高邊坡防護技術(shù)在廣西某改擴建工程中的應(yīng)用

秦瑩瑩

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

廣西屬于喀斯特地貌區(qū)，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，在道路建設(shè)中不可避免會存在各種復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的路塹高邊坡工程。盡管當前應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的高邊坡防護技術(shù)種類繁多，但針對更復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的高邊坡防護的技術(shù)目前仍未形成足以通用的系統(tǒng)[1-3]。基于工程實際，本文分析了工程段內(nèi)高邊坡防護工程涉及的相關(guān)要素，提出了一個適用于本工程段邊坡防護的技術(shù)方案，并將該方案成功應(yīng)用于邊坡施工，工程段中其他類似地質(zhì)條件下的邊坡防護施工也成功應(yīng)用了該防護方案，證明該方案具有通用性，也為邊坡防護設(shè)計和施工積累了相關(guān)經(jīng)驗。

1 高邊坡概況

高邊坡位于廣西某高速公路改擴建段，其路塹最大挖高38.60～57.60 m(坡率

初定為1∶1.25)，不同程度地分布于各工程段內(nèi)道路沿線。

工程段內(nèi)為剝蝕侵蝕丘陵地貌，地形起伏較大，地面高程118～185 m，自然坡角20°～45°，地表植被較為發(fā)育，自然斜坡較穩(wěn)定。地層主要由第四系殘坡積層(覆蓋層，厚3.00～25.70 m，多為Ⅲ級硬土)及二疊系下統(tǒng)硅質(zhì)巖、泥巖(基巖，厚6.60～31.80 m，分全風化、強風化二層，各為Ⅲ級硬土和Ⅳ軟石)組成。工程段地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，現(xiàn)場勘察和調(diào)查未發(fā)現(xiàn)明顯地表水和地下水。

按初定1∶1.25坡率開挖后，邊坡土體主要由殘坡積土層及強風化巖組成，屬土巖混合邊坡。對大多數(shù)開挖后新的路基邊坡橫斷面進行穩(wěn)定性分析和評價可知，正常工況下各邊坡安全系數(shù)值為1.41～1.54，大于允許值1.3，屬于穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況下各邊坡安全系數(shù)值為1.05～1.09，小于允許值1.3，屬于失穩(wěn)狀態(tài)。

2 高邊坡防護技術(shù)方案選擇

工程段內(nèi)多處高邊坡級數(shù)較高，地質(zhì)情況復(fù)雜，施工難度大、危險性高，故在防護方案的選擇上，必須以技術(shù)可行、保障安全為前提。由此，高邊坡所采用的防護技術(shù)既需滿足邊坡穩(wěn)定性要求，又需配備一定安全措施以保障所實施施工技術(shù)的安全性。

2.1 技術(shù)方案的選定

工程段內(nèi)的高邊坡級數(shù)較高(4～6級)，且地質(zhì)復(fù)雜多樣，某些土質(zhì)多含硅質(zhì)巖砂性顆粒，透水能力強，土質(zhì)粘合性較差，斜坡表面隔水效果差，易受雨水沖刷邊坡，造成斜坡松動甚至塌方。保證高邊坡施工的安全和施工質(zhì)量是本工程建設(shè)中的關(guān)鍵點。原則上，只要滿足力學(xué)平衡條件，采用不同的防護形式及其組合的邊坡，既保證了邊坡穩(wěn)定和安全，又提高了邊坡美觀感觀效果。結(jié)合理正赤平投影分析和邊坡穩(wěn)定性驗算，考慮山體高度及工程費用等因素，針對本工程段邊坡防護方案的確定，建議進一步放緩邊坡，采取錨桿(索)格梁(骨架防護)+厚層基材噴薄植草防護，并完善邊坡上、中、下部位防排水設(shè)施。具體防護方案為：以開挖后的邊坡土質(zhì)情況及各個位置受到的邊坡推力等因素為考慮，相對整個邊坡段，土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性最差的邊坡段采用錨索格梁支護；土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性一般的邊坡段采取錨桿格梁防護；土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性良好、且考慮美觀作用因素的邊坡(主要是最上一級邊坡)可采用拱形骨架支護；防護內(nèi)進行綠化等措施。

