生态防护理念的公路防护设计方法的研究
邹凤玲
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邹凤玲,. 生态防护理念的公路防护设计方法的研究[J]. 设计研究,20236. DOI:10.12721/ccn.2023.157004.
摘要: 在公路工程项目建设中,边坡防护设计是其中非常重要的环节。因为传统公路边坡防护方案比较落后,整个边坡的防护效果无法达到要求,同时由于受到一些特殊地区地势条件的影响,项目工程建设完工之后产生比较严重的滑坡、坠落等质量问题,不但影响沿线景观与生态平衡,还对车辆的通行以及驾驶人员的人身安全造成严重威胁。因此,研究生态防护理念的公路防护设计方法具有重要意义。下面笔者就对此展开探讨。
关键词: 生态防护理念;公路防护;设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157004
基金资助:

1工程概况

某公路工程第三合同段中,主线路基的边坡防护工程共有两处,其中一处位于桩号K12+545-K12+770的右侧,全长约为225m,该处最大的挖方高度为55.5m。地勘资料显示,该处边坡的基岩裂隙较为发育,岩芯存在强烈的风化现象,呈砂土状,厚度在1.9m左右;另外一处位于桩号K20+350-K20+465的左侧,长度约为115m,最大挖方高度为42.5m,该处边坡的中线地面标高为42.55~62.43m,基岩裂隙一般发育,岩芯呈短柱状。为确保路基边坡施工的安全性,要做好防护设计工作,结合边坡的实际情况,选取最为适宜的防护措施。

2生态防护理念的公路防护设计原则

2.1因地制宜原则

由于边坡地质条件和结构各不相同,所处地段的自然环境等存在比较明显的差异性。因此,路基边坡防护中,需要对其中的设计要点进行有效控制,采取因地制宜的设计原则,在设计工作中需要全面勘察边坡区域的地质条件情况和结构形式,选择边坡防护设计方案,全面提高生态边坡防护设计工作的科学性与合理性,以保证路基边坡防护稳定性。

2.2统筹兼顾原则

由于边坡结构特性有所不同,岩石和土壤性质可能存在比较明显的差异性,外加沿线区域的气温条件、降水程度等方面影响,在进行公路边坡防护方案设计工作中需要做到统筹兼顾,根据公路生态边坡防护工作要求,提高路基边坡防护工作质量和稳定性,通过采取多种不同类型防控方法相结合的处理方式,提高路基边坡的整体防护效果。

2.3质量控制原则

在生态边坡防护设计过程中,必须充分重视边坡防护质量控制工作,保证边坡防护方案设计的科学性与合理性,严格依照路基边坡防护工作要求,对公路边坡防护设计要点进行控制,防止存在错误操作情况。与此同时,要想保证整个公路边坡防护结构的安全性,避免产生严重的交通安全事故,要选择性能好的边坡防护材料,对每一道边坡防护工作流程进行控制,全面提高路基边坡防护设计效果。

3公路路基边坡防护设计工作中存在的主要问题

3.1边坡结构设计不合理

在公路路基边坡防护设计过程中,并没有结合工程现场实际勘察结果进行设计,经常凭借工作人员的经验,或者是直接参照以往一些项目工程案例直接进行护坡设计工作,造成边坡防护设计方案不科学,无法满足边坡防护工作要求。

3.2混凝土防护设计不科学

在混凝土边坡防护设计中,防护处理工作是一种比较常用的边坡防护方法,但是工作人员在开展混凝土防护设计工作时,对边坡的实际高度进行勘察,发现实际防护宽度和预先设定的目标不相符,并且路基边坡位置没有做好相应的加固处理,在混凝土边坡防护工作中,没有全面落实路基边坡的防护设计工作要点,进而对整个边坡结构防护效果产生比较严重的影响。

3.3植被防护设计问题

现阶段,在公路边坡防护设计过程中,生物边坡防护方式比较常用,主要是在边坡表面栽种植被,使用草皮进行搭配栽种,可以对边坡的土壤结构形成良好的加固。但是在植被防护设计工作中,没有充分考虑到外部环境条件和地质条件所产生的影响,在边坡防护设计中,所选用的植被类型不符合当地环境条件要求,甚至存在一些植被大面积死亡等情况,这一问题的产生不但会影响到整个边坡防护工作效果,同时对整个公路沿线的景观效果产生比较严重的影响。

