公路高切坡施工過程及防治技術

馮明義

(信陽市平橋區公路管理局，河南 信陽 464100)

隨著公路工程建設活動加快,由于地形條件的局限性,工程中難免遇到許多高切坡問題,甚至因高切坡失穩而造成安全事故,所以高切坡的防治是關系到工程建設順利推進、保障人民生命財產安全以及地區經濟社會和諧發展的關鍵問題之一。而其安全狀態又同高切坡防治技術的使用及施工過程直接相關，公路高切坡施工、運營期的安全又有賴于施工過程的控制和防治技術的選擇,鑒于此,本文對施工過程控制和防治技術優缺點、適用性等進行初步探討。

1 高切坡施工過程

高切坡施工過程對坡體穩定、施工安全、支護效果等有著重要影響,總體而言其施工過程可歸結為“挖”“、擋”“、護”“、排”4個部分,大切坡和“逆作法”兩種方式,以及“動態設計,信息法施工”一個原則。

“挖”是指切坡過程,對完整巖質邊坡,可按設計坡比一坡到底開挖。但在施工期穩定性問題突出,易發生垮塌。為保證施工期安全,當前應用較多的是“逆作法”施工,其開挖過程同支護施作基本平行,開挖一級施作一級,由坡頂直至設計坡底標高。施工安全容易得到保證。“擋”、“護”“、排”分別指支擋結構、邊坡防護工程和排水工程施作。通常在施工前要做好坡表、坡周邊的截排水工程,再行開挖;但在干旱地區也可同支護工程平行施工或最后施作。由于支護和排水技術多樣,工藝不一,具體施工過程將結合每類技術詳細介紹。

“動態設計,信息法施工”是邊坡工程界公認的基本原則。高切坡設計具有一定超前性和預設性,而高切坡施工過程是動態的,坡體的應力狀態和穩定性程度也是動態的,極易造成設計狀態和現場開挖實際狀態的不一致,這是高切坡施工事故頻發的根本原因。所以必須根據現場實際情況不斷進行調整和優化的動態過程,結合監測資料,分析對比原設計參數,即可鑒別和調整當前設計和施工參數,若不一致則必須變更設計,再行施工。

2 高切坡防治技術體系

高切坡防治技術發展到今天,基本建立起了系統的防治技術體系,可以歸結為防護工程、支擋工程和排水工程3大方面。防護工程指切坡后邊坡整體穩定性能夠得到保證。支擋工程指切坡后整體穩定性得不到保證,需要對邊坡進行支護,設置支擋結構以保證邊坡在使用期的安全;排水工程是高切坡防治的重要分部工程之一,基本所有高切坡防治工程必須設置。通常以上3種防治子類也可結合使用,高切坡整個防治技術體系見圖2。

3 防護工程

防護工程特點在于高切坡自身整體穩定沒有問題,僅需解決坡表局部失穩、風化剝蝕及綠化美化問題,通常和坡率法結合使用。防護工程包括噴射混凝土護面、捶面、護面墻、框格護坡、生物防護及其結合使用等。

3.1 生物防護工程

掛網植草法是目前使用最為廣泛的生態護坡形式,主要是通過在開挖的巖石邊坡表面上掛網形成基層附著層,再在其上栽種植被以達到生態的恢復。其施工過程為:開挖邊坡→清理并平整坡面→排水施工→基層處理→植被的播種(撒播、噴播)→植被的養護。根據掛網形式的不同,具體分為噴播植草、三維植被網護坡、挖溝植草護坡、土工格室護坡。這種方法的特點是適宜性比較強,可以適用于陡坡甚至直立邊坡,工程措施相對簡單。

3.2 噴射混凝土護面

噴射混凝土是巖質切坡使用較多的護坡形式,主要是在開挖的巖石邊坡表面上,噴射一層混凝土護面。其施工過程為:開挖邊坡→清理并平整坡面→排水施工→噴射混凝土施工→養護。根據噴射施工方法的不同,分為干噴、濕噴和潮噴。這種護坡方式的優點在于施工簡單、快捷,經濟性較好。但其缺點也很突出,對景觀破壞大,而且耐久性差,使用期在5年左右。

3.3 捶面及護面墻

捶面是在邊坡表面使用石灰土、水泥土等混合材料護面,以達到抗風化的目的;護面墻是在坡表砌筑塊石或預制構件的面墻,其目的僅在于防止風化和表層剝落。這兩類護坡形式在鐵路和公路沿線使用較多,其缺點同噴射混凝土護面一樣,景觀效應差,且其中的捶面護坡耐久性有限。