2.2 安全技術(shù)措施

如何安全、高效地進行高邊坡施工，成了高邊坡施工的關(guān)鍵。通常，除人為管理措施外，及時對坡面噴漿和增大分級平臺寬度的措施可從技術(shù)上保證施工安全性。

(1)坡面進行臨時噴射砂漿處理。由于邊坡開挖、坡腳卸荷后巖層面上應(yīng)力集中，易沿層面發(fā)生順層滑坡。該段邊坡為松散坡積裙堆積體，在降雨過程中雨水易滲入堆積體，軟化巖土并降低其強度，發(fā)生滑動風險加大。因此在防護施工前，應(yīng)對邊坡進行預(yù)噴涂砂漿處理，可防止因雨水滲入土內(nèi)或沖刷邊坡，保證高邊坡施工安全。

(2)增大分級平臺寬度。由于邊坡級數(shù)過高，且某些區(qū)域土質(zhì)含較多砂性顆粒，土質(zhì)較松散，土質(zhì)間的摩擦因數(shù)較低，故坡度過陡易引起邊坡塌方。分級平臺擴寬后，可降低坡度、減小上一級對下一級邊坡的豎向土壓力，保證邊坡能在穩(wěn)定狀態(tài)下進行施工。

3 高邊坡防護施工技術(shù)應(yīng)用

通過上述研究與分析，本工程范圍內(nèi)K38+250～580段右側(cè)6級高邊坡防護施工應(yīng)用如下設(shè)計方案：第1級邊坡采用錨索格梁支護，2～5級邊坡采取錨桿格梁防護，第6級邊坡采用拱形骨架支護，格梁(骨架)內(nèi)進行綠化施工。本節(jié)就K38+250～580段右側(cè)高邊坡防護技術(shù)實際應(yīng)用情況進行研究和介紹。

3.1 錨索格梁施工

施工準備階段中，應(yīng)自行檢查工作條件，確認坡面的平整度，缺失的坡面應(yīng)以片石混凝土或砂漿找平，使得后道施工工序——混凝土澆筑的格梁底平順。

3.1.1 測量定位

測量人員應(yīng)按照圖紙設(shè)計要求將孔位定位于作業(yè)面上，孔位誤差需控制在±50 mm范圍內(nèi)，隨后由另一組測量人員復(fù)核定位情況。

3.1.2 鉆孔

孔洞直徑為φ150 mm，鉆孔方式采用潛孔鉆作業(yè)。在搭設(shè)好的腳手架平臺固定和準確就位好后鉆機即可進行干鉆。鉆機在掘進過程隨時收集好鉆進速度、壓力和其他應(yīng)記錄的情況。鉆孔完畢后使用空壓機氣槍將孔內(nèi)余土吹除干凈。驗收合格后即可視為孔洞成型。

3.1.3 錨索安裝及注漿

本工程段錨索材料選用的是高強度、低松弛度預(yù)應(yīng)力普通鋼絞線，其構(gòu)造形式均為4φj15.24。錨索設(shè)置于格梁節(jié)點處和格梁縱向的中間部位，第1級邊坡均布3排。鋼束安裝前，由管理人員核驗材料外觀(如順直度、雜質(zhì)、損傷等)和對應(yīng)孔位編號；隨后人工將錨索體伸入干凈的孔位內(nèi)，量測好孔內(nèi)外索體長度，如長度不符合預(yù)先根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)定的要求則及時進行處置。

