多雨山區(qū)路塹高邊坡防護技術研究

肖雪

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 研究背景

自1951年第一版《公路工程設計準則（草案）》頒發(fā)以來，我國公路開始逐漸擺脫完全借鑒國外技術的階段，發(fā)展日新月異，迄今建設規(guī)模和建設速度均已躍居世界前列。隨著物質生活水平的逐漸提升，公路建設質量也越來越受到人們關注。

在山區(qū)建設公路時，巨大的海拔差使得路塹高邊坡無可避免。路塹高邊坡一般是指土質挖方邊坡高度大于20m 或者巖石挖方邊坡高度大于30m 的路塹邊坡。由于環(huán)境復雜，當高邊坡巖質較差或坡率較陡時，受外界環(huán)境、地質條件、氣候等因素的影響，經常會發(fā)生崩解、坍塌、滑移等情況，引發(fā)一系列的安全事故。基于這類災害的客觀性和危害性，為進一步提升公路建設質量，需要專門研究高邊坡防護技術。

為避免邊坡因遭受雨水沖刷發(fā)生災害，往往會在邊坡設計時就充分考慮邊坡環(huán)境、地質等基礎資料，選用植被護坡、改變受力、填土反壓等合理的邊坡防護方式，確保路基穩(wěn)定。

2 研究區(qū)概況

桂西北部大石山區(qū)主要以剝蝕中、低山及溶蝕峰林、盆地為主，巖溶區(qū)遍布，地形復雜，山勢陡峻，高差大，山地、峰林、盆地相間分布，海拔在250～900m 之間。山間基巖出露，沿線山地坡殘積層較薄，溶蝕盆地坡殘積層稍厚。這一區(qū)域地層主要有第四系（Q）、三疊系（T）、二疊系（P）、石炭系（C），其中三疊系地層分布最廣，第四系次之。

區(qū)域位于中南亞熱帶之間的季風氣候區(qū)，局部災害天氣頻繁。受亞熱帶季風性氣候影響，每年5～10月為雨季，雨季長達6 個月，為高邊坡施工帶來了許多麻煩。

區(qū)域內水資源較匱乏，地表水主要由地表徑流及大氣降水組成。降水時，雨水以面流形式匯集于溝谷，匯入河流或滲入基巖裂隙，匯水面積較大，水量與降雨量成正比。

區(qū)域內最高邊坡高度85m，山體多陡峭，施工便道開挖方量大，靠山側開挖坡度陡，雨季施工存在安全隱患。

3 邊坡防護施工準備

3.1 踏勘

在設計階段，設計人員需仔細進行現(xiàn)場踏勘，了解現(xiàn)場地下水位、地形地貌、土質分層情況等，根據(jù)不同情況確定設計方案。如有特殊的地下設施，如文物、給排水管網(wǎng)、電纜線路等，應詳細了解其埋深、走向、位置等，給予相應保護或遷改措施。如有房屋、道路、河溝等，應在施工前組織拆遷或改造，保障工程的順利開展。

3.2 施工便道布置

由于施工便道難以在規(guī)范允許坡度內修筑至高邊坡的每一級臺階處，且“之”字形便道在轉彎處轉彎半徑多小于規(guī)定值。施工便道按三級設置，一級施工便道設于國省道引入線；二級施工便道設于駐地、各類場站、隧道口引入線；三級施工便道為施工主線和支線。

依據(jù)道路等級設置縱橫坡坡度、轉彎半徑、路面材料和錯車間距。施工便道經過水溝地段，縱向設排水溝，埋置鋼筋混凝土圓管，確保排水暢通。

3.3 場地清理

在全面熟悉設計文件并通過測量對路基放樣后，進行場地清理。用人工配合反鏟、裝載機挖裝，用自卸車運輸，清除基底范圍內覆蓋的植被、草皮、腐殖土及樹根等。當?shù)孛孀匀粰M坡小于1∶5 時，清表完畢就可以進行路基填筑；當自然橫坡大于1∶5 時，要先在原地面開挖臺階，然后分層推平碾壓后進行密實度測定，確保滿足設計規(guī)范要求后進行排水施工。

