山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計研究

摘要 為提升山區(qū)公路的建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)地方交通建設(shè)發(fā)展，文章針對山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計技術(shù)展開研究。根據(jù)山區(qū)公路建設(shè)施工具體要求，通過開挖土方和石方并分別防護(hù)石方邊坡和土方邊坡，按照設(shè)計施工流程，實(shí)現(xiàn)對山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計。通過對建成的山區(qū)公路進(jìn)行勘察檢測，對工程中選取的觀測點(diǎn)進(jìn)行沉降位移觀測。結(jié)果表明，所設(shè)計的施工技術(shù)能夠滿足施工要求。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路；高邊坡開挖；石方爆破；邊坡防護(hù)；植被護(hù)坡

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）07-0121-03

0 引言

山區(qū)公路是連接偏遠(yuǎn)山區(qū)與外界的重要交通通道，對于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、改善民生條件具有重要意義。由于山區(qū)地形復(fù)雜，高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計是山區(qū)公路建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，涉及地質(zhì)、水文、氣象等多個領(lǐng)域，給高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計帶來了一定難度[1]。目前，國內(nèi)外對山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計的研究主要集中在理論分析和數(shù)值模擬方面，而對實(shí)際工程應(yīng)用的研究相對較少[2]。對山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計的研究主要集中在以下幾個方面：

（1）數(shù)值模擬方法，通過建立數(shù)值模型，對邊坡開挖過程中的應(yīng)力場、位移場等進(jìn)行模擬分析，預(yù)測邊坡穩(wěn)定性[3]。

（2）地質(zhì)勘查與分類評價，通過地質(zhì)勘查手段，獲取邊坡的地質(zhì)信息，對其進(jìn)行分類評價，為邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計提供依據(jù)。

（3）生態(tài)防護(hù)技術(shù)，采用生態(tài)防護(hù)技術(shù)，如植被恢復(fù)、土壤固化等手段，提高邊坡穩(wěn)定性。

該文旨在探討山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計的理論和實(shí)踐問題，通過分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和實(shí)際工程應(yīng)用情況，提出相應(yīng)的技術(shù)措施和優(yōu)化方案，以期為山區(qū)公路建設(shè)提供技術(shù)支持。

1 山區(qū)公路高邊坡開挖施工

高邊坡施工過程中，應(yīng)先做好土石方開挖與支護(hù)擋加固施工的有機(jī)結(jié)合和進(jìn)度協(xié)調(diào)，堅持“分級開挖，分級防護(hù)”的原則，按照“開挖一級、防護(hù)一級”的工序銜接緊湊，嚴(yán)禁一挖到底。高邊坡開挖應(yīng)按照動態(tài)設(shè)計、信息化施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，開挖過程中應(yīng)密切注意核對地質(zhì)情況，還要研發(fā)新型防護(hù)結(jié)構(gòu)，如土釘墻、錨桿支護(hù)等，提高邊坡防護(hù)效果和邊坡穩(wěn)定性。

1.1 土方開挖

為了確保土方開挖的坡比度，應(yīng)采用全站儀進(jìn)行放樣測量，利用φ40 mm鋼筋和4 cm×5 cm方管制作樣架[4]。土方開挖前要對現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的勘察和測量，制定詳細(xì)的施工方案和安全防護(hù)措施，開挖過程中要確保土方開挖質(zhì)量，提高開挖效率。

1.2 石方爆破開挖

石方邊坡要分段分層逐段爆破開挖，采用“單次爆破，分層爆破”的施工方法，確保石方均勻爆破，壓裂厚度一般為3 m。預(yù)壓爆破后，在預(yù)留GM高度至平臺層和預(yù)留防護(hù)層3 m的層間爆破，以便在公路上進(jìn)行水平無障礙爆破。梯段爆破結(jié)束后，即開始修筑渣臺，用作工程平臺的支撐。對于少量石方爆破，應(yīng)采用風(fēng)鉆機(jī)打眼并通過潛孔密眼小型方式進(jìn)行爆破；對于存在大量石方的路段，應(yīng)采用深孔多排微差擠壓爆破和光面爆破法施工，降低對巖石邊坡的擾動和破壞。爆破開挖施工中，采取由上而下、分層分臺階地縱向開挖施工。對于兩側(cè)高邊坡較長的地段，要先沿路線中心進(jìn)行開挖槽施工，再進(jìn)行橫向分層臺階布孔開挖。每級邊坡（3 m）采用一次預(yù)裂到底的方式，預(yù)裂孔使用QZJ-100B鉆孔干燥。拆除前應(yīng)使用全站儀測量由管道相互協(xié)調(diào)組成的實(shí)際管道位置，根據(jù)坐標(biāo)計算出具體的拆除深度[5]。在施工過程中，鉆孔過程中采用測斜裝置對鉆孔角度進(jìn)行校核并及時調(diào)整鉆孔角度，適當(dāng)降低鉆孔速度，保證掘進(jìn)方向。為了確保爆管下部有足夠的爆炸力，在爆管的下部應(yīng)使用雙倍增加的連續(xù)裝藥[6]，炸藥采用小于33 mm藥卷，預(yù)裂孔裝藥示意圖如圖1所示、爆破參數(shù)如表1所示。

