市政道路高邊坡防護施工技術(shù)

石 偉

（湖南智謀規(guī)劃工程設(shè)計咨詢有限公司,湖南 株洲 412000）

0 引言

市政道路工程項目中遇到高邊坡的施工情況非常多，邊坡防護作為這類型道路的重要施工內(nèi)容，對道路使用性能與壽命都有著直接的影響。在道路事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的今天，人們對市政道路的邊坡防護提出了越來越高的標準，但一些市政道路的邊坡防護存在問題，加劇了塌陷、裂變等問題的發(fā)生，影響了市政道路的正常使用。因此，各個市政道路項目實施中，需從根本上重視高邊坡防護，綜合考慮諸多因素，采取恰當?shù)姆雷o工藝與技術(shù)，提升邊坡穩(wěn)定性、安全性。

1 市政道路高邊坡穩(wěn)定性的影響因素

1.1 高邊坡巖土自身特性

市政道路高邊坡施工中，涉及了邊坡防護、開挖等環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)的施工作業(yè)，都需要以邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全為目標。但影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，如巖土特性，根據(jù)大量的工程實踐經(jīng)驗分析，邊坡土質(zhì)情況對邊坡穩(wěn)定有一定影響，當邊坡為砂土時，易發(fā)生流沙滑坡現(xiàn)象，相比較而言，黏性土的邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。一些道路工程的邊坡為巖質(zhì)地質(zhì)，這種邊坡條件較為復雜，特別是在巖石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、局部破裂或者存在軟弱層分布的情況下，巖石強度偏小，一旦受到了外部惡劣環(huán)境的干擾，無法保持穩(wěn)定與安全，容易使最弱連接界面損壞，有外界荷載作用時，巖石薄弱部位將發(fā)生連續(xù)破壞，在一些情況下甚至可能出現(xiàn)坍塌事故[1]。巖石紋理與抗剪強度同樣是影響邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，塊狀與反坡狀巖層的邊坡條件，穩(wěn)定性高，順坡狀巖層穩(wěn)定性差，剪切破壞的概率高。

1.2 場地地質(zhì)構(gòu)造特性

高邊坡的穩(wěn)定性同樣受到場地地質(zhì)構(gòu)造的影響，市政道路中的高邊坡，一些為自然形成，還有一些為路基開挖形成，如果為路基開挖形成的高邊坡，伴隨著開挖作業(yè)的持續(xù)進行，邊坡的穩(wěn)定性大大降低，對于這類型高邊坡，地質(zhì)構(gòu)造是影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。地震或者其他震動作用影響下，也會增大邊坡安全風險，如果高邊坡現(xiàn)場或者周邊發(fā)生了地震災害，其結(jié)構(gòu)完整性與穩(wěn)定性無法保持，在工程前期，需做好現(xiàn)場調(diào)查，掌握地質(zhì)情況，提前實施加固處理。

1.3 地下水分布特性

市政道路高邊坡中，地下水的分布同樣會影響邊坡結(jié)構(gòu)，地下水通過對巖土物理、力學性能的作用，最終作用于邊坡結(jié)構(gòu)，長期的浸泡與侵蝕，導致邊坡強度降低、穩(wěn)定性變差。地下水位頻繁上升與下降的過程中，巖石的法向力、剪切力隨之變動，對于巖土的脆弱面，變化明顯。當邊坡巖土中分布有或大或小的裂縫時，隨著時間的延長，地下水的作用將使裂縫的寬度、長度逐步增大。

2 市政道路高邊坡防護技術(shù)

