，山体不良性质土壤地段较多，其中夹杂着水稳性较差的碳质泥、粉土、高液限粘土等成份。对公路边坡进行防护，必须考虑以下问题：①边坡稳定性：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差与温度变化的影响，防止和延缓软岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基的整体稳定性。②环境保护：使工程对环境的扰乱程度减少到最小，并谋求人工构造物与自然环境相协调。③综合效应：综合防光，防眩，防烟，诱导司机视线，改善景观等目的进行边坡绿化防护，充分发挥防护工程的综合效益。为了有效治理边坡，使其长期稳定，重点必须解决地下水和季节性冻土层融化渗水反复对边坡侵蚀的作用，经分析比较决定对土质差、地下水丰富的高切路堑边坡，部分采用路堑边坡渗沟防护工程变更环保设计方案。
1．边坡渗沟的工作原理
边坡渗沟分主、支渗沟两种，两种渗沟配合使用，主渗沟沿坡向布置，支渗沟由主渗沟向两侧园弧连接，沟身埋于坡体内一定的深度，边坡的水主要来自降雨后的地表径流水和雨水直接落到坡面后的渗水以及从坡顶土体渗透的层间水。设置边坡渗沟后，一方面通过表层草皮和拱形骨架拦截坡面径流水，将其直接汇于主渗沟，草皮和支渗沟，减弱了地表径流对坡面的冲刷。埋于坡体内的支渗沟可有效拦截疏干边坡土体中的层间水，将渗水汇集于主渗沟，排于路基边沟，再通过边沟排出路基之外，砌体沟身在整个坡体中主渗沟与支渗沟相连形成框架结构，将坡体划分为若干个小块，既增强了其稳定性又防止了局部土体失稳给周围土体带来影图1响。这样既防止了坡面受冲刷又阻止了坡体渗水的集中，同时因将坡体划大为小，让土体充分被砌体所支撑，不易形成整体坍塌。
2．优化设计方案
（1）对于路堑边坡稳定性较好，土质密实，不经常渗水的路段，适宜取消原设计的工程防护，各边坡在原设计边坡比的基础上进行边坡放缓，削方减载。边坡的形状要尽可能与周围的景观协调，并用植物护坡进行处理，植物根系起加固坡面土层的作用，减少冲刷，坡脚、坡顶、坡面相交等处的棱角打破常规，同时进行弧形整饰，既可产生自然美又可防风蚀，土质边坡种植网格草皮、或喷播草籽，石质边坡挂土工网，尽可能的选种当地易于成活的植物，选种早熟禾、黑麦草、披碱草和高原红柳，做好截水沟减少坡面水对坡面表层的冲刷，减少砌体，草木共生，多姿多彩，四季常青。
（2）对于高原寒冷地区，地下水丰富，且埋藏浅，和季节性冻土层融化水，长期对边坡渗水极易出现滑坡地段，首次针对性采用，环保路堑边坡渗沟防护的设计方案，排出坡面内部渗水、地表种植草皮载水、工程防护与生态防护相互良好的结合，确保边坡稳定，改善景观。
三、边坡渗沟的构造及安装要点
1．边坡渗沟的构造
（1）主渗沟：宽60cm深80cm，中间采用干砌片石60×60cm外包裹渗水土工布，表层回填20cm厚腐植土夯实，并挂1.2m宽铁丝网并植草，主渗沟间距为6m。（2）支渗沟：宽40cm×深80cm，中间采用干砌片石40×40（cm）外包裹渗水土工布，表层回填40cm厚腐植土植草，园拱半径300m。
2．安装要点
（1）主渗沟因沿坡向布置，为了使渗沟稳定不下滑，沟底应挖台阶，台阶宽度、高度为1~2m，台阶底部应设置向下为4%的横坡，以利渗沟向下排水。
（2）在设置有边坡渗沟的坡面上需按本图设置平台截水沟，平台截水沟需接至急流槽或坡顶截水沟中，并加强对植物的管理保证成活率。（如图1）
关键词：河道治理；岸坡；生态土工固袋
1前言
河道岸坡的整治工程具有多方面作用，一是保护堤防与岸线的安全，二是控制河势变化，加强河道纵深冲刷以扩大泄洪能力，同时也增添河道两岸的自然景观。长期以来，人们比较注重河道本身的功能，如行洪、排涝等。因此很多河道断面形式单一，走向笔直，大多采用浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡、土工模袋混凝土护坡等。河道的生态治理日益紧迫，在保证防洪安全的同时,充分考虑生态效果,把河堤改造成水系统、土壤系统以及生物系统三者相互涵养的近自然状态，已成必然。生态土工固袋护坡就是一种非常好的生态护坡。
2工程概况
2.1自然概况
