土工膜+掛網客土噴播防護技術在炭質頁巖邊坡處治中的應用

粟嫻1，黃華顯2

（1.百色高速公路運營有限公司，廣西百色 533000；2.廣西紅都高速公路有限公司，廣西南寧 530021）

土工膜+掛網客土噴播防護技術在炭質頁巖邊坡處治中的應用

粟嫻1，黃華顯2

（1.百色高速公路運營有限公司，廣西百色 533000；2.廣西紅都高速公路有限公司，廣西南寧 530021）

針對目前常用的公路邊坡滑塌處理方案，結合靖那（靖西—那坡）高速公路炭質頁巖邊坡滑塌處治實例，介紹了土工膜+掛網客土噴播防護技術的設計原理、技術要求、施工工藝及技術優勢，闡述了該防護技術在炭質頁巖邊坡滑塌處治中的應用效果和推廣價值。結果表明，土工膜+掛網客土噴播防護技術處理后的邊坡坡面穩定性好，且整個坡面綠化防護效果較好，融入了周圍的自然環境中；在技術經濟、社會效益、自然協調等方面均具有較大優勢，是一種有效的邊坡防護處治方案，具有較大的推廣價值。

公路；邊坡；土工膜；掛網客土噴播；炭質頁巖

隨著高速公路的不斷發展，路線穿過越來越多地質條件復雜、巖性變化大的山區。在廣西百色市境內炭質頁巖分布較多，由于其自身物理化學性質及工程特性，對工程建設的安全、進度、造價、環保等方面均影響很大，炭質頁巖邊坡的安全穩定性防護問題較為突出。該文結合廣西百色市靖那（靖西—那坡）高速公路K62+130-337左側炭質頁巖路塹邊坡滑塌處治實例，介紹土工膜+掛網客土噴播防護技術在炭質頁巖邊坡處治中的應用。

1　炭質頁巖邊坡工程特性

炭質頁巖在公路建設中存在較為廣泛，其組成結構較為復雜，含有大量分散炭化有機物，節理發育，薄層狀構造，屬于軟巖的一類。炭質頁巖邊坡開挖后，坡面巖體暴露在外界中，受雨水、大氣、風等因素的影響，極易風化、軟化、破碎、崩解，使炭質頁巖原有強度快速大幅降低，容易出現崩塌、滑坡等失穩破壞現象，對邊坡的安全穩定性造成極大危害。主要表現形式如下：

（1）極易風化。邊坡開挖后，炭質頁巖巖體暴露在大氣中，在溫度變化、雨水及水溶液的作用下，在較短的時間內，巖體會變得更加破碎，層間結合更為松弛、松散，破壞了原有的巖體結構，抗壓強度嚴重下降。

（2）遇水崩解嚴重。炭質頁巖中含有親水性較強的蒙脫石等礦物成分，吸水易膨脹崩解，失水則收縮開裂。在邊坡未開挖暴露前，其巖體強度較高，但遇到水的作用后，巖體的物理性質迅速發生變化，體積膨脹、強度降低，具有很強的軟化性、崩解性、剝落性，甚至形成泥狀炭土，易導致邊坡崩塌。

（3）礦物成分復雜，植物難以生長。炭質頁巖由黏土礦物、碎屑礦物、自生礦物等組成，植物生長所需營養成分含量少，一般草灌植物很難在炭質頁巖邊坡上直接生長成活。

2　土工膜+掛網客土噴播防護技術

對坡面滑塌體卸載時應盡量放緩坡比，確保坡體的安全穩定性。由于炭質頁巖特有的工程性質，為避免坡面受到雨水的影響，每開挖一級，及時采用復合土工膜對坡面進行封閉，然后對全坡面進行掛網客土噴播。草灌植物先利用客土生長，隨著時間的推移，植物根系會進一步發育生長，慢慢穿透土工膜而扎入土壤內，形成密布的錨固系統，且錨固作用會越來越強，從而起到固土護坡及綠化環保的作用。