3.4 截水溝、急流槽施工

對具備施工條件的部位，可以將臨時截水溝和永久截水溝結合起來；對不具備施工條件的部位，在永久截水溝外側先砌筑臨時排水溝，排水溝斷面大小與永久截水溝一致，斷面呈梯形，對邊坡長度較長或排水量較大的部位進行硬化。在邊坡較陡地段的坡頂截水溝內適當設置一些踏步，便于養(yǎng)護。在挖方邊坡平臺上，根據(jù)邊坡防護類型和邊坡地質設置平臺截水溝。

當坡面路塹較陡時，需設置急流槽，出水部分需設置消力坎，在適當位置設置變形縫并填塞瀝青油浸麻絲。按設計圖紙嚴格控制跌水和急流槽的坡度，基槽有坑穴應采用級配碎石或碎石土分層夯實至基槽地面，跌水和急流槽與路基邊溝高度和線形應順接。

3.5 腳手架搭設

腳手架主要用于錨桿施工中。腳手架底部應置于穩(wěn)定的基礎上，并用錨桿將腳手架的立桿及橫桿都連接到邊坡的土體或巖體中。固定順坡面的斜桿搭設兩層，上部采用剪刀撐及短橫桿加以固定，確保腳手架穩(wěn)定。

3.6 路塹開挖

路塹開挖采用分段分層縱挖法，對土方、軟石、次堅石等采用機械開挖。挖至上路床底面時，對土質路塹測定CBR 值，對石質路塹測定其回彈模量。開挖完成后，人工進行邊坡修整。對不能用機械開挖的石方采用爆破施工，通過設計爆破參數(shù)嚴格控制坡面和坡率。

4 防護技術

防護工程與路基施工應交叉進行。在施工前做好協(xié)調安排，確保時間和工序安排的合理性，防止路基施工后未及時防護造成的重復施工，保證施工安全。如在雨季施工，應盡量在不下雨的時段進行，并將當天施工完成的路段及時碾壓和整平。根據(jù)設計做好橫坡施工，避免雨水在路基長時滯留，此外，還需及時清運挖掉的土石方。

由于研究區(qū)為大石山區(qū)，植物生長基礎較為缺乏，因此選用掛網(wǎng)噴播、錨桿框格梁、路塹擋土墻三種防護技術。

4.1 掛網(wǎng)噴播施工

4.1.1 適用范圍

除組成材料為硬質巖石、軟質巖石和易風化的硬質巖石的邊坡以外，其余材質邊坡都利于植物生長，可以采用掛網(wǎng)噴播施工。

掛網(wǎng)材料一般分為兩種：一種是機械編織的蜂巢式菱形鐵絲網(wǎng)，另一種是高強度的塑性材料制成的土工網(wǎng)。坡面采用由種植混合基材層、錨桿、掛網(wǎng)組成的噴射種植混合基材灌草護坡。掛網(wǎng)噴播一般采用專用的噴射機，將草籽混合材料分層噴在掛網(wǎng)上。