2 山區(qū)公路高邊坡防護(hù)施工設(shè)計

土石方開挖采用挖機(jī)開挖，分級進(jìn)行。開挖前用木板按設(shè)計坡率做好坡度架，保證邊坡不陡于設(shè)計方案，坡面平順、平整。坡面整形主要以機(jī)械施工為主，局部人工配合修整。對松散巖土及全強(qiáng)風(fēng)化巖層直接安排液壓反鏟挖掘機(jī)修整，為后續(xù)的坡面防護(hù)施工提供堅實(shí)的施工作業(yè)面，坡面整形時要按照從上至下、逐級進(jìn)行的原則進(jìn)行，要求開挖一級支護(hù)一級。

2.1 挖方高邊坡處治

高邊坡的防護(hù)主要采用增設(shè)路塹墻、種植攀援植物、主動網(wǎng)防護(hù)及錨桿框架植草等防護(hù)措施。同時，還要加強(qiáng)坡體的防護(hù)排水設(shè)計，排水防水也是加固邊坡的重要措施，通過設(shè)立平臺截水溝、山坡截水溝、急流槽等方式疏導(dǎo)坡體內(nèi)的水，提高坡體自身的穩(wěn)定性。高邊坡開挖施工要注重開挖方式和施工方法，既要保證工期，又不能中斷交通，對巖質(zhì)邊坡一般采用“小孔距淺孔松動控制爆破”和“邊坡光面爆破”兩者相結(jié)合的方法進(jìn)行施工，使爆破的邊坡巖石“松動而不分散、巖石開裂坍塌而不拋撒”，爆破后的邊坡“平順且整齊一致，穩(wěn)定性較好”。對于路線附近的結(jié)構(gòu)物，由于爆破施工可能對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響，在結(jié)構(gòu)物保護(hù)范圍內(nèi)一般采用冷開挖施工方案。

2.2 石方邊坡防護(hù)

2.2.1 噴錨支護(hù)

一般的石質(zhì)邊坡路段，可選擇噴錨支護(hù)。使用單手鉆孔儀器（BOOMER3y1）對水泥砂漿進(jìn)行錨固施工，使用YSB-3B泥漿泵注入水管，根據(jù)巖石走向和閉軸鉆孔時長調(diào)整線管的軸角，在達(dá)到確定深度后，利用高壓水挖洞去除碎屑，將砂漿放入管中，使用YSB-3B砂漿泵向管道內(nèi)注入深度為3/3的水泥砂漿，再將注射管插入距離管道底部5～10 cm的管道中，然后放置錨固以補(bǔ)充管道開口的自由部分，最后再使用砂漿進(jìn)行封孔處理。鋼筋網(wǎng)片為3 cm×30 cm單層小8鋼筋網(wǎng)，具有8個鋼網(wǎng)的網(wǎng)格。使用固定式錨固方法連接鋼筋網(wǎng)片錨固，在沒有錨固的區(qū)域使用U形錨固將其固定，以便鋼筋網(wǎng)片在混凝土噴射過程中嚴(yán)密連接且不會移位。在涂層上，縱向和橫向鋼筋對應(yīng)于超過30d的涂層長度（其中d是鋼筋的直徑）。使用C35混凝土的濃度水平和10 cm的施工噴射厚度，采取從上至下分段施工的方式進(jìn)行，噴射混凝土施工流程圖如圖2所示。

2.2.2 錨索框架植草護(hù)坡

對于風(fēng)化較強(qiáng)烈、巖體破碎以及穩(wěn)定性較差的深挖邊坡路段，一般主要采用錨索框架配合植草的護(hù)坡方式。錨索采用6根Φ15.24mm無黏結(jié)鋼絞線制作，錨具采用OVM15-6型（帶螺旋鋼筋），鋼絞線采用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，強(qiáng)度1860級；錨索鉆孔孔徑為130 mm；注漿材料用1∶1水泥砂漿，水灰比1∶0.45，砂漿體強(qiáng)度不小于30 MPa。注漿時注漿管應(yīng)插至孔底，由孔底開始向外灌注，要求全孔一次完成。錨索孔成孔時，不得用沖洗液鉆進(jìn)；遇孔內(nèi)塌孔時，應(yīng)采取跟管鉆進(jìn)的方式成孔，但同時應(yīng)保證孔底孔徑符合設(shè)計要求。待錨索砂漿達(dá)到設(shè)計值的80%以上后，方可進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力張拉，預(yù)應(yīng)力錨索布置橫向間距3m，縱向間距3 m。錨索孔底端超鉆1 m作為沉渣段，錨索傾角為25 °，預(yù)應(yīng)力錨索施工必須嚴(yán)格按照預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)要求進(jìn)行。

