淺議公路路基高邊坡病害與防護

胡新惠

廣東中山地質工程勘察院 廣東 中山 528427

正文：

1 引言

近年來，我國新建了大量的公路。與此同時，也產生了一系列路基高邊坡防護不力的問題。例如，在地質條件復雜的山區修建公路時，一般會形成高陡路基邊坡。如無法及時有效地對路基邊坡進行處理，易發生碎落、坍塌及滑坡等地質災害，既破壞環境，更影響交通正常運行，嚴重時導致中斷交通，造成重大經濟損失。也可以說，高邊坡防護措施對工程的影響至關重要，為保證高邊坡穩定，防止坡體坍塌和坡面碎落，需要采取合適的工程措施進行坡面防護，有鑒于此，作者就近年來公路路基高邊坡施工中的技術問題進行了探討。

在公路工程建設存在的高邊坡相關地質災害問題中，又以高邊坡滑坡現象尤為嚴重。本文針對高邊坡滑坡現象的類型及成因等進行了分析，并結合廣州地區某高速公路擴建互通立交匝道的路基挖方高邊坡防護方案，以期對類似高邊坡工程施工起到參考借鑒的作用。

2 高邊坡主要病害分析

2.1 影響高邊坡穩定的因素

高邊坡坡度一般較陡，坡體在自身重力及其他外力作用下，有從高處向低處滑動的趨勢，從而影響高邊坡的穩定。高邊坡的穩定涉及的力學機理相當復雜，影響高邊坡穩定的因素很多，總的歸納起來可分為如下兩類：自然因素和人為因素。每個高邊坡所在的區域都有獨特的地質和氣候條件，所以影響高邊坡穩定的自然因素主要包括地質、水文及氣候等。同時，工程的建設和使用管理則是影響高邊坡穩定的人為因素，主要分為三個方面：設計、施工和養護管理。

2.2 高邊坡病害的原因

（1）前期地勘不足，漏判了古老滑坡和不良地質作用，造成開挖后老滑坡復活和新生滑坡。

（2）高邊坡數量多，高度大，又缺少詳細的地質資料，設計缺乏針對性。

（3）高邊坡穩定的預測評估方法不完善，特別是巖質邊坡的破壞模式欠合理，設計參數欠準確，常常造成加固力不足，施工后易發生變形。

（4）施工方法不科學，如：不按開挖一級加固一級施工，造成邊坡長期暴露，變形由小變大，甚至失穩破壞。

2.3 高邊坡病害的防治

高邊坡病害的防治，實質上是一個采用工程措施保持或恢復邊坡自身平衡的過程。在山區高速公路建設中，大量自然邊坡被人為改造后，部分會出現或可能出現局部、整體失穩變形的現象，危及路基構筑物安全，此時就須對邊坡進行治理。根據病害特點，可以從以下幾個方面著手：

（1）在公路立項階段，高邊坡地段的加固與防護標準應適當提高，應注重高邊坡的長期穩定性。

（2）在公路勘察、設計階段，加強工程地質勘察，合理選線，盡量避開存在不良地質作用區域，無法繞避的則對有可能出現的邊坡病害提前預防和治理。

（3）在公路施工階段，根據設計要求，及時對邊坡進行加固和防護，同時采取信息化施工，根據實際情況及時調整設計方案。

3 工程實例

本文以廣州市東部某高速公路擴建互通立交匝道的路基挖方高邊坡施工方案為例，以期對類似工程的施工提供參考。本立交工程屬于A型單喇叭立交，含A、B、C、D、E各條匝道及高速主線加寬橋工程，其中立交匝道全長約2公里,新建匝道橋約1.6公里。項目邊坡開挖高度35～45米，邊坡長90～180米。總體平面圖布置如下：

圖1 項目平面布置圖

3.1 高邊坡防護方案

3.1.1 地質資料

根據勘察資料，本項目場地巖土體主要為粘性土層（重度18.5KN/m3，C： 20.5Kpa，φ：14.4°）、全風化花崗巖（重度20KN/m3，C： 25Kpa，φ：28°）、強風化花崗巖（半巖半土狀,重度20KN/m3，C： 28Kpa，φ：30°）、強風化花崗巖（碎塊狀，重度21KN/m3，C： 26Kpa，φ：33°）及中風化花崗巖（節理較發育）。

3.1.2 邊坡防護方案

擬按1：1.5～1：1.0 的坡率進行坡面清理、適當削坡減載，對坡體坡面采用錨索框梁、錨桿格梁、人字型骨架植草、三維網植草及噴薄植草護坡防護。

采用坡腳邊溝、平臺截水溝、坡頂截水溝及急流槽等進行排水。高邊坡的底部均設置仰斜式排水管，及時排除邊坡內部水，有利于邊坡的整體穩定。

坡面在錨桿格梁、人字形骨架內采用噴播植草綠化護坡，坡腳路面之間直接在護坡道上植草，坡頂恢復原生態形式，以上綠化工程應由專業生態環境建設隊伍實施。

3.2 高邊坡開挖施工

3.2.1 開挖規劃

對于本工程的各個挖方高邊坡，首先在進行地形復測的同時，按現場總體規劃布置，立即進行空壓機站修建、供電線路架設等施工準備。

開挖施工按照“自上而下、分區、分層（段）”的原則進行開挖，根據開挖分區、分層（段）規劃，需提前進行上部開挖施工道路的修筑，中部及下部施工道路的開挖隨邊坡開挖工作面的下落進行。

