坡面防護
專業術語
坡面防護,專業術語,拼音為pō miàn fáng hù,是指為了避免暴露於大氣中受到水、溫度、風等自然因素反覆作用的路堤和路塹邊坡坡面出現剝落、碎落、沖刷或表層土溜坍等破壞而對坡面加以防護的措施。
坡面防護,主要是保護路基邊坡表面免受雨水沖刷,減緩溫差及濕度變化的影響,防止和延緩軟弱岩土表面的風化、碎裂、剝蝕演變進程,從而保護路基邊坡的整體穩定性,在一定程度上還可兼顧路基美化和協調自然環境。坡面防護設施,不承受外力作用,必須要求坡面岩土整體穩定牢固。簡易防護的邊坡高度與坡度不宜過大,土質邊坡坡度一般不陡於1:1~1:1.5。地面水的徑流速度以不超過2.0m/s為宜,水亦不宜集中匯流。雨水集中或匯水面積較大時,應有排水設施相配合,如在挖方邊坡頂部設截水溝,高填方的路肩邊緣設攔水埂等。
常用的坡面防護方式有植物防護(種草、鋪草皮、植樹等)和工程防護(抹面、噴漿、勾縫、砌石、護面牆等)。前者可視為有“生命”防護,後者為無機物防護。有“生命”防護以土質邊坡為主,無機物防護以石質路塹邊坡為主。在一定程度上,有“生命”防護在邊坡穩定和改善路容方面,優於無機物防護。
植物防護可美化路容,協調環境,調節邊坡土的濕溫狀況,起到固結和穩定邊坡的作用。它對於坡高不大,邊坡比較平緩的土質坡面是一種簡易有效的防護設施,其方法有種草、鋪草皮和植樹。土質邊坡防護也可採用拉伸網草皮、固定草種布或網格固定撒種,用土工合成材料進行土質邊坡防護的邊坡坡度宜在1:1~1:2之間。
種草適用於邊坡穩定、坡面沖刷輕微的路堤或路塹邊坡。一般要求邊坡坡度不陡於1:1,邊坡地面水徑流速度不超過0.6m/s。長期浸水的邊坡不宜採用。採用種草防護時,對草籽的選擇應注意當地的土壤和氣候條件,通常應以容易生長、根部發達、葉莖低矮或有匍匐莖的多年生草種為宜。最好採用幾種草籽混合播種,使之生成一個良好的覆蓋層。播種的坡面應平整、密實、濕潤。
播種方法有撒播法、噴播法和行播法等。採用撒播法時,草籽應均勻撒布在已清理好的土質邊坡上,同時做好保護措施。對於不利於草類生長的土質,應在坡面上先鋪一層5~10cm的種植土。路塹邊坡較陡或較高時,可通過試驗採用草籽與含肥料的有機質泥漿混合,用噴播法將混合物噴射於坡面。採用行播法時,草籽埋入深度應不小於5cm且行距均勻。種草應在溫度、濕度較大的季節播種。播種前應在路堤的路肩和路塹的塹頂邊緣埋入與坡面齊平的寬20~30cm的帶狀草皮。播種后,應適時進行洒水施肥、清除雜草等養護管理,直到植物覆蓋坡面。
鋪草皮適用於各種土質邊坡。特別是當坡面沖刷比較嚴重,邊坡較陡,徑流速度大於0.6m/s而又需要快速綠化時,採用鋪草皮防護比較適宜。草皮應選擇根系發達、莖矮葉茂、耐旱草種,不宜選用喜水草種。鋪草皮的方式有平鋪(平行於坡面)、水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置,以及採用片石鋪砌成方格或拱式邊框,方格式框內鋪草皮等
鋪草皮需預先備料,草皮可就近培育,切成整齊塊狀,然後移鋪在坡面上。草皮的規格一般為20cm×25cm、25cm×40cm及30cm× 50cm的塊狀或寬25cm,長200~300cm的帶狀;草皮厚6~10cm,乾旱和炎熱地區為15cm。鋪時應自下而上,並用竹木小樁將草皮釘在坡面上,使之穩定。草皮根部土應隨草切割,坡面要預先整平,必要時還應加鋪種植土,草皮應隨挖隨鋪,注意相互貼緊。鋪草皮施工時,應將邊坡表面挖松整平,並儘可能在春秋季或雨季進行,不宜在冰凍時期或解冰時期施工。
拉伸網草皮是在土工網或土工墊等土工合成材料上鋪設3~5cm厚的種植土層,經過撒種、養護后形成的人工草皮。固定草種布(也可稱植生帶)是在土工織物紡織時將草種固定於土工織物中,然後到現場鋪築,養生,以促使草皮生長的一種土工合成材料草皮製品。網格固定撒種是先將土工網固定於需防護的邊坡上,然後撒播草種形成草皮的一種邊坡防護方法。
植樹適用於各種土質邊坡和風化極嚴重的岩石邊坡,邊坡坡度不陡於1:1.5。在路基邊坡和漫水河灘上植樹,對於加固路基與防護河岸可受到良好的效果。它可以降低水流速度,種在河灘上可促使泥沙淤積,防止水流直接沖刷路堤。在風沙和積雪地面,林帶可以防沙防雪,保護路基不受侵蝕。此外還可以美化路容,調節氣候,改善高等級道路的美學效果。
植樹防護宜選用在當地土壤與氣候條件下能迅速生長、根系發達、枝葉茂密的樹種,用於沖刷防護時宜選用生長很快的楊柳類或不怕水淹的灌木類,公路彎道內側邊坡嚴禁栽植高大樹木。種植后在樹木未成長前。應防止流速大於3m/s的水流侵害。必要時應在樹前方設置障礙物加以保護;植樹防護最好與種草結合使用,使坡面形成一個良好的覆蓋層,才能更好地起到防護作用。