2.2.3 錨桿框架植草護(hù)坡

對于穩(wěn)定性較差的深挖邊坡路段，主要采用錨桿框架配合噴播草籽護(hù)坡方式進(jìn)行。錨桿長度要根據(jù)地質(zhì)情況確定，一般6～9 m；錨桿采用Φ25 mm的Ⅲ級鋼筋，錨桿下傾與水平夾角為15 °～30 °，允許誤差±1 °；錨孔直徑為φ70 mm。錨桿外露端頭彎鉤與框架主筋彎扣焊接連接，錨桿本身的接長采用螺栓搭接。

2.2.4 客土噴播植草護(hù)坡及TBS植被護(hù)坡綠化

對于有綠化要求的穩(wěn)定巖石邊坡，可采用客土噴播植草護(hù)坡及TBS植被護(hù)坡綠化技術(shù)。客土噴播特別適用于風(fēng)化巖、土壤較少的軟巖及土壤硬度較大的土壤邊坡。對于坡度大、石質(zhì)成片的坡面可借鑒錨桿鋼筋噴錨的工藝，通過打錨桿、掛鍍鋅鐵網(wǎng)后再噴播，同樣可以達(dá)到綠化美化的目的。

TBS植被護(hù)坡綠化主要是針對巖石邊坡的邊坡防護(hù)和植被恢復(fù)開發(fā)的一項新技術(shù)，它不僅具有護(hù)坡功能，而且具有改善環(huán)境和景觀功能。其施工流程如下：施工－鋪網(wǎng)－底基層施工－路面基層噴射－養(yǎng)護(hù)。使用手動和反鏟挖掘機(jī)清除地層表面雜物及松動巖石，確保地層表面干凈且完整，以利于植物的生長。鋪網(wǎng)作業(yè)中，使用直徑為3 mm、鋪網(wǎng)直徑為50 mm的鋪網(wǎng)作為材料保證。在施工時，首先對底層基底施工，然后對表層基底施工，在底層基底施工過程中，使用含有綠色種子的TBS基質(zhì)，并通過土壤噴霧機(jī)噴霧。總噴霧厚度為10 cm，其中子層厚度為8 cm，種子層厚度為3 cm。在施工過程中，要將基質(zhì)和種子均勻混合，使用噴涂機(jī)從正面對坡體基材噴涂，確保噴霧寬度與噴霧厚度基本一致。基質(zhì)與水的比例要合理，既可以防止噴霧過程中管道堵塞，也有助于種子吸收適量的水分并保持膨脹狀態(tài)，確保基層平整且具有良好的透明度和節(jié)水性，促進(jìn)植物的生長和根系發(fā)育。

2.3 土質(zhì)邊坡三維網(wǎng)植草防護(hù)

三維網(wǎng)植草防護(hù)適用于挖方土質(zhì)邊坡段落，當(dāng)H≤2 m時，不需設(shè)置三維網(wǎng)；路塹邊坡坡比緩于1∶0.75，高度H≤12 m的穩(wěn)定土質(zhì)邊坡，當(dāng)H≤3 m時，不需設(shè)置三維網(wǎng)。噴播植草護(hù)坡施工順序：整平坡面—坡面澆濕—掛網(wǎng)固定—噴播植草—覆膜養(yǎng)護(hù)。三維網(wǎng)分三層式三維網(wǎng)，底層為一層，網(wǎng)包兩層，原材料為聚乙烯；厚度12 mm，質(zhì)控抗拉強(qiáng)度≥1.4 kN/m，單位質(zhì)量≥240 g/m，幅寬2 m。掛三維網(wǎng)挖溝植草每11.25 m為一個沉降段，該處三維網(wǎng)不需要搭接，但兩邊需加密U形釘固定；除沉降段分界處外，每幅三維網(wǎng)用土工繩縫合搭接，搭接寬度為15 cm。

3 實(shí)例論證分析

3.1 工程概況

工程位于貴州黔東南地區(qū)，所在地地勢陡峭，高邊坡較多，涉及的高邊坡長度較長，高度較高，開挖面積較大。該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石種類多樣，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，同時降雨量較大，水土流失嚴(yán)重，對邊坡的穩(wěn)定性影響較大。根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計要求，采用該文設(shè)計的開挖方法對高邊坡進(jìn)行施工，施工完成后在工程中隨機(jī)選取3個觀測點(diǎn)并評估施工質(zhì)量，3個觀測點(diǎn)分別位于道路的中間部位和兩側(cè)部位，埋深控制在0.5 m以內(nèi)。

3.2 施工結(jié)果

為了確保公路高邊坡工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，對上述觀測點(diǎn)分別進(jìn)行5次沉降位移觀測，沉降測試結(jié)果如表2所示。

由表2可知，觀測點(diǎn)達(dá)到的最大沉降量為1.25 cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于施工要求的5 cm范圍，說明該工程施工效果較好，成孔質(zhì)量較好，滿足設(shè)計要求，證明了該施工技術(shù)的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語

通過對山區(qū)公路高邊坡開挖與防護(hù)設(shè)計的深入研究，增強(qiáng)了對邊坡穩(wěn)定性的理解，提出一些實(shí)用的設(shè)計和防護(hù)措施。這項研究強(qiáng)調(diào)了綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境、工程因素的重要性，同時，也揭示了進(jìn)一步研究和改進(jìn)的必要性。

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