公路高切坡施工過程及防治技術(shù)

馮明義

(信陽(yáng)市平橋區(qū)公路管理局，河南 信陽(yáng) 464100)

隨著公路工程建設(shè)活動(dòng)加快,由于地形條件的局限性,工程中難免遇到許多高切坡問題,甚至因高切坡失穩(wěn)而造成安全事故,所以高切坡的防治是關(guān)系到工程建設(shè)順利推進(jìn)、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。而其安全狀態(tài)又同高切坡防治技術(shù)的使用及施工過程直接相關(guān)，公路高切坡施工、運(yùn)營(yíng)期的安全又有賴于施工過程的控制和防治技術(shù)的選擇,鑒于此,本文對(duì)施工過程控制和防治技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)、適用性等進(jìn)行初步探討。

1 高切坡施工過程

高切坡施工過程對(duì)坡體穩(wěn)定、施工安全、支護(hù)效果等有著重要影響,總體而言其施工過程可歸結(jié)為“挖”“、擋”“、護(hù)”“、排”4個(gè)部分,大切坡和“逆作法”兩種方式,以及“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),信息法施工”一個(gè)原則。

“挖”是指切坡過程,對(duì)完整巖質(zhì)邊坡,可按設(shè)計(jì)坡比一坡到底開挖。但在施工期穩(wěn)定性問題突出,易發(fā)生垮塌。為保證施工期安全,當(dāng)前應(yīng)用較多的是“逆作法”施工,其開挖過程同支護(hù)施作基本平行,開挖一級(jí)施作一級(jí),由坡頂直至設(shè)計(jì)坡底標(biāo)高。施工安全容易得到保證。“擋”、“護(hù)”“、排”分別指支擋結(jié)構(gòu)、邊坡防護(hù)工程和排水工程施作。通常在施工前要做好坡表、坡周邊的截排水工程,再行開挖;但在干旱地區(qū)也可同支護(hù)工程平行施工或最后施作。由于支護(hù)和排水技術(shù)多樣,工藝不一,具體施工過程將結(jié)合每類技術(shù)詳細(xì)介紹。

“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),信息法施工”是邊坡工程界公認(rèn)的基本原則。高切坡設(shè)計(jì)具有一定超前性和預(yù)設(shè)性,而高切坡施工過程是動(dòng)態(tài)的,坡體的應(yīng)力狀態(tài)和穩(wěn)定性程度也是動(dòng)態(tài)的,極易造成設(shè)計(jì)狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)開挖實(shí)際狀態(tài)的不一致,這是高切坡施工事故頻發(fā)的根本原因。所以必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不斷進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化的動(dòng)態(tài)過程,結(jié)合監(jiān)測(cè)資料,分析對(duì)比原設(shè)計(jì)參數(shù),即可鑒別和調(diào)整當(dāng)前設(shè)計(jì)和施工參數(shù),若不一致則必須變更設(shè)計(jì),再行施工。

2 高切坡防治技術(shù)體系

高切坡防治技術(shù)發(fā)展到今天,基本建立起了系統(tǒng)的防治技術(shù)體系,可以歸結(jié)為防護(hù)工程、支擋工程和排水工程3大方面。防護(hù)工程指切坡后邊坡整體穩(wěn)定性能夠得到保證。支擋工程指切坡后整體穩(wěn)定性得不到保證,需要對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù),設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)以保證邊坡在使用期的安全;排水工程是高切坡防治的重要分部工程之一,基本所有高切坡防治工程必須設(shè)置。通常以上3種防治子類也可結(jié)合使用,高切坡整個(gè)防治技術(shù)體系見圖2。

3 防護(hù)工程

防護(hù)工程特點(diǎn)在于高切坡自身整體穩(wěn)定沒有問題,僅需解決坡表局部失穩(wěn)、風(fēng)化剝蝕及綠化美化問題,通常和坡率法結(jié)合使用。防護(hù)工程包括噴射混凝土護(hù)面、捶面、護(hù)面墻、框格護(hù)坡、生物防護(hù)及其結(jié)合使用等。

