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砂质边坡安全保障新技术研究
发布时间:2022年05月23日

路基是保证正常交通秩序的关键因素之一,一 旦损毁,将阻断交通,危及行车安全。其中边坡稳 定性对路基结构的整体性能具有很大影响。工程实 践表明,地质要素是公路边坡开挖和防护决策的根本依据。对于砂质边坡而言,风积砂黏聚力几乎为 零,边坡稳定性差,易受雨水冲刷而发生滑坡等 地质灾害。砂质边坡一般采用常规防护措施,包 括工程类防护和植物类防护。工程类防护主要为 土工合成材料防护,沥青类防护,水泥混凝土类 防护,卵石、砾石、片石类防护,土类防护,柴 草类防护等;植物类防护主要为种植乔木、灌木、 草本植物等 [1,2]。

使用常规防护措施存在许多不足之处。片石、 混凝土、沥青等易发生老化,增加后期的维修费用, 不易进行绿化。柴草类防护和土类防护只能应用于 低等级公路。单纯采用植物类防护,在植物长成之 前,边坡不够稳定,边坡坡面在雨水的冲刷作用下 容易损坏,使植物防护失去效果 [3~5]。

为了提高砂质边坡的防护效果,笔者研究了砂 质边坡安全保障新技术。该技术采用化学固砂方法 在边坡表层形成 10~30 cm 的砂土固化层,增加了 边坡稳定性与抗风蚀、水蚀性能。之后结合客土喷 播技术,在边坡表面植草,增强生态效应。近年来, 化学固砂技术日益得到关注。我国在 20 世纪 60 年 代也开始出现了化学固砂的研究。李婷等 [6] 使用 钠水玻璃作为固砂材料,选用 AlCl3 溶液作钠水玻 璃固化剂,固化后形成的固化体的耐酸性能较好。 蒋富强等 [7] 研制了一种由水玻璃、山梨醇、碳酸 锂等组成的固砂剂,抗老化性能较好,提高了冻融 稳定性。Dong Z 等 [8] 在造纸废液中提取出木质素 磺化盐,在木质素磺化盐溶液中加入甲醛和丙烯酸, 使其发生共聚反应得到固砂剂。该种固砂剂具有良 好的抗风蚀性和生物降解能力。Achilias 等 [9] 利用 废塑料生产固砂材料,把废弃产品和塑料聚合物溶 解再沉淀,之后提取出高密度的聚乙烯和聚丙烯。 使用其固砂后,得到的砂土固化层具有较高的强度。 多数固砂剂室内试验效果较好,但制作相对复杂, 耐水性相对较差,不适应野外的恶劣环境。

针对现有化学固砂方法的局限性,笔者研究出 了一种新型的固砂剂——TD–1。TD–1 的原材料易 得,施工方便,可在野外大面积使用。TD–1 的主 要材料由钾水玻璃溶液和新型磷酸硅配制而成,还 加入了硅酸锂溶液和硅溶胶溶液 [10]。TD–1 固砂 剂固化后的产物可促进植物生长,固砂效果良好。 另外,笔者还提供了一种改性剂,可以在环境恶劣、 植物不易生长的地区配合固砂剂使用,增强固砂强 度。为研究其固砂效果,笔者进行了配比优化试验、 渗透试验、干湿循环试验。在张承高速公路试验段 试用此固砂剂,并结合客土喷播技术进行植草,取 得了良好的防护效果。


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