土石方開挖采用自上而下分層多臺階多工作面的開挖方式，土方開挖每層3～5m，石方每層9～12m，邊坡按分層采用側進施工方法，每層側向開挖長度約為30～35m，以使每層邊坡開挖與支護形成平行工作局面，加快每層的開挖、支護速度。

3.2.2 開挖分層

根據本工程邊坡的地形特征、設計平臺分布情況以及選用的施工設備性能等，土石方開挖采用自上而下分7～9層（本工程邊坡開挖高度大部分約為35～45米），多臺階多工作面的開挖方式，土方開挖每層3～5m，石方每層9～12m。支護施工按照平臺分層，每一級平臺作為一層，滯后開挖一級平臺施工。同時完成相關的安全檢測孔造孔施工，滿足邊坡安全檢測要求。

3.2.3 開挖分區

開挖邊坡按分層采用側進施工方法，每層側向開挖長度約為30～35m，根據平切面積和地形特點，各層均分為3～6個區安排施工（本工程邊坡長度約為90～180m），出渣、鉆孔和清面等工序交替循環進行。

3.2.4 施工程序

對于本工程的各個挖方高邊坡，采用自上而下、由外至內、分區分層進行的程序進行開挖施工。先采用反鏟挖土機清除表層覆蓋層，再進行土石方開挖，1、2、3區或1、2、3、4、5、6區等依次進行施工。同時每層邊坡開挖后及時采用鉆機進行錨桿、錨索造孔施工。一般開挖施工作業流程如下圖：

圖2 開挖施工作業流程圖

3.2.5 明挖施工方法

路基及邊坡挖方巖土體主要為花崗巖，層理、節理及裂隙發育，巖體破碎。施工前，應先對自然邊坡的穩定性進行調查，制定施工組織計劃，設計有截水溝時應在路塹開挖前先開挖截水溝，并對截水溝進行保護，嚴禁山坡水流進入開挖面。對深路塹及順層路塹邊坡開挖，特別是特殊設計、防護的邊坡，如遇到堅硬中風化巖石，可采用封閉靜力爆破技術，配合機械風炮機開鑿，嚴禁使用大爆破。

邊坡開挖后應及時進行加固防護工程施工，以免邊坡巖土體風化強度降低而導致邊坡失穩。錨桿框架植草和預應力錨索加固方案中，注漿材料采用水泥砂漿，其中：水灰比為0.4～0.45；灰砂比為1：1，漿體強度不小于M30；注漿方式為孔底返漿，注漿壓力不小于0.5Mpa，錨孔注漿必須均勻、飽滿。框架植草中錨桿錨固力為70KN，錨桿抗拔力不低于100KN。預應力錨索采用4φj15.24高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線標準強度不小于1860Mpa。每孔設計噸位500KN；張拉、鎖定：①必須待錨孔內的砂漿及錨梁鋼筋砼的強度達到設計強度后，方可進行錨索預張拉。②張拉作業前必須對張拉機具設備進行指定。③錨索超張拉力為錨索設計拉力值的1.05～1.1倍，錨索張拉分兩次進行，按中、上、下次序進行第一次張拉，張拉力為預張拉值的一半，必須待每根錨索拉完第一次后，再依次按中、上、下次序進行第二次張拉，直到張拉噸位。每次張拉應分級進行，除第一級需要穩定20～30分鐘外，其余每一級需要穩定2～5分鐘，并分別記錄每一級鋼鉸線的伸長量。張拉時鋼絞線受力要均勻，應采用小千斤頂。④張拉到預張拉值后，即鎖定，機械切除多余的鋼鉸線，嚴禁電割，并應留長5～10cm的鋼鉸線以防曳滑，最后用C25砼封閉；預應力錨索試驗：在錨固工程施工初期，應進行預應力錨索錨固試驗，錨桿試驗包括基本試驗和驗收試驗，錨（桿）索驗收試驗的數量可按工作錨（桿）索的5%控制且每個邊坡不少于3根。試驗內容及要求應符合《錨桿噴射混凝土支護技術規范》（GB56666-2011）的規定。在大面積施工前先進行試驗路段的施工，以獲取有關砂漿配合比、錨桿抗拔力、錨索張拉力等參數，確定合理的施工方案對巖面客土噴播,施工前應進行相關試驗，選定配比，確定綠化基材及混合物植被種子的物質組成，根據現場試驗結果再組織施工。

4 結語

在公路建設中，高邊坡的防護是非常重要的，這對我國交通事業的安全起著極其關鍵的作用。在高邊坡開挖及防護的設計及施工中，如何解決開挖及防護問題是每個技術人員必須面對的問題。因經驗及水平的不同，不同的技術人員會考慮不同的應對措施，但每個技術人員人無不希望有一個最實際的解決方案。合理使用多種防護手段無疑會大大降低自然災害對路基高邊坡的危害。對此，筆者引用了一個實際工程項目的邊坡防護方案以期對類似高邊坡工程開挖及支護能起到參考借鑒的作用。