公路路基邊坡防護方法和邊坡監測系統原理

來源：網絡 路基防護是保證路基強度和穩定性的重要措施之一，防護的重點是路基邊坡。由于地形的變化,適路設計標高與天然地面標高的相互關系不同,會出現高于天然地面的填方路基即路堤、低于天然地面的挖方路基即路塹和介于前兩者之間的半填半挖路基。

由巖土體填挖而成的路基,改變了原地層的天然平衡狀態,且暴露于自然環境中,長期受各種自然因素的影響,巖土體的物理力學性質會發生較大的變化,引起巖土體變形、移動,破壞邊坡的穩定,甚至導致一系列環境地質問題和生態環境問題,如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蝕和植被破壞等。

邊坡破壞形式及原因

路基邊坡的滑塌是最常見的路基病害之一,根據邊坡土質類別、破壞原因和規模不同,主要破壞形式為溜方、滑坡、剝落和碎落崩塌四種。溜方是由于少量土體沿土質邊坡向下移動所形成,即邊坡上薄的表層土下溜,通常是由于降水、降雨等流動水沖刷邊坡或施工不當而引起的。

滑坡是指一部分土體在重力作用下沿邊坡的某一滑動面滑動,主要是因土體的穩定性不足引起的。路堤邊坡發生滑坡的主要原因是邊坡坡度過陡或坡腳被挖空,或填土層次安排不合適等;路塹邊坡發生滑坡的主要原因是邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質不相適應。剝落和碎落是指邊坡風化巖層表面,在各種外界環境的影響下使表層巖石從坡而上剝落下來的破壞形式。崩塌通常是指較大的石塊脫離邊坡表面沿坡而滾落下來。

路基邊坡防護設計原則 

公路邊坡沿公路分布的范圍廣,對自然環境的破壞范圍大,如果在防護的同時,能夠注意保護環境和創造環境,采用適當的綠化防護方法來進行,則會使公路具有安全、舒適、美觀、與環境相協調等特點,也將會產生可觀的經濟效益、社會效益和生態效益。因此,邊坡設計應遵循“安全綠色、水土保持、恢復自然、環保之路”的設計原則。 

路基邊坡防護方法 

植草防護。植物防護則是在邊坡上種植草或植樹,以減緩邊坡上的水流速度,利用植物根系固結邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的作用。植物防護不僅可以美化公路環境,調節邊坡的濕溫,起到固結和穩定邊坡的作用,而且又比較簡單、經濟。 

植草防護應選擇根系發達、莖矮葉茂耐旱草種,嚴禁采用生長在泥沼地的草皮。直接植草護坡方法如下:其一,在土質坡面上用草籽、肥料、水拌和,直接噴灑在坡面上,優點是方法簡單、施工方便、成本較低,但易受風雨的侵蝕;其二,在修整好的坡面上,將粘土、種子、肥料、水等混合物用噴漿機直接噴射于坡面,與原土壤粘合,種子發芽后便會植根于邊坡土壤中,形成整體保護。上述兩種方法在植草初期,應免受風雨的侵蝕,可覆蓋纖維網,由于坡面沒有任何的加筋處理,在暴雨和徑流的沖蝕下極易導致坡面破壞,因此一般應在每年3-5月進行。

工程防護。工程防護主要是針對不適宜植物生長的土質填、挖方邊坡或風化嚴重、節理發育不良的巖石路基邊坡等,采取工程防護措施即設置人工構造物防護。

干砌片石。干砌片石適用于保護邊坡免受大氣降水和地面徑流的侵害,以及保護浸水路堤邊坡免受水流沖刷。對嚴重潮濕或有凍害的路段、長期承受主動土壓力地段一般不宜采用干砌片石防護,可用于下邊坡中的土質邊坡防護,坡度為1:1.5-1:2。 