3　工程實例

3.1工程概況

靖那高速公路K62+130-337左側原設計為深挖路塹邊坡，全段長207m，中樁最大挖深29.27m，路塹邊坡最大高度55.66m。原設計各級邊坡坡率為1∶0.75、1∶1、1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5，其中1～4級邊坡采用錨桿框架梁防護，錨桿長度自下而上分別為8、10、12、12m，以上各級邊坡采用掛網客土噴播防護。

該路段地形起伏較大，總體呈南側較高、北側較低，自然坡度一般為25°～55°，較陡。道路幅寬內，地面標高為1114.0～1155.2m。根據工程地質調繪及鉆探揭露，路塹邊坡分為3個工程地質層，上部為第四系全新統殘坡積（Q4el+dl）碎石土，下伏基巖為泥盆系下統郁江組（D1y）頁巖。各工程地質層的地質特征如下：

（1）碎石土（Q4el+dl）。雜色，褐黃色為主，稍密狀，碎石成分為泥巖，粒徑一般為2～5cm，最大約10cm，次棱角狀，含量約50%，黏土充填。

（2）強風化頁巖（D1y）。灰黑色，泥質結構，頁理狀構造。強風化頁巖原巖結構部分破壞，巖芯多呈碎塊狀及少量餅狀，表層經鉆進擾動呈土狀。邊坡開挖后炭質頁巖外觀如圖1所示。

圖1　坡面炭質頁巖

（3）中風化頁巖（D1y）。灰黑色，泥質結構，頁理狀構造。中風化頁巖節理裂隙發育，巖芯多呈碎塊狀。

受連續降雨的影響，邊坡發生滑移變形。滑塌開裂線位于坡頂外側，坡面錯動明顯，5、6級邊坡出現多處裂縫，1級邊坡已施工完成的防護結構發生推移，2～4級邊坡已完成的砼格梁出現隆起、開裂情況（如圖2所示）。

圖2　邊坡滑塌

3.2防護方案比選

根據滑坡體積估算判定，該滑坡屬于大型滑坡。從技術、安全及經濟角度選擇，適用的處治辦法宜以放緩卸載+支擋防護為主，同時完善截、排水系統，減小地表水和地下水對處理后邊坡的不良影響。針對該邊坡的實際情況，以下幾種防護方案比較符合其防護要求：

（1）掛鍍鋅鐵絲網客土噴播+錨桿框架梁。清除邊坡開裂、滑塌體后放緩，根據滑面埋深情況放緩坡比，坡腳設置3.3m高C20砼矮擋墻進行支擋，各級邊坡坡率為1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5、1∶1.5、1∶1.75；其中1、2級設計12m長錨桿框架梁，第3級至坡頂設置掛鍍鋅鐵絲網客土噴播。該方案造價約244萬元。根據穩定性驗算結果，該方案能滿足邊坡防護要求。其優點是施工工藝簡單，施工材料方便充足；缺點是坡面無法封閉，炭質頁巖遇水會繼續崩解，且造價偏高。

（2）噴射砼。對滑坡體進行放緩卸載，在坡腳設置3.3m高C20砼矮擋墻進行支擋，同時根據滑面埋深情況，按1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5、1∶1.5、1 ∶1.5放緩坡比，毎級坡高10m，對坡面進行掛網噴射砼封閉防護。該方案造價約156萬元。根據穩定性驗算結果，該方案滿足邊坡防護要求。其優點是施工工藝簡單，施工材料方便充足，坡面能迅速封閉；缺點是造價偏高，坡面大面積砼導致外觀與自然環境不協調。

（3）土工膜+掛網客土噴播。對滑坡體進行放緩卸載，在坡腳設置3.3m高C20砼矮擋墻進行支擋，同時根據滑面埋深情況，按1∶1.5、1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75、1∶1.75放緩坡比，每級平臺寬3 m，對全部坡面設置復合土工膜后，采用掛鍍鋅鐵絲網客土噴播方案進行防護。該方案造價約135萬元。根據穩定性驗算結果，該方案滿足邊坡防護要求。其優點是施工工藝簡單，坡面能及時封閉，與自然環境協調，造價較低；缺點是土石方量較大。