地疃河位于辽宁省东港市十字街镇宏天村、盛山村、赤榆村，北起十字街镇北部的通天沟，延伸到前阳镇的石佛沟，最后流入黄海，河流长度为15.12km。地疃河所在区域属北温带湿润地区季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，无霜期短，四季分明，多年平均降雨量为967mm，多年平均气温8.50℃，最大冻土深度1.02m。
2.2气象与水文
地疃河所在区域属北温带湿润地区季风气候，多年平均降雨量为967mm，年最大降水量1320.70mm，降水年内分配极不均匀，主要集中在七八月份。流域多年平均气温8.50℃，多年平均最低气温在-15℃,多年平均无霜期167-198d，多年平均日照数2483.50h左右。最大冻土深度1.02m，多年平均最大风速14.80m/s。10a一遇洪峰流量Q=93.49m3/s，20a一遇洪峰流量Q=118.06m3/s2.3地质本工程场地为岸坡地形，河道有一定弯曲，由西北流向东南，两岸以侧切为主。河谷主要由河床、漫滩和一级阶地组成，其中一级阶地较发育，地势向外延展逐渐抬高。主河床宽度约为5～20m，高程为35.92～41.96m；河漫滩宽度约为2～10m，高程为36.22～43.60m；阶地高程为37.80～44.30m。
3护坡结构设计
根据实地测量资料及现场考察，根据岸坡地形及地质状况，本工程采用坡式护岸。根据目前常用的护砌材料结合本工程的具体情况，坡式护岸拟选用干砌石护坡（方案一）、生态土工固袋（方案二）、蜂巢约束系统（方案三）三种方案进行方案比较。各方案护坡形式的适用范围及特点：方案一：迎水坡坡比为1：2，护砌型式采用300mm干砌石，下设200mm卵石垫层，400g/m2土工布，采用干砌石护脚，岸顶采用500mm宽干砌石压顶。优点：此结构在本市以前应用较多，护坡表面比较平整美观，造价很低。缺点：整体性较差，由于地基变形容易使个别块石脱落离位，遇风浪作用后迅速发展成大面积破坏，维修管理困难而且费用高。方案二：先将土方平整后，固定好镀锌网片，将生态土工固袋置于镀锌网箱内，然后填充、压实土料，填满后将顶部土石料整理平整，再以黏扣带黏合，再结扎边框线与石笼网封盖。由于袋内填装的是土壤，可以为植物提供良好的生长环境，在可视面也可设置植物纤维毯，提高植物覆盖速度，生态效果良好。结构型式：护坡由1100mm×1400mm×500mm生态土工固袋置于镀锌网箱内然后填充、压实土料。护脚采用固滨笼护脚，埋深1m。优点：结构面通过植被的发达根系与坡体组合成一个同质整体，使人工边坡和原自然边坡之间不会产生分离、坍塌等现象。并且随着时间的延续，日趋强壮的植被根系使边坡结构的稳定性及牢固性更强。施工简单，现场取料，土装入固袋，整体性好，利于岸坡稳定，并且此结构生态效果很好。缺点：新兴工艺，引入时间较短，但国内已有使用先例。方案三：蜂巢约束系统护坡，根据水利条件和要求进行设计，采用蜂巢格室平铺（或叠砌）式进行施工，采用悬挂锚固结构，替代传统护坡的坡脚支撑结构，解决坡脚基础淘空造成的防护层失稳问题。优点：此结构生态效果好，施工材料不分解不降解，施工过程对水体无污染，可以带水作业，该护坡形式具有工期短、以机械为主施工便捷、生态效益明显等优势。缺点：新兴工艺，引入时间较短,在本市未有已建成的范例。巢室适用于中等坡度和流速，当流速较大时，会对格室内土壤产生冲刷。如护坡局部损坏，维修较困难。本次设计各方案标准断面每延米工程造价。综上比较，干砌石虽然造价较低，但有整体稳定性较差、抗冻能力差、生态效果一般等缺点，本次设计不采用。对另外二个方案进行比较：从生态角度看，生态土工固袋和蜂巢约束系统生态效果都较好；从投资上看，生态土工固袋比蜂巢约束系统价格较高；从抗冲刷看，蜂巢约束系统抗冲刷能力教差，生态土工固袋抗冲刷能力较强。结合本工程实际情况，为在保障河岸长期稳定，保持河道生态，美化周围环境，本工程新建护岸推荐采用方案为生态土工固袋护坡。
4生态土工固袋护坡的施工过程
①按照设计要求，平整土方②将重力模袋装入镀锌网箱中，将重力模袋四个上角用铅丝固定在镀锌网箱上③按照设计要求位置，连续架设镀锌网箱④在网箱外侧绑扎木板，防止填充时外鼓，填充结束后，将木板挪移至下一个工作面⑤机械填装土石，填料的含水量不宜过大，应避免含有腐质杂质，每次填方不超过0.50m3⑥土石填充高度应略高于镀锌网箱高度，保证沉降后仍符合设计要求,机械夯实，人工配合⑦重力模袋封盖前，应确认袋内土石料已经填满，将顶部土石料整理平整，再以黏扣带黏合，再结扎边框线与铅丝网封盖。
5结语