注漿時須確保均勻送漿，且漿液飽滿，注漿壓力≥0.5 MPa(注漿材料為M30水泥砂漿)。

3.1.4 格梁制作

格梁制作施工工藝流程應(yīng)既嚴格又獨立：測量放樣→基槽開挖→鋼筋和模板安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護。縱、橫格梁采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土材料，混凝土強度≥C30，橫斷面尺寸采用60×40 cm，寬面貼坡。一般來說，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得隨意中斷，格梁制作也應(yīng)如此。對土層及全～強風化巖組成的邊坡，格梁應(yīng)嵌入邊坡坡體0.2 m。

3.1.5 錨索張拉及固定

預(yù)應(yīng)力錨索張拉時施加的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)大于設(shè)計值的0.1倍，依次按錨索長度中長、短(或上下)的次序分兩次進行張拉，每次張拉值為總應(yīng)力值的1/2，每次張拉應(yīng)分級、分次進行。需要注意的是，需待M30砂漿及格梁C30混凝土達到設(shè)計強度的80%后方可進行張拉。張拉到預(yù)定目標值后應(yīng)立即鎖定，機械切除多余鋼絞線，最后使用C30混凝土封閉。

3.2 錨桿格梁施工

錨桿格梁施工與錨索格梁施工在施工工藝上大體相同，區(qū)別在于錨桿(錨索)安裝、注漿等工序。

本工程中，選用長度為9 m、直徑φ28 mm的螺紋鋼筋制作成錨桿主筋。為保證錨桿居中固定于孔位，需將φ6.5 mm的定位鋼筋對中支架與主筋焊接成一體；相鄰倆對中支架需設(shè)置在相互垂直的平面內(nèi)以保證錨桿混凝土保護層。先在孔內(nèi)放置鋼筋和軟管，再進行注漿，注漿壓強≥0.2 MPa；注漿滿后，用封堵材料將孔堵住。

區(qū)別于錨索材料，因錨桿使用主材非預(yù)應(yīng)力筋，所以錨桿施工也沒有預(yù)應(yīng)力張拉工序，僅需要按規(guī)范和設(shè)計要求抽查進行拉拔試驗，以確認錨桿抗拉拔能力是否滿足設(shè)計值。

3.3 拱形骨架施工

拱形骨架漿砌片石護坡施工技術(shù)簡單、易行，其施工工藝中部分工序與錨桿(索)格梁護坡施工工藝相同，區(qū)別在于片石骨架砌筑和預(yù)制塊鋪砌。

由于后期骨架內(nèi)一般都會進行綠化培土，為此，坡面內(nèi)可適當超挖一定深度，但對于坡面的殘缺部位，需結(jié)合坡率開挖臺階后分層填筑、整平，使之平順。片石砌筑應(yīng)注意保持線型平順、美觀，并與綠化坡面緊貼。砌筑完成后應(yīng)灑水養(yǎng)生7 d，并避免對邊坡的擾動。最后，安裝擋水塊。擋水塊采用C20混凝土在指定場地內(nèi)配備定型模板以便批量生產(chǎn)，裝運到施工現(xiàn)場后組織平行作業(yè)，最終完成拱形骨架護坡的施工。

3.4 坡面綠化施工

結(jié)合地區(qū)氣候和土質(zhì)情況，本項目邊坡綠化方式均采用噴播草灌籽。常規(guī)機械噴播草灌籽工序有：施工準備→草籽選購→機械作業(yè)→無紡布覆蓋→水肥施作→管養(yǎng)。主要要求是：

(1)草籽的選擇借鑒了附近區(qū)域成功工程案例驗證，并經(jīng)三方現(xiàn)場最終簽認。

(2)現(xiàn)場采用液壓噴播植草機進行作業(yè)，其施工過程安全、成果有效。

(3)噴播作業(yè)完畢后，使用無紡布對邊坡格梁、骨架內(nèi)土質(zhì)區(qū)域進行全覆蓋是必不可少的環(huán)節(jié)。

(4)選用了本工程上常用的混合肥料，并與梁架內(nèi)表土拌合而成。

(5)日常管養(yǎng)工作應(yīng)持續(xù)直至質(zhì)保期結(jié)束，工作內(nèi)容不僅限于人工清除雜草、修剪、補種，追加水肥、安全防護等。