4.漿砌片石。漿砌片石設置在浸水路堤及可能發生坡面被沖刷的土質邊坡,應做好排水與防護的結合,否則不宜采用。當水流速度較大時(如4-5m/s),波浪作用較強,以及河流可能有流木及其他撞擊物等沖擊作用時,宜采用漿砌片石防護,必要時可與浸水擋墻或護面墻同時設置，漿砌片石護坡優點是耐久性較好,適宜防護不同控制邊坡中的巖土層和不同位置的邊坡,且造價適中,故適用于上下邊坡中的一般坡面。 

5.拱式、網格防護。這種防護方式克服了魚鱗狀砌石防護排水抗沖刷能力弱和污工量大的特點,最大限度地綠化坡面,外觀較好,在高填方、長直線的護坡段,能達到美化、綠化的雙重效果,是近年來公路防護常用的方法之一。缺點是施工較繁瑣,勞動強度大,對坡面要求嚴格,拱內必須填土植草或進行其他工程防護,否則易被雨水沖蝕。

6.預制塊鋪砌防護。這是目前高速公路上應用較多的護坡方法之一,由于預制塊的規格一致,易于施工,外觀整齊,最大限度地減少了坡面防護對植草綠化的依賴性,即使坡面綠化效果不好,也不容易造成太嚴重的沖刷現象,所以,目前大多數高速公路采用這種方式,缺點是造價高,施工難度大。 

7.噴射混凝土防護。噴射混凝土法分為素噴法和錨噴法。素噴法為直接將高標號砂漿噴射在大致平整的巖面上,使坡面易松散的顆粒得以穩固,保證行車及行人的安全。它用于表層易松散的風化巖面。錨噴法,其工作原理是利用錨桿將滑動體固定在山體上,以錨桿約束山體的滑動,并在滑動體表面錨頭上加掛鋼筋網并噴射混凝土,在滑動體表面形成鋼筋混凝土板體結構,這樣可以將松散的巖石固定為一個整體,以達到徹底根治滑坡的目的。

錨噴法適用于大部分巖石土和碎石土等地質結構山體和易產生滑坡地段,它可預防早期滑坡的產生。只要產生滑動的區域面積不很大,滑動層不很厚,都可以采用此方法。

 
此外,對于邊坡破壞較嚴重的情況,如出現塌方、滑坡以及可能出現失穩等,必須采取相應的措施來確保邊坡的穩定性(強度方面)和安全性(變形方面)。根據邊坡的不良工程地質特征和滑坡加固治理與防護工程特點,主要選取適用性強、易于操作、工程負效應小的措施,如抗滑樁、錨桿(索)、擋土墻、削坡和灌漿等,使其分別適用于不同塌方、滑坡的物理力學條件和地質條件。 

同時，由于現在北斗衛星應用越來越廣，現在也越多越多的領域使用北斗應用，公路行業也不例外，天璣科技自主研發的邊坡監測系統就是利用北斗衛星定位監測表面位移和地面沉降，能夠精準的計算出位移數據并且實時傳輸平臺。

采用GNSS自動化監測方式對表面位移進行實時自動化監測，其工作原理為：各GNSS監測點與參考點接收機實時接收GNSS信號，并通過數據通訊網絡實時發送到控制中心，控制中心服務器GNSS北斗數據處理軟件TJ-Cloud實時差分解算出各監測點三維坐標，數據分析軟件獲取各監測點實時三維坐標，并與初始坐標進行對比而獲得該監測點變化量，同時分析軟件根據事先設定的預警值而進行報警。

系統優勢：

GNSS表面位移監測的誤差水平為±2mm+1ppm，高程方向為±4mm+1ppm。表面三維位移量是通過GNSS自動化監測，主要建立在滑坡表面變形明顯的部位，通過監測滑坡表層的三維位移量，分析、判斷滑坡的變形特征、變幅、滑動方向、滑動速率、穩定性及其發展趨勢，并且對于簡易監測而言該方法精度高，能反映出簡易監測反映不了的變形跡象。

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