掛網(wǎng)噴播主要采用植被護坡的方式進行防護，技術成本低，生態(tài)性強，既可以保持水土，又可以美化邊坡。

4.1.2 施工工藝流程

掛網(wǎng)噴播的主要施工工藝流程為：清表并整平坡面—鉆孔—安裝錨桿—掛網(wǎng)—拌和草籽—噴播草籽—養(yǎng)護。

在清表并整平坡面時，要將坡面的碎石、草根、有害垃圾等清理干凈后，盡量整平坡面，為坡面和基材的良好結合做好鋪墊。

在鉆孔時，依據(jù)設計的錨桿和泄水孔位置鉆孔，用鉆機垂直于坡面方向鉆孔，鉆孔完畢應清孔。

在安裝錨桿時，采用水泥砂漿固定錨桿，用機器注入水泥砂漿并振搗密實，使水泥砂漿充盈鉆孔，錨桿裸露在坡面以外的部位需刷上防腐材料。

在掛網(wǎng)時，先在坡頂鋪設一排錨釘，將網(wǎng)掛入錨釘后，沿著坡面從上向下拉緊并設置植生板，用鐵絲或固定釘將掛網(wǎng)扎緊。

在拌和草籽時，把種植土、泥炭土、保水劑、黏合劑、復合肥及混合草籽等按設計比例拌和均勻。草籽混合料應在需要使用時拌和，隨拌隨噴。

在噴播草籽時，把拌和均勻的草籽混合料倒入混凝土噴射機后分層噴射，一般分兩層或三層噴播，共噴播約10cm 厚。噴射應盡可能垂直邊坡進行，每層均勻噴播，防止漏噴。

在養(yǎng)護時，早期覆蓋無紡布養(yǎng)護，待草長到3cm左右，撤去無紡布。保證坡面濕潤，養(yǎng)護一般采用霧化噴霧器灑水進行，灑水時應避免沖刷草籽混合料。在雨季，要經常查看邊坡的完整性，發(fā)現(xiàn)問題及時修整。此外，還需根據(jù)草籽的特性和季節(jié)特點播撒不同的肥料。

4.2 錨桿框格梁施工

4.2.1 適用范圍

錨桿框格梁可用于土質邊坡、破碎巖石邊坡的加固防護，除在完全松散地層、無自穩(wěn)能力地層、長期受地下水或水汽侵蝕的滑坡體中需要與其他支檔結構聯(lián)合使用外，在許多地方都可以單獨使用。

錨桿框格梁是采用預應力錨桿和框格梁兩種材料組合受力，當不穩(wěn)定的邊坡坡面發(fā)生滑移時，錨桿由于受到拉應力，將力傳遞到框格梁上，框格梁受力后，發(fā)揮作用箍住邊坡表層巖體，巖體受到支撐力成為承載體，減緩表層巖土的破壞和變形。

錨桿框格梁用改變受力的方式進行防護，成本低，效果好，此外，材料運輸方便，施工完畢還可以在框格梁中種草，改善土體支護條件。

4.2.2 施工工藝流程

錨桿框格梁的主要施工工藝流程為：場地清理—測量定位—鉆孔—錨桿安裝—注漿—錨桿試驗—框格梁基礎開挖—鋼筋及模板安裝—混凝土澆筑及拆模養(yǎng)護—錨桿張拉及封錨。

在場地清理時，對開裂、松動的危巖采用人工配合機械切割方法清除，及時清除堆積在腳手架附近的土石方，使施工面平整。

在測量定位時，按設計要求將錨桿孔位置準確放線在坡面上。

在鉆孔時，在鉆孔位置鋪設腳手板，嚴格按設計要求布置孔的位置、深度。應根據(jù)不同的土質層采用不同的鉆進工具，鉆孔應超鉆50cm 作為沉渣段，鉆進達到固定深度后要繼續(xù)穩(wěn)鉆1～2min，鉆孔到位后用高壓風清孔。

在錨桿安裝時，要確保鋼筋和錨桿符合設計要求。在插入錨桿時核定錨孔編號。插入錨桿后，用鋼尺測量錨桿的外露長度，通過計算核定錨桿插入深度符合設計要求。選用高強度低松弛的預應力鋼絞線，并預留錨桿張拉長度從張拉面起不小于1.2m，以確保錨桿與框格梁連接穩(wěn)定，安裝完畢要復查孔位和傾斜角。

在注漿時，在清孔排除積水、石粉和石渣后，將注漿管插入距孔底100mm 的位置，自上而下連續(xù)灌注，并隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。漿液應在使用時拌制，注漿應連續(xù)，注漿量和注漿壓力要滿足設計要求，待孔口漿液不斷溢出時停止注漿。在漿液初凝前要進行二次注漿，注漿時做好相應記錄。

在錨桿試驗時，每種類型要選取不少于3% 且不少于3 根錨桿進行試驗檢測抗拔力，抗拔力要符合設計要求，見表1。

表1 錨桿設計抗拔力一覽表

在框格梁基礎開挖時，在框格梁起始兩端的坡腳、坡頂同一里程分別打入4 根鋼筋，在設計標高的寬度上預留10cm。在挖出單根梁肋輪廓后，將預留間隙開挖到位后綁扎鋼筋。框格梁采用先豎梁后橫梁的順序，保證梁節(jié)點橫平豎直。在基礎開挖完畢后，澆筑混凝土，做好雨季混凝土施工的防護措施。