（4）漿砌片石護面墻。對滑坡體進行放緩卸載，在坡腳設置3.3m高C20砼矮擋墻進行支擋，同時根據滑面埋深情況，按1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5放緩坡比，對坡面進行窗孔式護面墻封閉防護。該方案造價約178萬元。根據穩定性驗算結果，該方案滿足邊坡防護要求。其優點是施工工藝簡單；缺點是造價偏高，無法封閉坡面，與自然環境不夠協調，圬工體積大。

綜合邊坡穩定、工程造價、環境協調、安全隱患等方面因素，對該邊坡滑塌采取放緩卸載+土工膜+掛網客土噴播的處治方案。

3.3防護方案設計

由于第一級邊坡已經滑塌位移，故采用清方放緩邊坡的方案處理。防護以封閉邊坡為目的，避免雨水、大氣等因素對坡體炭質頁巖造成破壞，并加強防排水措施以防雨水下滲。具體措施如下：

（1）邊坡坡率、平臺寬度及防護形式。第一級為1∶0.25護腳矮墻，以上各級均為掛鍍鋅鐵絲網客土噴播；第一級邊坡高1.8m，其余邊坡高度均為10m；碎落臺寬度3m，其余各級挖方平臺寬3m。

（2）防排水設置。挖方平臺均采用20cm厚C15砼封閉，平臺設置截水溝，坡面設置13道坡面排水溝及1道踏步。邊坡掛網客土噴播前，在坡面鋪設兩布一膜，兩布一膜同時覆蓋挖方平臺、坡面水溝、踏步及平臺截水溝底部。第二、三級邊坡設置15m深仰斜式排水管，間距3.5m，呈梅花形布置，排水管出口與平臺水溝相連。

3.4施工要點

根據設計方案，結合現場實際情況，該炭質頁巖滑塌邊坡處治的主要施工流程為逐級開挖，坡面清理→逐級施工復合土工膜→完善平臺等排水系統→仰斜式排水管施工→掛鍍鋅鐵絲網客土噴播→坡腳矮擋墻→設置觀測點。施工工藝及要點如下：

（1）復合土工膜鋪設。1）對進場材料均按照GB/T17642-2008《土工合成材料非織造復合土工膜》相關要求進行控制。2）盡量減少現場拼接，橫、縱向拼接寬度不得少于20cm。3）進行全坡面鋪設，包括急流槽、踏步及平臺位置。4）焊接處復合土工膜應熔接為一個整體，不得出現虛焊、漏焊或超量焊。5）復合土工膜應自然松弛，與坡面貼實，不宜折皺懸空。

（2）仰斜式排水管施工。1）鉆孔采用水平鉆機鉆進，如遇塌孔需跟管鉆進，鉆孔孔徑φ110mm。2）排水管采用φ75mmPVC管，PVC管上鉆10mm圓孔，間距50mm，并沿管周圍分4排均勻排列，一排在管的頂部，一排在管的底部，另外2排分別在管的兩側，頂、底排圓孔與兩側呈交錯排列。3）靠近出水口邊坡防護內側線1～3m長范圍內設置不帶孔的塑料排水管，并在距出水口邊坡防護內側線80cm長范圍內應用黏土堵塞鉆孔與排水管之間的空隙，里端頭采用濾網封堵。4）PVC管應用土工織物或無紡土工布包裹，并綁緊。