3.4其他边坡防护措施没有落实

在路基边坡防护设计过程中,由于某些设计人员没有充分重视公路工程项目现场的勘察工作,所选用的设计方法不科学。比如,在公路边坡排水设计中,在设计方面存在一定的偏差,并没有完全根据边坡的结构防护标准进行处理,在排水沟与截水沟等相关设施的设置方面存在问题,加上所选择的防护方式不合理,没有严格控制每一道边坡防护顺序,造成整个路基边坡防护设计方案无法发挥出应有的作用和价值。

4生态防护理念的公路防护设计方法

4.1三维网护坡设计

边坡高度在5m以下时可以采取三维网植草护坡方法,在防护过程中通过选用一些强度较高,使用周期较长并且没有严重污染的三维网防护材料,同时通过使用坡面整体开挖和表面覆盖钢筋网等处理方法,保证整个边坡结构的稳定性,提高防护工作效果。三维网护坡中,通常采用的是湿式喷播草籽生物防护技术方法,保证后期边坡结构整体养护成型,可以全面提高边坡结构的稳定性。准备好植被草种、土壤稳定剂、肥料以及土壤表面覆盖材料等,使用专业的喷播设备,根据特定的材料拌和标准,将材料直接投放到喷播机中混合,然后使用机械喷洒的方式均匀铺撒在护坡表面,并进行养护处理。在种植草种过程中需要结合土壤条件、气候条件状况等,使用一些成活率较高同时护坡工作效果好的草种进行栽种[3]。

4.2混凝土护坡设计

通过使用混凝土防护模式,可有效减少外部环境产生的风化、降水等各种不良因素的干扰,提高边坡结构的安全性和稳定性。进一步加强混凝土原材料的质量控制工作,需要根据项目工程建设要求进行拌和。要进一步加强钢筋工程设计质量控制工作,充分做好边坡养护处理,保证混凝土材料结构强度。

4.3喷播植草护坡

喷播植草护坡分为以下几种形式:液压喷播、客土喷播、厚层基材喷射等,具体的施工技术要点如下:

4.3.1液压喷播

(1)用于液压喷播的主要原材料包括:水、草种、复合肥、黏合剂、纸浆以及色素等。以设计配合比作为依据,完成喷播材料的现场配制,使用调试好的喷播设备,将配制好的混合料均匀喷播到边坡表面。

(2)喷播完毕后,及时用无纺布覆盖,采用洒水的方法养护。无纺布能够使水分蒸发速度降低,可在草种基本出齐后,减少洒水量和次数。

(3)液压喷播作业正式开始前对草种做预处理,以此来促进发芽,提高成活率;向边坡坡面洒水润湿,确认土体基本达到稳定状态后,便可开始喷播草种。当草种在边坡上形成草坪护坡后,要定期除草,并做好病虫害的防治。

4.3.2客土喷播

(1)对边坡全面清理,将坡面整平,待各类杂物全部清除干净后,按现场地质条件确定客土比例,主要成分如下:水、锯末、沙壤土、复合肥、有机肥以及水泥等,将上述材料按比例混合均匀后,通过调试好的喷射机均匀喷射在坡面上。

(2)作业时,依据边坡的岩土体特性,对喷射厚度进行适当调整,以8.0~10cm左右为宜。客土喷射完毕且自然风干后,便可在其上喷播草种。正常情况下,客土喷射6~12h左右,便可喷播草种,施工方法与液压喷播基本相同。

(3)在边坡生态防护大面积施工前,可通过试验段确定客土混合物的主要成分及配合比例;作业过程中,在路肩的边缘位置开设排水沟,于坡顶设置截水沟,坡面上布设急流槽,避免植草受到水流冲刷的影响。

4.3.3厚层基材喷射植草

(1)将边坡上剥落严重区域铲平,对危石、浮土等全面清除;随后用铁丝网将坡面覆盖,在坡顶处预留50cm左右用桩钉固定,按照从上向下的顺序铺设钢丝网,搭接宽度控制在10cm。铺好之后,用锚杆和锚钉将网牢靠固定在坡面上,在网与坡面间垫设木条,增强坡面的粗糙程度,为基材停留创造条件。