2.1 錨桿施工

高邊坡的防護中，錨桿施工是較為常見的技術(shù)，利用此項技術(shù)時，需在邊坡上鉆孔，為保障鉆孔施工效果，正式的錨桿作業(yè)之前，應根據(jù)對邊坡實際情況的掌握，精準定位錨桿位置，避免因為錨桿位置不準影響邊坡的防護效果。鉆孔處理中，需使用支架固定鉆孔設(shè)施，根據(jù)對邊坡周圍地質(zhì)情況的調(diào)查，選擇合適的鉆孔機械。鉆孔作業(yè)中密切關(guān)注孔內(nèi)碎屑的變化，一旦發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場地質(zhì)情況不相符的情況，停止鉆孔，重新勘察現(xiàn)場的地質(zhì)條件。鉆孔結(jié)束后吹干，避免鉆孔內(nèi)留存積水。對于鉆完的孔洞應當實施壓水試驗，在全部的檢查工作結(jié)束且達到了要求后，將錨桿安插到鉆孔內(nèi)，開始灌漿作業(yè)[2]。灌漿作業(yè)先從孔底開始，以此將孔內(nèi)的空氣擠壓出。鉆孔外部的錨桿經(jīng)常存在銹蝕現(xiàn)象，需定期除銹。錨桿施工作業(yè)中，在坡面上增設(shè)格構(gòu)梁，保障坡面強度，但進行格構(gòu)梁的布設(shè)時，要嚴格根據(jù)坡面情況采用正確的布設(shè)方式。錨桿施工流程如圖1所示。

圖1 錨桿施工流程

2.2 混凝土掛網(wǎng)噴射

高邊坡防護中，如果采用的是混凝土掛網(wǎng)噴射的方式，則需在邊坡上布設(shè)腳手架，腳手架的結(jié)構(gòu)抗拉性、表面平整性需滿足施工要求，確保現(xiàn)場的相關(guān)施工人員，嚴格執(zhí)行操作規(guī)范，提高掛網(wǎng)噴射施工的安全性。腳手架搭設(shè)好后，應做好坡面清理，以保障坡面的整潔性、平整性，將鋼筋網(wǎng)掛設(shè)在坡面上，與錨桿焊接牢固，避免鋼筋網(wǎng)在坡面上出現(xiàn)位移現(xiàn)象。混凝土噴射環(huán)節(jié)，應加強對噴射間距的控制，把控好噴射壓力、噴射厚度，確保這些參數(shù)能完全與邊坡防護施工要求相一致。在參數(shù)符合要求后，即可進入噴射施工環(huán)節(jié)。具體的噴射施工中，強化噴射順序管理，嚴禁中斷噴射，始終保持噴頭與坡面的垂直性。當混凝土噴射作業(yè)結(jié)束，待其充分凝結(jié)，進行第一次的噴水養(yǎng)護作業(yè)，噴水養(yǎng)護時，應做好對水壓的控制，水壓不能過高，一旦水壓過大，易破壞混凝土表層。如果噴水養(yǎng)護的過程中發(fā)現(xiàn)混凝土表面存在裂痕、脫落等質(zhì)量問題，立即安排有關(guān)人員處理，以保障混凝土表面的完整性。

3 工程概況

以某市政道路工程為例，此工程項目中，路塹邊坡表層、基座分別為全風化、強風化砂質(zhì)板狀頁巖，屬于順層高陡邊坡，巖層構(gòu)造、破碎巖體擠壓的雙重作用下，邊坡穩(wěn)定性不足。隨著路塹開挖施工作業(yè)的進行及道路投入使用后的車輛荷載作用，不利結(jié)構(gòu)面在邊坡坡腳的應力過度集中，再加上大氣降水，夏伏天基座的力學支撐無法維持原狀，引發(fā)了坡體失穩(wěn)、變形與破壞。為保障邊坡穩(wěn)定，綜合考慮邊坡類型、作用力情況、穩(wěn)定性，適用預應力錨索框架梁防護技術(shù)，其中，錨筋體為預應力物粘接鋼絞線，錨固深度、錨固長度、錨孔直徑與傾角分別為22~22.5 m、8 m、130 mm、20°[3]。為達到最佳的邊坡防護施工效果，現(xiàn)場施工作業(yè)按照鉆孔→清孔→鋼筋制作→安裝→錨墩現(xiàn)澆→錨孔灌漿→錨索張拉→鎖定→封錨的流程展開，不同流程之間應保持高度的銜接性，上一流程按照規(guī)定完成并通過驗收后，進入下一流程。

