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分析季风性气候区路基边坡防护设计
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引言 影响边坡稳定的因素有很多,总的归纳起来可综合分为两类,即:自然因素和人为因素。 自然因素:公路是特殊的带状构筑物,每条公路都要穿越很多地区,由于受地形条件和地质构造等因素的影响,每一小区域都有不同的地质及气候条件,所以影响边坡稳定的自然因素包括:地质、地形、气候和水文条件等四个方面。
/> 人为因素:一条公路的建成和使用期管理,都是由人来实现的。根据建设程序和内容,并结合已建公路情况来看,影响边坡稳定的人为因素集中归结为设计因素、施工因素和养护管理因素。本文以影响边坡稳定的两大因素为核心问题,结合具体工程实例对季风性气候区路基边坡防护及加固做初步探讨。
1工程案例
1.1工程概况
埃塞俄比亚麦克纳玖公路改造项目位于东非埃塞俄比亚境内西部高原奥罗米亚州,距埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴约500公里,是埃塞俄比亚东西方向的交通要道。此项目全长60公里,其中有30公里为新建路段。作为一改造项目,工程主要包括:土石方工程;路面工程;老桥涵及排水构造物改建;新桥涵及排水构造物的修建;挡墙及防护工程等。
1.1.1气候概况
埃塞俄比亚地处非洲东部,境内多高原。虽地处热带,但由于纬度跨度和海拔高度差距较大,各地温度冷热不均。项目所处奥罗米亚高原地区气候宜人,年最低气温在18℃以上。每年3月份为小雨季,6-9月份为大雨季,10-2月份及4、5月份为旱季,多年平均降雨量为680-2000毫米。我国南方多年平均降雨量为800-1500毫米,与我国南方相比,东非高原埃塞俄比亚降雨时段分布极不均匀,受这种极端气候的影响,公路工程的边坡防护及加固工程显得尤为重要。
1.1.2地形地质
工程所处区段为重丘浅山区,横坡陡峻,沟壑纵横,地势起伏较大。其中新建路段高程变化较大,最高处高程为2020米,最低处高程为1606米,局部5公里范围内,高程相差300米,由此导致出现高路堤、深路堑,最大挖方边坡为30米,填方边坡为20米。
工程沿线95%为土质路段,土质变化极为频繁,多为彩色粉土及粘土;其余5%为强风化岩及孤石路段。
地形的复杂变化及土质抗冲刷性、抗风化性极差,加之前述的极端气候及离首都较远建筑材料缺乏,三者组合在一起使此工程的路基边坡防护更加复杂。
2路基边坡防护
路基边坡坡面防护主要是保护路基边坡表面,使其免受雨水冲刷,减缓温差及温度变化的影响,防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程,从而保护路基边坡的整体稳定性,在一定程度上还可美化路容,协调自然环境。在公路边坡的防护设计中,应遵循“因地制宜、就地取材、经济适用、照顾景观”的原则。因地制宜,就是要结合实际地形、地质条件,确定防护方法;就地取材,就是尽量利用在当地适合植物生长的土质路段,优先选用植物防护;经济适用,就是要力求节省工程费用和其它开支,既要少花钱多办事,又要经济耐用和养护工作量小;照顾景观,就是不但要能保护边坡,而且还应力求适合当地环境的美观。总之,应充分考虑路线所经地区的地质、气候等情况,综合分析比较选择合适的防护类型。
坡面防护主要采用以下两种方式:
(1)植物防护:种草、铺草皮、植树;
(2)工程防护:框格防护、封面、护面墙、干砌片石护坡、浆砌片石护坡、浆砌混凝土预制块护坡、锚杆钢丝网喷浆、喷射混凝土护坡等。
埃塞俄比亚麦克纳玖公路项目做为奥罗米亚州连续200多公里公路改造项目中的一个标段,其设计与临近标段同等级公路在很多方面有共同借鉴之处,但不同标段由不同的设计公司设计,这样在坡面防护方式上就形成了一定的经济对比性。前后标段均采用特有草种菱形框格防护,这种防护彻底解决了埃塞俄比亚水泥供应紧张所导致的框格防护困难,对挖方边坡防护起到了一定的作用。但这种防护同时也出现一些缺点,如:1.草种难以购买(其中有几家承包商组织专人专车分散各地收购草种)且价格较高;2.成活率较低;3.坡面防护效果达不到想象中的效果,且与周围环境看起来不是十分协调。
结合埃塞俄比亚麦克纳玖公路项目自然及人为因素,遵循“因地制宜、就地取材、经济适用、照顾景观”的边坡防护设计原则,参考临近标段的坡面防护方式,经过与监理工程师的多方沟通,最终采用植草皮进行边坡防护。
边坡防护中,植被的选择也是一个主要方面,边坡防护的首要任务是使路基稳定,所以在选择护坡植物时,首先要求它具有较深的根系,多年生,侵占能力强;其次,选用适生植物,耐干旱,耐粗放管理,只有植物健康生长并且管理简便,才能形成稳定植物群落起到保护环境的作用。综合以上因素,经过与监理工程师的沟通,麦克纳玖公路项目边坡植草皮所用草皮完全采用当地天然草皮,利用小雨季对边坡土壤的天然湿润,开始着手草皮的铺植。不同坡面的铺植采用不同的方式,对于坡度较缓的边坡,采用直接铺植;坡度较陡的边坡先采用竹桩定格,然后再从上往下
铺植。相比特有草种,天然草皮在成本上大大降低,同时由于特殊的季风气候带来的充沛雨水,边坡上铺植的草皮成活率非常高,经过一个大雨季就与自然景观融为一体,不形成大的反差,根本看不出人为因素对自然界造成的伤痕,使得公路线路从高处俯瞰就是绿色中的一条黑丝带。
3结语
目前,该方案已在工程实践中付诸实施,总的来说,在加固边坡稳定性方面效果显着。边坡和路面是反映公路质量的两面镜子,随着人们观念的改变和环保意识的加强,公路边坡不但要稳定,还要美观,要与周围的自然环境相协调。边坡防护的方法很多,但最行之有效的是适合项目所在地自然因素的方法。同时通过埃塞俄比亚麦克纳玖公路项目边坡防护的做法,使的设计人员对季风区路基边坡防护有了一种更经济更环保的设计思路。
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