3.5 邊坡安全施工

為使錨索、錨桿和骨架防護的施工安全進行，邊坡坡體穩(wěn)定、安全是前提條件。理論上使用的防護措施與邊坡推力作用能使得邊坡整體達到力學(xué)平衡進而保持穩(wěn)定和安全，但使用一些相應(yīng)的技術(shù)措施來保障安全仍舊必不可少。

(1)臨時噴漿和增大分級平臺寬度。根據(jù)設(shè)計方案要求，作業(yè)人員在進行防護施工前對坡體表面進行了噴射砂漿處理，固化了邊坡表層堆積體(軟弱巖層)，抵抗了地表水的滲入，增大了施工安全性。邊坡分級平臺的寬度由原來初定的2.4 m擴寬為4 m，有效地減小上一級對下一級豎向土壓力，一定程度上也保證了邊坡能在穩(wěn)定狀態(tài)下實施防護工程。

(2)測量與監(jiān)測。通過監(jiān)測坡體變形值(地表和地下位移)和錨孔預(yù)應(yīng)力值所構(gòu)成曲線斜率變化情況來推斷坡體的穩(wěn)定狀態(tài)，指導(dǎo)工程安全施工，進而驗證邊坡施工效果。施工期間，施工方設(shè)置(埋置)了標樁、直尺和測斜儀監(jiān)測坡體地表裂縫發(fā)展和土體位移，判斷邊坡變形發(fā)展趨勢。施工期間每周測一次，如工期加快或降雨數(shù)量和強度增加，則監(jiān)測頻度相應(yīng)增加。竣工后監(jiān)測間隔時間則相應(yīng)減少。根據(jù)實施的測量與檢測，數(shù)據(jù)分析結(jié)果有效地指導(dǎo)了邊坡安全施工。

4 應(yīng)用中的注意事項

(1)在施工前應(yīng)首先建立質(zhì)量和安全管理體系，及時投入相關(guān)費用，并加強施工質(zhì)量和安全技術(shù)交底。

(2)錨索孔深，外露、錨固長度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況確定；錨索(桿)安裝完畢后，需及時對端頭進行封閉，否則易被銹蝕。

(3)嚴格各類原材料的進場檢查(檢驗)，特別是預(yù)應(yīng)力鋼絞線、水泥、鋼筋等原材料。

(4)加強邊坡施工期間的測量與監(jiān)測，坡體位移有變則立即停工并加密監(jiān)測次數(shù)，確認危險隱患排除后方可繼續(xù)施工。

(5)依據(jù)圖紙和地形，盡早完成防排水系統(tǒng)，降低甚至消除邊坡失穩(wěn)風險。

(6)在邊坡地形和地質(zhì)差異較大處，宜設(shè)置沉降縫，以滿足骨架熱脹冷縮需要。

5 結(jié)語

以上述選定的防護技術(shù)方案為參考，錨索格梁、錨桿格梁、拱形骨架和綠化的邊坡防護措施均單獨或以組合方式不同程度地應(yīng)用在了本工程段范圍內(nèi)所有高邊坡施工中，較好較快地完成了工程施工任務(wù)。通過實施本工程，獲得如下成果：

(1)本工程范圍內(nèi)邊坡高度、土質(zhì)及推力等因路基各橫斷面挖深不同而異，因此各段邊坡可根據(jù)開挖后各分級土質(zhì)等情況靈活選用錨索格梁、錨桿格梁或拱形骨架等防護方案。

(2)盡管在工程造價上錨桿和錨索方案有所區(qū)別，但選取具體的防護方案時需以邊坡穩(wěn)定及人員、設(shè)備和材料等安全為考慮前提。

(3)于本工程段內(nèi)通用的邊坡防護方案得以順利應(yīng)用主要得益于本工程段內(nèi)具有共性的地質(zhì)、構(gòu)造、坡率、地形和地貌等作用因素，當作用因素不同時，該通用方案不一定通用。