4 市政道路高邊坡防護施工技術(shù)的施工要點

4.1 錨孔鉆造

鉆孔階段，為保障鉆孔符合施工要求，工程單位需安排相關(guān)人員進入工程現(xiàn)場實施測量，參考坡面測放孔位，做好鉆機的安裝作業(yè)，在鉆機安裝結(jié)束后，需對鉆機進行固定處理，否則，在后續(xù)鉆孔作業(yè)過程中，施工產(chǎn)生的作用力將會導致鉆機頻繁移動，難以正常開展施工作業(yè)。當現(xiàn)場的鉆機按照規(guī)定完成了安裝后，由專人根據(jù)現(xiàn)場情況，調(diào)整機位，確保進入錨孔開鉆環(huán)節(jié)以后，橫向、縱向的孔位偏差均不超50 mm，高程偏差不超100 mm。正式的鉆進作業(yè)開始之前，由專人負責鉆孔傾角和方位誤差的糾正與控制，配備地質(zhì)羅盤儀，正確操作儀器，得到可靠的測量結(jié)果。鉆孔時對鉆進方法有要求，該項目中，為提高鉆進安全，確保成孔質(zhì)量，應用了無水風壓淺孔沖擊回轉(zhuǎn)工藝，現(xiàn)場復雜，分布有不良地段，鉆進遇到不良地質(zhì)時，在原先的鉆進方案下，調(diào)整風壓，適當降低風壓，來回多次活動鉆桿；軟塑層、松散層的鉆進作業(yè)中，適合選擇跟管鉆進工藝[4]。當鉆孔作業(yè)中遇到坍孔問題，立即停止鉆孔作業(yè)，采用灌漿固壁的處理方式，當砂漿初凝以后重新掃孔并鉆進。鉆孔作業(yè)結(jié)束之后，借助高壓空氣，清理孔底沉渣、粘滯水體，風壓應當保持在0.2~0.4 MPa之間。

4.2 錨索編束

此工程項目的邊坡防護為預應力錨索框架梁，防護效果與工藝應用、材料規(guī)格與性能都有著直接的關(guān)系，按照防護要求，對比了市場上的同類型材料，選擇的錨索為3索φ15.24 mm預應力鋼絞線，這一材料的強度偏高，能在邊坡防護中發(fā)揮材料性能優(yōu)勢。錨索編束是重要步驟，與錨索防護作用有關(guān)，編束之前，全部的鋼絞線均應順直，不得有扭曲、彎曲現(xiàn)象，將這些鋼絞線在現(xiàn)場排列好。錨索制作環(huán)節(jié)，按照前期的設(shè)計要求，注意制作細節(jié)的把關(guān)，加強參數(shù)控制，提升制作的質(zhì)量水平，針對制作時的錨索截取，配備切割機完成，下料長度為錨固段、自由段、1.5 m外露張拉端的總和。鋼絞線的除銹工作也極為重要，將鋼絞線上的全部銹蝕清除干凈后，按照設(shè)計標準組合鐵皮導向帽、擴張環(huán)、緊固環(huán)、注漿管，在這些不同要素之間建立連接關(guān)系。錨索自由段上要涂刷一定的除銹涂料，外套波紋管的內(nèi)部，注滿黃油，外部纏繞工程膠布，保持兩端封閉處理的效果[5]。

4.3 錨索安裝

實施錨索安裝作業(yè)之前，有關(guān)施工人員要對錨索編號與孔位情況進行一一核對，確保二者一致，隨后通過人工與機械相互配合的方式，將錨索平緩順推至孔中。錨索安裝中出現(xiàn)擠壓、彎曲或者扭轉(zhuǎn)的概率較高，為減少這些問題的出現(xiàn)，一切的操作均應按照規(guī)定展開，確保錨索與錨孔的入孔傾角、方位保持一致，控制偏差。錨筋體的入孔長度也是錨索安裝中需關(guān)注的重點方面，這一參數(shù)需與設(shè)計長度相等或者適當超出一部分，但與孔底的距離不得大于20 cm。

4.4 承壓板及錨墩制作

錨索預應力張拉施工中，承壓板是支撐受載體，在此市政道路的高邊坡施工中，錨墩由C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成，背部尺寸、厚度封閉為1.0 m×1.0 m、0.2 m。錨索孔為鋼套管，直徑130 mm、長50 cm，插入孔內(nèi)深度20 cm。錨墩制作時，預先制好的錨墩鋼筋籠焊接于套筒上，張拉固定錨墊板平焊于鋼筋籠上，將張拉固定錨墊板與固定墊板之間垂直焊接，二者的中心要完全一致。錨墩導向管上需焊接兩根特定型號的鐵管，此鐵管在后續(xù)的施工作業(yè)中，可作為二次進漿管與排氣管的預埋管使用。

