公路項目路基高邊坡防護措施分析

張武曲

摘要 文章基于某高速公路工程實踐，分析高速公路項目路基高邊坡防護措施的應用效果。研究結果顯示，排水疏導、生態防護、玻璃鋼錨桿防護等方案，在路基高邊坡防護中的應用效果明顯，且通過不同防護方案的優化重組，能有效提升公路高邊坡結構穩定性，邊坡生態環境顯著改善，水土保持成效突出。

關鍵詞 高速公路項目；路基高邊坡；防護措施

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0126-03

0 引言

該文以高速公路路基高邊坡結構不穩、滑移情況為基礎，結合工程項目特點與地質信息，采用高邊坡防護措施優化方案，合理選擇排水疏導、生態防護、玻璃鋼錨桿防護方案，達到了提高路基邊坡穩定性的目標，高邊坡結構施工安全性提升，生態效益明顯改善，項目施工順利完成。

1 工程概況

某高速公路項目全程9個標段，全長55.16 km。項目所在區域地形以山丘為主，區域內水土流失嚴重，滑坡、坍塌地質災害頻發，區域為亞熱帶季風性氣候，降雨季節性明顯，雨季集中在4—8月降雨明顯，雨季雨量為全年降雨量80%，對高邊坡防護工作提出了較大挑戰。該項目高邊坡結構以巖質邊坡為主，無土質邊坡，選代表性邊坡路段，作為高填路基邊坡研究目標，分析不同路基高邊坡防護措施的應用效果。

2 高邊坡排水防護措施

2.1 排水系統

該項目挖方邊坡的排水系統由截水溝、平臺溝、急流槽、邊溝等組成，填方邊坡排水系統則由涵洞和排水溝組成。借助急流槽將邊溝與平臺溝連接，并將填挖交界處引導至邊溝排除。

（1）急流槽。路基高邊坡坡面平臺溝與邊溝處布設急流槽，及時將積水排出，若急流槽槽深較大，采用分段砌筑的方案施工，不同施工段間距以5～10 m為最佳，做好急流槽防水，以防水材料澆筑。槽身粗糙且鑲嵌質地堅硬、粒徑適宜的石塊緩沖水流沖刷力[1]。急流槽消力后的積水，可引流至邊溝、天然溝渠、水溝等排水設施中，達到排水的目的。

（2）截水溝。設置截水溝攔截地表徑流流向邊坡的積水，布設需符合基本要求：①分段控制能力。地形條件影響下，截水溝中間處設置急流槽加以攔截，達到分段控制的效果。②快速排水能力。需確保短時間內將積水排除，保持溝底縱坡水平高于0.5%。③長度適宜。需確保截水溝長度500 m上下，避免其與邊溝貫通。結合該項目特點和排水需求，截水溝溝底選用C15混凝土砌筑，側墻以水泥磚鋪筑，截水溝內側及頂面選用M13水泥砂漿抹面，并控制抹面厚度大于20 mm[2]。

（3）平臺溝。高速公路路基邊坡多設置為多級，不同層次邊坡設置平臺溝進行集水和排水。一般情況下，填方高度大于20 m時，按照8 m間隔設置平臺溝，并與急流槽交替使用提高排水效果。施工實踐中常用的平臺溝類型包括水泥磚砌筑型和混凝土預制型兩種，可根據實際情況合理選擇或交替使用。由項目實踐可知，混凝土預制型平臺溝具備施工便捷、工程造價高、工期短的特點，水流通過量小，工期緊張的項目可選擇該方案。水泥磚砌筑型具備施工周期長、工程造價低、排水流量大特點，工期不緊張情況下優先選擇該方案[3]。

（4）邊溝。高速公路路基邊坡的常見邊溝截面包括矩形和梯形兩種，可于頂面設置槽蓋提高儲水能力，合理布設縱坡保持其與路線走向相協調，邊溝走向應結合地質條件、橋涵洞位置等加以優化，起到最佳的排水效果。

（5）排水溝。排水溝多用于排除路面系統積水，常匯集于填方路段邊坡填挖交界處，可將排水溝與挖方邊坡邊溝有效銜接，將積水有效排出路基并引入天然河流。設置排水溝時，施工單位應當合理布設，結合項目地形特點加以優化，結合該項目特點，排水溝沿填方邊坡坡腳布設，保持排水溝與路基坡腳2 m以上距離，同時采用梯形結構進行斷面設置。排水溝內部采用漿砌片石和干砌片石交錯砌筑，按照上下錯縫的方式交叉搭接，以水泥沙填補縫隙，采用平縫和凸縫的方案進行勾縫[4]。

2.2 排水策略

（1）施工階段平整路基高邊坡坡面，使被沖刷破壞的坡面結構無明顯的低洼現象，防止雨水在低洼區域蓄積。結合路基邊坡實際情況，若邊坡較高可采取漿砌片石骨架的方案加筑，提高結構牢固程度的同時，匯集積水引入排水系統，借助排水溝排出路基路面[5]。