在鋼筋及模板安裝時，鋼筋接頭需錯開，鋼筋綁扎完成后，要盡快澆筑混凝土。模板安裝前要打磨光滑平整，安裝時底部緊貼坡面防止跑漿。

在混凝土澆筑時，應按坡腳到框架梁的順序施工。施工時，混凝土應邊振搗邊澆筑，保證振搗密實。及時修整澆筑表面，澆筑應分兩遍進行，完成后進行壓光處理。橫向框格梁每隔一段距離設一道貫通伸縮縫，縫中填塞瀝青油浸麻絲，待混凝土凝期達到要求后，進行拆模養(yǎng)護。

在錨桿張拉及封錨中，待框格梁混凝土強度達到設計要求后進行錨桿張拉。在張拉過程中，記錄好相應張拉參數(shù)，待抗拔力達到設計值的1.05～1.1 倍時鎖定，并進行端頭切割和封錨。

4.3 路塹擋土墻施工

4.3.1 適用范圍

當邊坡坡度較陡，多坍塌、破碎巖石或極易受到水流沖刷時，可采用路塹擋土墻防護。路塹擋土墻主要利用自身重力支撐邊坡坡面，防止邊坡失穩(wěn)。路塹擋土墻采用填土反壓的方式進行防護，既可以減少防護施工的土地占用量，又可以減少填方使用量。

4.3.2 施工工藝流程

路塹擋土墻的主要施工工藝流程為：基礎開挖—模板安裝—片石混凝土澆筑—設置伸縮縫及防水—模板拆除—片石混凝土養(yǎng)護—墻背回填。

在基礎開挖時，應分節(jié)跳槽開挖，避免超挖，路塹擋土墻基礎埋深不小于0.5m，墻端應緊鄰路塹，擋土墻端部嵌入原地層。擋土墻基底縱坡應小于或等于5%，當坡度大于5%時，應將擋土墻基底設置成臺階，以確保擋土墻基礎穩(wěn)固。

在模板安裝時，墻身模板采用鋼模板制作，側模用螺栓對拉定位，螺栓橫向及縱向間距應滿足設計要求。為保證位置正確，需在制作完成后檢查模板的平整度、垂直度及穩(wěn)定性。

在片石混凝土澆筑時，要提前確定澆筑間隔及澆筑順序，采用吊車配合料斗，從一端開始向另一端水平分層澆筑。在澆筑過程中，設專人巡視。澆筑完成后，及時修整澆筑表面。澆筑應分兩遍進行，完成后進行壓光和拉毛處理。

在設置伸縮縫及防水時，需根據(jù)墻體材料、地質條件、墻高設置伸縮縫。伸縮縫需整齊垂直，縫中填塞瀝青油浸麻絲，以滿足防水要求，同時設置泄水孔。

在模板拆除時，混凝土強度應滿足相關要求，按立模順序逆向進行拆除，拆除時要避免對混凝土造成傷害。

在片石混凝土養(yǎng)護時，要重點監(jiān)控養(yǎng)護的溫度和濕度等指標，用灑水養(yǎng)護的方式進行，保證混凝土表面處于持續(xù)濕潤的狀態(tài)直至終凝，養(yǎng)護期間要對養(yǎng)護過程做詳細記錄。

在墻背回填時，采用碎石、礫石、粗砂等透水性好、抗剪強度較高的填料分層攤鋪和夯實，在離墻面小于1m 范圍應采用小型夯實機具分層夯實。

5 結語

植被護坡、改變受力、填土反壓是常見的三種邊坡防護方式，每種方式都對應不同的防護技術。結合桂西北部大石山區(qū)特點，研究在多雨山區(qū)路塹高邊坡上常采用的掛網(wǎng)噴播、錨桿框格梁、路塹擋土墻三種邊坡防護技術。在實際施工中，這三種技術都具備可行性和實用性，可根據(jù)邊坡具體情況選用最佳的防護技術，保障邊坡的穩(wěn)定性與安全性，為公路運營安全提供有力保障。