當不宜使用植物防護或考慮就地取材時,採用砂石、水泥、石灰等礦物材料進行坡面防護是常用的防護形式。它主要有砂漿抹面、噴漿、勾縫或噴塗以及石砌護坡或護面牆等。這些形式各自適合於一定條件。
抹面防護,適於石質挖方坡面,岩石表面易風化,但比較完整,尚未剝落,如頁岩、泥沙岩、千枚岩的新坡面。對此應及時予以封面,以預防風化成害。抹面作業前,應對被處置的邊坡加以清理,去掉風化層、浮土、鬆動石塊並填坑補洞,洒水濕潤,以利牢固耐久。常用的抹面材料有石灰漿等,其中石灰為膠結料,要求精選。混合料如加紙筋或竹筋,可提高強度,防止開裂;如摻加適量製鹽副產品滷水,因含有氯化鈣與氯化鎂,可使抹面加速硬化和預防開裂。抹面厚度視材料與坡面狀況而定,一般2~10cm,分兩次進行,底層抹全厚的2/3,面層1/3。操作前,應清理坡面風化層、浮土與鬆動碎塊、填坑補洞,洒水潤濕。抹面后,應拍漿、抹平和養生。
噴漿及噴射混凝土適用於易風化但尚未嚴重風化的岩石邊坡,且破面較乾燥。對高而陡的邊坡、上部岩層較破碎而下部岩層完整的邊坡和需大面積防護的邊坡,採用此種方法較為適宜。對成岩作用差的黏土岩邊坡不宜採用。噴漿厚度一般為5~10 cm,噴射沉澱土厚度以8cm為宜,分2~3次噴射。噴漿的水泥用量較大,重點工程可選用。比較經濟的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水,按重量比1:1:6:3配合。坡腳應作1~2m高的漿砌片石護坡。施工前,坡面如有較大裂縫、凹坑時應先嵌補牢固,使坡面平順整齊;岩體表面要衝洗乾淨,土體表面要平整、密實、濕潤。噴層厚度應均勻,噴后應養護7~10d。
勾縫適用於較硬、不易風化、節理縫多而細的岩石路塹邊坡;灌縫適用於較堅硬、裂縫較大較深的岩石路塹邊坡。灌縫可用體積比1:4或1:5的水泥砂漿。灌縫和勾縫前應先用水沖洗,並清除裂縫內的泥土、雜革。勾縫時要求砂漿嵌入縫中,與岩體牢固結合。灌縫時要求插搗密實,灌滿縫口並抹平。
上述幾種防護方法,可以局部處治、綜合使用,並與放緩邊坡等方法加以比較,力求實用和經濟。如果在坡面防護時著色或修飾,還有助於改善路容。
砌石防護有干砌和漿砌兩種,可用於土質或風化岩質路塹或土質路堤邊坡的坡面防護,也可用於浸水路堤及排水溝渠作為沖刷防護。
易遭受雨、雪、水流沖刷的較緩土質邊坡,風化較重的軟質岩石坡,受水流沖刷較輕的河岸和路基,均可採用干砌片石防護。這些邊坡應符合路基邊坡穩定要求,坡度一般為1:1.5~1:2。干砌片石防護一般有單層鋪砌、雙層鋪砌和網格內鋪砌幾種,流速較大時宜採用網格內鋪石的防護。單層鋪砌厚度為0.25~0.35m,雙層的上層為0.25~0.35m,下層為0.15~0.25m。當干砌片石護坡效果不好時,或水流速度較大,波浪作用強,有漂浮物衝擊時,可採用漿砌片石護坡。其厚度一般為0.25~0.35m。用於沖刷防護時最小厚度一般不小於0.35m。漿砌片石護坡較長時,應在每隔10~15m處設置沉降縫,縫寬約2cm,內填瀝青麻筋或瀝青木板;護坡的中、下部設10cm× 10cm的矩形或直徑為10cm的圓形泄水孔。其間距為2~3m,孔后0.5m範圍內設置反濾層。砌石防護應先在片石下面設置0.1~0.5m厚的碎(礫)石或砂礫混合物墊層,以起到整平、反濾的作用,並可增強抗衝擊能力;然後由下而上平整鋪砌片石,要錯縫嵌緊,並用砂漿勾縫,以防滲水。石砌護坡坡角處應設置墁石基礎。在無河水沖刷時,基礎埋置深度一般為護坡厚度的1.5倍。當受水流沖刷時,基礎應埋置在沖刷線以下0.5~1.0m處,或採用石砌深基礎。
護面牆指為覆蓋各種軟質岩層和較破碎岩石的挖方邊坡,以免其受自然因素影響,防止雨水滲入而修的牆。護面牆應緊貼邊坡坡面修建,只承受自重,不承受牆背土側壓力。故要求挖方邊坡必須符合穩定性要求。牆基要求設置在可靠地基上,在底面做成向內斜的反坡。冰凍地區牆背應埋置在冰凍線0.25m以下。護面牆較高時,應分級修築,每級6~10m,每一分級設不小於1m的平台,牆背每4~6m高設耳牆,耳牆一般寬0.5~1.0m。沿牆長每10m設一條伸縮縫,寬2cm,填以瀝青麻筋。牆身應預留6cm×6cm或10cm × 10cm的泄水孔,並在其後作反濾層。若坡面開挖后形成凹陷,應以石砌圬工填塞平整,稱為支補牆。對緩於1:1.25或1:1的路塹邊坡也可採用干砌片石或漿砌片石的形式防護。