（2）路基邊坡表面易出現滑移現象，需結合工程實際情況及時修筑排水溝并進行強夯壓實，路基路面下層鋪設排水管，及時將路面積水通過排水管排出路面。

（3）施工環節需對路基土體含水量加強控制，防止邊坡結構過度沉降。施工階段，施工方可采取路面下方鋪設橫向排水管或結合線路走向合理布設排水溝的方案，路基壓實中選擇高噸位設備增加壓實度，提高結構穩定性，降低雨水滲入水平，減少路堤沉降影響結構穩定[6]。

3 玻璃鋼錨桿防護

3.1 黏結性能

玻璃鋼錨桿防護是路基高邊坡防護的常見措施，水泥砂漿與玻璃鋼錨桿的黏合性能是決定防護效果的關鍵。結合項目施工實踐可知，玻璃鋼錨桿多為玻璃纖維與樹脂混合而成的新型材料，對該材料性能進行測試，基于拉伸試驗結果，無內螺紋套管加固的情況下，拉力值達到80 kN時，桿體表面存在明顯脫落。可采取試驗方案通過拉拔測試明確玻璃鋼錨桿與水泥砂漿黏結性能之間的內在關聯[7]。

（1）分別選取環氧樹脂和普通樹脂兩種材料的玻璃鋼錨桿材料樣本進行室內拉拔試驗。試驗中試樣一端套內螺紋鋼管，一端選用C30水泥砂漿固定，采用固定劑和環氧樹脂、普通樹脂調和黏結內螺紋管與鋼錨桿，在模具內完成伸拉試驗。采用萬能材料試驗機加載拉力值，直至玻璃鋼錨桿試驗受損，通過計算機獲取最大荷載值水平，并判斷水泥砂漿黏合性能與玻璃鋼錨桿之間的關系。室內試驗結果證實，玻璃鋼錨桿錨固深度越大，黏合力水平越高[8]。

（2）基于上述水泥砂漿黏結力與玻璃鋼錨桿關系的室內拉伸試驗，通過增加鋼筋錨桿試驗的方案判斷水泥砂漿與鋼筋錨桿之間的黏合力關系，對玻璃鋼錨桿與鋼筋錨桿黏結力大小進行對比，結果顯示，兩者的黏結力水平基本相當，即鋼筋錨桿與水泥砂漿的黏結力與玻璃鋼錨桿與水泥砂漿的黏結力水平相當。

（3）玻璃鋼錨桿試樣在拉拔試驗中，隨著荷載水平的增加沿界面滑脫。研究結果顯示，玻璃鋼錨桿表面受損且螺桿螺紋間無明顯破壞現象，但有部分水泥砂漿殘渣存在，螺桿螺紋肋咬合部位結構受損較為明顯，水泥砂漿界面劃痕清晰。綜合分析可知，機械咬合面受損是玻璃鋼錨桿與水泥砂漿界面破壞的主要誘因，剪切破壞則是水泥砂漿界面磨損的主要來源。

3.2 主要特點

（1）玻璃鋼錨桿桿體重量約為同等規格其他材質錨桿質量的四分之一，提高了施工安裝便捷性，降低了施工操作勞動強度。

（2）玻璃鋼錨桿的主要材質為玻璃纖維、不飽和聚酯樹脂等構成的復合材料，具備耐腐蝕性強、耐酸堿度高、強度高等特點，無電磁波反射能力，可滿足邊坡永久性防護的基本要求，實際應用范圍廣。

（3）玻璃鋼錨桿易于施工操作，切割中無火花，提高了施工安全性與工程效率。材質抗拉強度高，耐久性持久，最高強度達600 MPa，遠高于其他錨桿承載水平。

3.3 應用要點

（1）安裝玻璃鋼錨桿前需進行質量檢查，判斷其型號和性能是否達標，檢查外觀有無裂縫、斷絲等現象，加強現場抽檢，嚴禁存在質量問題的原材料進場，發現現場存在質量問題的玻璃鋼錨桿要及時更換為合格產品。施工前確保玻璃鋼錨桿螺紋完好無瑕疵并及時使用銼刀將多余樹脂清除，查驗托盤、螺母是否存在質量問題。施工前，作業技術人員應當提前了解玻璃鋼錨桿的正確安裝方法和施工順序，掌握玻璃鋼錨桿鉆桿機使用方法[9]。

（2）安裝玻璃鋼錨桿時，利用鉆桿機在提前確定的鉆孔位置進行鉆孔，將鉆桿取下并向鉆孔內置入錨固劑，并將玻璃鋼錨桿置入鉆孔內完成安裝。借助錨桿將錨固劑加入鉆孔內，并將玻璃鋼托盤和螺母擰緊，利用助錨器將其安裝在玻璃鋼錨桿尾部，與鉆桿連接套牢固連接。