4 支擋工程

4.1 預應力錨固工程

預應力錨固工程是采用預應力錨桿 (索)加固邊坡的一種工程措施。但其施工過程技術要求較高,造價相對非預應力錨固要高,且防腐和耐久問題一直是工程界關心和沒有完全解決的問題。通常采用“逆作法”施工,切坡分級高度通常為6～10 m,并設1～3 m寬度臺階,每開挖一級即施作一級錨固工程。錨索施工的具體過程如下:鉆孔→清孔→錨索制作安裝→注漿→錨索張拉錨固→封錨。另外為提供足夠大的錨固力和解決錨固段灌漿開裂造成的耐久問題,當前已開發出了拉力分散型、壓力分散型和擴大端等多種新類型,在錨固機理、錨固形式、防腐措施、錨桿桿材開發等方面的研究比較集中。

4.2 樁板結構體系

樁板結構體系在邊坡工程中使用非常廣泛,。其中鋼筋混凝土樁可單獨使用。為防止樁間巖土風化流失,也可在樁間設置連續、簡支的擋板,擋板材質可以是鋼筋混凝土、砌石或噴射混凝土等。樁板體系使用靈活,在條件適宜時還可以結合錨索、錨桿使用,形成錨固樁體系。樁板結構施工過程通常為:切坡→開挖樁孔→清孔→綁扎或吊裝鋼筋籠→灌注混凝土→擋板施作→養護。在開挖施工期巖體穩定性不能得到滿足時也可先施作樁,待樁達到一定強度后再行開挖施工;擋板若現澆則通常和樁體一起澆注;若設計錨固系統,則需在樁體上預留錨孔,待樁達到一定強度后再進行張拉和封錨步驟。

4.3 錨桿擋墻

錨桿擋墻是在高切坡防治中應用非常廣泛的一種結構形式,通常包括面板、肋柱和錨桿3個基本部分。面板施作可現澆可噴射;肋柱可傾斜可豎直,可在坡表開槽澆注,也可在面板外側立模澆注;一般采用非預應力錨桿,支點設于肋柱之上,錨固入穩定巖層。錨桿擋墻設置靈活,可以分臺階設置,而且可以配合切坡過程進行逆作法施工,施工技術簡單,施工期安全容易保證,且較經濟。其典型施工過程為:第一級坡體開挖→清坡→施作錨孔→錨桿制作、安裝→錨孔注漿→面板鋼筋制作、安裝→肋柱開槽或立模→面板和肋柱混凝土澆注→養護,隨后進行下一級切坡施工。

總之，每種措施均有自己適宜的使用范圍和特點,而且仍然處在飛速更新和發展之中。

5 排水工程

排水工程是高切坡防治相對比較獨立的一個分部工程,通常包括坡體排水工程和坡面排水工程。由于水是切坡穩定的一個重要影響因素,所以一般高切坡防治工程均須設置排水工程。坡面排水工程一般包括人工修筑或開挖的坡表排水溝、截水溝。排水溝通常設置于坡面、邊坡臺階處,以順暢匯集和排除坡面水體;截水溝設置于高切坡周界以外,以攔截和排除流向高切坡范圍的坡表水體。所有溝渠可以圬工砌筑。地表排水工程的施工通常安排在主體防治工程施工前,以保證施工期降雨等不會帶來嚴重影響。坡體排水工程可引排坡體內部地下水體,以增進高切坡穩定性。通常通過鉆孔施作排水孔、管體系,主要適用于地下水豐富的地層。在不透水巖層中,通常僅需在坡表附近設置淺孔排水管,以排除坡表附近滲水,消減支擋結構背后入滲水體影響。

6 結語

在高切坡施工過程和防治技術方面,盡管新材料、新工藝、新技術、新結構不斷涌現,但高切坡不乏失穩實例的現實說明,如何確保施工過程及工后安全,如何保證防治結構的有效合理、施工過程的優化等,有賴于在高切坡破壞機理、高切坡巖土安全理論、高切坡穩定壽命、高切坡監測評價等方面的深入研究。

[1]賴勇，陳洪凱，張永興.高切坡施工過程及現代防治技術[J].重慶交通大學學報(自然科學版)，2007-10-15.

[2]李立群，張征文，彭以舟.路塹高邊坡施工安全標準化管理研究[J].交通標準化，2008-07-15.