(2)施工过程中,坡面若出现渗水现象,可在渗水部位打孔,将排水管插入孔内,使水从管内流至边坡底部,防止冲刷坡面;以洒水的方式润湿坡面,设置标桩控制基材的喷射厚度,分为两次喷射,第一次喷射基材混合料,第二次喷射含种植的混合物。按从左向右的顺序喷射,保证喷枪与坡面垂直,避免漏喷,喷好后及时养护即可。

4.4 高边坡柔性防护网

4.4.1明确设计内容

在边坡防护中采用柔性防护系统时,要对设计内容加以明确,具体如下:以工程现场的地形地貌、坡面潜在的灾害特征、场地施工条件、进度要求、周边建筑物状况等作为主要依据,对柔性防护网进行合理选型和现场布置设计。

4.4.2做好设计准备

(1)在柔性防护系统设计前,要做好相应的准备工作,具体如下:对防护区的地形图全面收集,缺失的地形图可以采用现场测绘的方法获取;在边坡防护区域内,开展地质勘察工作,调查危石的位置、分布范围等,并对落石可能出现的形态及移动方式加以分析。

(2)依据收集到的相关资料及信息,对柔性防护系统在该防护区内应用的经济性和安全性做全面分析,结合现场条件,通过计算选取出最优的防护类型,据此完成施工图纸的设计。

4.4.3主要构件选择

(1)选择钢丝绳网时,要确保钢丝绳的质量与现行GB/T8919—1996制绳用钢丝规范标准的规定要求相符,抗拉强度不低于1770MPa,直径为8.0mm的钢丝绳最小断裂拉力在40kN以上,直径为6.0mm的最小断裂拉力在20kN以上;菱形网的长度可根据工程需要合理选择,网目边长的最大误差不得超过20mm;网块的尺寸可以按设计实际要求适当调整。

(2)钢丝网可以选用直径在2.2mm以上的热镀锌钢丝编制,网孔为50mm×50mm,用于编制钢丝网的钢丝性能应当符合现行YB/T5294—2009一般用途低碳钢丝规范标准的规定要求。

(3)钢柱可以按照柔性防护网的高度,用相应规格的工字钢加工制作,确保钢柱的高度与防护网的高度相同。

(4)基座为钢结构构件,它是钢柱的定位座,通过连接件,使钢柱与基座铰接到一起,具体结构如图1所示。

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图1钢柱基座及连接件结构示意图

(5)减压环可以按照与之相连的钢丝绳直径和设计能量,选取适宜的型号。常用的型号有3种,分别为A型、B型和C型,吸收能量的能力依次为30kJ、50kJ和110kJ;减压环的启动荷载取决于相连钢丝绳的断裂拉力,临界形变荷载应当不小于50kN;本工程中选用的减压环外径为448mm,如图2所示。

图片14.png

图2减压环示意图

(6)支撑绳为钢丝绳,分为横向和纵向,前者的直径应不低于16mm,后者不低于12mm。编制支撑绳使用的钢丝绳质量必须符合现行GB/T8919—1996规范标准的规定要求。

(7)钢丝绳锚杆选用双股形式,直径不小于16mm,长度以2.0m左右为宜。

4.5其他边坡防护设计方法

需要进一步加强公路工程路基边坡调查工作,掌握边坡防护设计工作的具体方法,然后针对性开展边坡防护设计,合理设置边坡位置的排水设施,根据边坡位置的地质条件,对边沟截水沟等进行合理设计,如果出现强降雨天气,可以将雨水快速地排放到指定位置,防止雨水对边坡形成严重的冲刷。通过选择质量好的填料,进一步加强原材料质量检测与验收工作,做好设计工作要点控制,保证边坡防护效果和稳定性。

结束语

综上所述,在我国公路工程的建设和发展过程中,必须充分重视公路边坡的防护工作,需要针对不同的地质环境状况,采取对应的生态边坡防护技术。同时,在路基边坡的排水工作中需要对排水沟、截水沟等重要设计环节进行重点处理,要有效保证路基边坡结构的排水性能,提高路基结构的稳定性。

参考文献:

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[4] 李浩瑄,刘宝河,罗煦,等.东北林草交错生态脆弱区公路工程创面生态修复现状及对策分析[J].内蒙古科技与经济,2020(21):180-180,184.