（3）使用錨固劑將玻璃鋼錨桿頂部牢固頂住，使用鉆機推動支腿上升后把錨固劑置入鉆孔內部，旋轉錨桿將錨固劑攪拌均勻，插至孔底，快速旋轉鉆機再次攪拌錨固劑，使其拌和均勻，攪拌時間控制在20 s以內。錨固劑固化后，擰出錨桿安裝器并下沉鉆機，完成玻璃鋼錨桿的安裝。

（4）完成玻璃鋼錨桿安裝后，使鉆機回落下降，操作中嚴禁以手扶支腿，防止出現操作意外。

4 生態防護

路基高邊坡防護方案可堅持生態保護的理念，采用生態防護方案，突出綠色意識，對原邊坡充分保護的基礎上，防止水土流失并提高生態效益。具體可執行的生態防護方案如下：

4.1 路塹邊坡生態防護

該項目工程沿線路塹邊坡以土質、巖質、類土質、巖土二元結構等為主，矮小邊坡多為土質或類土質邊坡，高邊坡多為巖土二元結構邊坡。以不同施工區域邊坡類型為基礎，結合項目特點和生態需求選擇差異化的生態防護方案，詳情如下：

（1）項目公路沿線巖質邊坡為主，包括變質巖、花崗巖、凝灰熔巖等，基于路基邊坡地質結構類型合理選擇防護方案。路基開挖環節，剪應力主要出現在邊坡坡腳處，易出現坡腳受損被破壞現象。結合項目特點和施工實踐，施工單位在施工中可采取生態防護和工程防護相結合的方案。具體實施的過程中，邊坡底部剪應力相對集中，可應用鋼筋錨固結構加以防護提高土壤的結構強度和防護能力，并在防護結構內部堆砌植生袋進行生態防護。對邊坡中部區域強風化層，則以漿砌片石拱形骨架方案進行防護，在骨架內部栽種本地喬木實現生態防護。邊坡頂部以全風化層為主，可選用噴播方案，或優選適合本地環境的喬木加以防護[10]。

（2）土質路塹邊坡的高度值較低，坡度多小于1∶1.5且結構穩定性強，邊坡防護時需注重對坡面的保護，防止降雨沖刷影響其結構穩定性，施工環節可采取客土噴播的方案加以防護。邊坡坡度大于1∶1.5時，由于降雨對坡面沖刷易導致嚴重的水土流失，可選用拱形骨架與客土噴播相結合的方案，通過生態防護有效降低土層壓力，減少坡面被沖刷的風險，并促進植被的生長。邊坡坡頂位置的防護方案需結合實際情況合理選擇，多結合該地實際情況選擇合適的喬木加以綠化并達到生態防護的目的。

（3）土質路塹邊坡高度有所差異，不同土質邊坡高度明顯不同，部分土質邊坡高度可達40 m，部分土質邊坡高度僅為16 m，需結合實際情況選擇合適的防護方案。邊坡高度大于40 m時，坡底應力較為集中，需采用高穩定性和土壤保護性突出的玻璃鋼錨桿進行生態防護，提高邊坡穩定性的同時滿足生態需求，多于邊坡內客土噴播。邊坡中部多選擇截水能力突出的漿砌片石拱形骨架進行防護，同時配備客土噴播或栽種本土喬木的方案防護。

4.2 路堤生態防護

坡率較緩的全填路堤邊坡，易風化軟土或細粒土為主的填土適合植被生長，可對該類型邊坡進行土木格與客土噴播結合的方案進行防護，邊坡底部采用人字形骨架配合客土噴播加以防護，或選擇符合本土性質的喬木種植以提升防護效果。半填路堤邊坡則可以以全填路堤邊坡生態防護方案為基礎，相比于全填路堤邊坡，半填路堤的平整度不足，可以項目需求為基礎，結合工程特點在坡腳處設置擋墻進一步提高路堤邊坡結構穩定性。

4.3 生態防護技術優選

路基高邊坡生態防護策略應結合方案設計特點及工程施工需求合理選擇，充分考慮工程地質條件進行生態防護方案的優化。以該工程所在區域的降雨特點為基礎，結合地質條件和地下水分布情況，擬定了三種生態防護方案，詳情如下：一是人字形骨架法與噴播草籽相結合的方案；二是土木格室護坡法與客土噴播相結合法；三是植被纖維毯法。從成本層面分析，第一種和第二種方案水平相當，第三種的成本最低，但是后期維護成本第三種最少。綜合考慮各項影響因素，最終選定第二種方案為該項目的生態防護方案，雖然在一定程度上增加了前期防護成本，但是后期維護費用較少，綜合經濟效益最佳且防護效果較好。

5 結論

綜上所述，高速公路路基高邊坡防護十分復雜，作為系統性工程，其路基高邊坡防護質量與結構穩定性關系密切。路基施工環節，為防止高邊坡出現滑移、坍塌等質量問題，需及時針對項目特點和路基情況采取有效的防護方案。路基防護過程中應當堅持生態防護的基本理念，通過生態防護技術的優化，完成邊坡防護的同時，減少水土流失，達到生態效益最佳的目標。

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