4.5 錨孔灌注

此工程現(xiàn)場的施工條件特殊，受此條件的影響，注漿泵與錨固孔之間的距離非常遠。注漿設(shè)備采用的是擠壓式灰漿泵，此設(shè)備在注漿時的最大注漿壓力為2.0 MPa。在進行錨固段的灌漿作業(yè)時，使用M40水泥砂漿，漿液水灰比、灰砂漿比分別為0.45∶1、1∶1，注漿壓力保持在0.6~0.8 MPa之間。錨孔灌漿作業(yè)中，為保障灌漿施工達到最佳效果，采用孔底返漿注漿法，當錨孔孔口溢出漿液以后，停止注漿作業(yè)，水泥砂漿強度達到了5.0 MPa時，如果錨固體內(nèi)未充滿密實，需實施孔口補漿作業(yè)。

4.6 錨索張拉

當錨墩混凝土的強度達到了設(shè)計強度的80%以上且達到了設(shè)計28 d的強度時，即可進入錨索張拉施工環(huán)節(jié)。結(jié)合對此工程的施工要求分析，張拉控制應力為380 kN，正式的錨索張拉作業(yè)開始之前，標定千斤頂，得到千斤頂拉力、油壓表壓強之間所對應的張拉方程式，通過已知量、未知量的綜合判定，計算荷載變化情況下張拉油表讀數(shù)的變動。張拉操作應規(guī)范，按以下要求展開：

（1）錨斜托臺座承壓面，需強化平整度控制與調(diào)節(jié)，承壓面與錨筋軸線垂直。

（2）張拉實施前，率先開展預張拉，取10%~20%倍設(shè)計張拉值，實施1到2次預張拉，借由張拉使錨固體不同部分緊密接觸，張拉時的鋼絞線應保持平直。

（3）錨具安裝與錨墊板、千斤頂密貼對中，千斤頂軸線、錨孔與錨索的軸線處于同一直線，不僅要承載均勻且需同軸。

（4）對于同一級邊坡錨索，在張拉施工中需堅持先左右后中間、先上下后中間、先對角后中間的順序。

（5）邊坡錨固工程中，針對工程孔的張拉作業(yè)，最好采用超張拉方法，在超張拉過程中，超張拉力應為設(shè)計拉力值的1.1倍，鎖定荷載分5次實施，分別為25%、50%、75%、100%、110%。在每一級的荷載施加以后，需保持至少10 min以上的穩(wěn)定觀測時間。當錨索鎖定48 h后，一旦發(fā)現(xiàn)存在應力松弛的情況，則要補償張拉。

4.7 錨索鎖定

錨索張拉設(shè)定到達最大張拉荷載值的情況下，此時應保持10~15 min的持荷時間，隨后再進入卸荷環(huán)節(jié)實施鎖定，在鎖定作業(yè)環(huán)節(jié)需配備專有型號的錨具、鋼墊板，以使得錨固處理取得最佳效果。

4.8 錨孔封錨

錨筋鎖定以后，利用有關(guān)機械將多余出露的錨筋切割下來，錨筋的外露長度一般保持在5~10 cm之間，用水泥凈漿注滿錨墊板與錨頭各個部分的空隙，與錨梁采用同標號的混凝土實施封頭，避免鋼筋銹蝕。

5 結(jié)束語

總之，市政道路的邊坡防護對整個工程質(zhì)量的影響巨大，施工單位在市政道路項目的實施中，需格外重視邊坡防護，分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，從影響因素出發(fā)，制定更有針對性的防護施工方案。未來的各個市政道路項目實施中，要加大邊坡防護方面的技術(shù)創(chuàng)新，靈活應用綠化防護、護面墻防護、混凝土預制塊防護、砌片防護、土工布防護等技術(shù)，保障邊坡性能，延長道路使用壽命。