（3）客土噴播施工。1）施工順序為錨釘施工→掛鐵絲網及鋪裝全長加強筋→噴射基材→噴播草種（摻加灌、喬木種子）→養護。2）鐵絲網采用鍍鋅防腐處理，為φ2.2@50×50mm蜂巢式菱形網，距坡面5cm，網片間搭接寬度不小于12cm，用不小于φ2.2鐵絲綁扎，與主副錨釘及錨桿固定；主錨釘端頭用2根長5cmφ16鋼筋對稱全段焊接于主筋體兩側，全長貫通縱橫加強筋與主加強錨釘墊板焊接牢固成一體；鐵絲網應攤鋪預拉平整，各交錯工序施工應避免直接在鐵絲網上踩踏。3）客土基材主要由種植土、有機質、長效肥、粘結劑（如水泥等）、保水劑、水等按一定配合比組成，具有一定抗沖刷能力，且結構疏松。干體抗壓強度不低于200kPa，采用濕噴法噴射，噴射厚度10～15cm。4）根據該地區地理氣候特點，選用管理粗放、耐旱、耐貧瘠、適應冷暖季節的草本種子混播，如黑麥草、百喜草、高羊茅、畫眉等，用量≥35g/m2，并摻加適量喬、灌木種子，如馬尾松、銀合歡、臺灣相思、白三葉、山毛豆等，用量≥5g/m2。液壓噴播后采用透水薄土工布封蓋。早期注意灑水、殺蟲，養護至成活率大于90%后再粗放管理。5）不能完全按設計尺寸設置主副錨釘的坡面邊界附近范圍可適當調整最后一道（排）的間距，局部低凹或匯水位置應超出坡面布設50cm。掛網按網寬度方向與路線方向一致布置，相鄰兩幅網片間搭接寬度不小于12cm。6）副錨釘可直接打入穩固土層，若無法直接打入，采用小型鉆機成孔后放入再孔內灌滿水泥漿；主錨釘先鉆孔、按規定放入主筋體，在孔內灌滿水泥漿；灌孔用水泥漿標號為M30，成孔直徑不小于50mm，成孔角度垂直開挖坡面。掛網客土噴播施工如圖3所示。

圖3　掛網客土噴播

（4）擋土墻施工。1）施工前應做好地面排水系統，保持基坑干燥；基坑開挖后，基底應按設計夯實，施工時若發現地質情況與設計有出入及地基承載力不滿足設計要求，應及時調整方案。2）擋墻高出路面1.8m，基底置于路面以下1.5m，基礎及墻身均采用C20砼以8～10m/段砌筑。相鄰段間設置伸縮縫，縫寬2cm，以瀝青麻絮填縫。3）在擋墻墻身以梅花形設置2排泄水孔，間距2m。泄水孔采用直徑7～10cm的PVC管，尾端采用等效孔徑為0.10～0.2mm的土工布包裹。4）擋墻基坑開挖后應及時施工，嚴禁長時間擱置，并堅持開挖一段施工一段的原則。

（5）施工監控。高邊坡穩定性影響因素較多，受現有勘察技術手段的限制，難以完全清晰地掌握地下巖土性質等，需對現有工點進行監控。在K62 +280斷面的坡頂和挖方平臺設置觀測點對坡體進行觀測和監測，確保施工過程中施工人員和設備的安全，并通過現場監測反饋信息進行動態優化設計，及時調整設計參數和施工方案。

3.5處理效果

該段炭質頁巖邊坡實施土工膜+掛網客土噴播防護后，坡面穩定性好、排水順暢，未出現沉降、滑塌等現象，且整個坡面綠化防護效果較好，草灌植物生產良好，融入了周圍的自然環境中（如圖4所示）。

圖4　坡面綠化效果

4　結語

炭質頁巖高邊坡滑塌處治除需考慮安全穩定性因素外，還應考慮環境保護、工程造價、施工進度、施工環境等因素。土工膜+掛網客土噴播防護技術可有效封閉炭質頁巖邊坡坡面，避免雨水的不利影響，確保邊坡的安全穩定性，同時全坡面的綠化與自然環境協調一致。實踐證明采用土工膜+掛網客土噴播防護技術對炭質頁巖滑塌邊坡進行處治行之有效，可為其他類似問題處治提供參考。

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U416.1

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1671-2668（2016）04-0115-04

2016-01-11