3.1 生物防護(hù)工程

掛網(wǎng)植草法是目前使用最為廣泛的生態(tài)護(hù)坡形式,主要是通過在開挖的巖石邊坡表面上掛網(wǎng)形成基層附著層,再在其上栽種植被以達(dá)到生態(tài)的恢復(fù)。其施工過程為:開挖邊坡→清理并平整坡面→排水施工→基層處理→植被的播種(撒播、噴播)→植被的養(yǎng)護(hù)。根據(jù)掛網(wǎng)形式的不同,具體分為噴播植草、三維植被網(wǎng)護(hù)坡、挖溝植草護(hù)坡、土工格室護(hù)坡。這種方法的特點(diǎn)是適宜性比較強(qiáng),可以適用于陡坡甚至直立邊坡,工程措施相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.2 噴射混凝土護(hù)面

噴射混凝土是巖質(zhì)切坡使用較多的護(hù)坡形式,主要是在開挖的巖石邊坡表面上,噴射一層混凝土護(hù)面。其施工過程為:開挖邊坡→清理并平整坡面→排水施工→噴射混凝土施工→養(yǎng)護(hù)。根據(jù)噴射施工方法的不同,分為干噴、濕噴和潮噴。這種護(hù)坡方式的優(yōu)點(diǎn)在于施工簡(jiǎn)單、快捷,經(jīng)濟(jì)性較好。但其缺點(diǎn)也很突出,對(duì)景觀破壞大,而且耐久性差,使用期在5年左右。

3.3 捶面及護(hù)面墻

捶面是在邊坡表面使用石灰土、水泥土等混合材料護(hù)面,以達(dá)到抗風(fēng)化的目的;護(hù)面墻是在坡表砌筑塊石或預(yù)制構(gòu)件的面墻,其目的僅在于防止風(fēng)化和表層剝落。這兩類護(hù)坡形式在鐵路和公路沿線使用較多,其缺點(diǎn)同噴射混凝土護(hù)面一樣,景觀效應(yīng)差,且其中的捶面護(hù)坡耐久性有限。

4 支擋工程

4.1 預(yù)應(yīng)力錨固工程

預(yù)應(yīng)力錨固工程是采用預(yù)應(yīng)力錨桿 (索)加固邊坡的一種工程措施。但其施工過程技術(shù)要求較高,造價(jià)相對(duì)非預(yù)應(yīng)力錨固要高,且防腐和耐久問題一直是工程界關(guān)心和沒有完全解決的問題。通常采用“逆作法”施工,切坡分級(jí)高度通常為6～10 m,并設(shè)1～3 m寬度臺(tái)階,每開挖一級(jí)即施作一級(jí)錨固工程。錨索施工的具體過程如下:鉆孔→清孔→錨索制作安裝→注漿→錨索張拉錨固→封錨。另外為提供足夠大的錨固力和解決錨固段灌漿開裂造成的耐久問題,當(dāng)前已開發(fā)出了拉力分散型、壓力分散型和擴(kuò)大端等多種新類型,在錨固機(jī)理、錨固形式、防腐措施、錨桿桿材開發(fā)等方面的研究比較集中。

4.2 樁板結(jié)構(gòu)體系

樁板結(jié)構(gòu)體系在邊坡工程中使用非常廣泛,。其中鋼筋混凝土樁可單獨(dú)使用。為防止樁間巖土風(fēng)化流失,也可在樁間設(shè)置連續(xù)、簡(jiǎn)支的擋板,擋板材質(zhì)可以是鋼筋混凝土、砌石或噴射混凝土等。樁板體系使用靈活,在條件適宜時(shí)還可以結(jié)合錨索、錨桿使用,形成錨固樁體系。樁板結(jié)構(gòu)施工過程通常為:切坡→開挖樁孔→清孔→綁扎或吊裝鋼筋籠→灌注混凝土→擋板施作→養(yǎng)護(hù)。在開挖施工期巖體穩(wěn)定性不能得到滿足時(shí)也可先施作樁,待樁達(dá)到一定強(qiáng)度后再行開挖施工;擋板若現(xiàn)澆則通常和樁體一起澆注;若設(shè)計(jì)錨固系統(tǒng),則需在樁體上預(yù)留錨孔,待樁達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行張拉和封錨步驟。

4.3 錨桿擋墻

錨桿擋墻是在高切坡防治中應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,通常包括面板、肋柱和錨桿3個(gè)基本部分。面板施作可現(xiàn)澆可噴射;肋柱可傾斜可豎直,可在坡表開槽澆注,也可在面板外側(cè)立模澆注;一般采用非預(yù)應(yīng)力錨桿,支點(diǎn)設(shè)于肋柱之上,錨固入穩(wěn)定巖層。錨桿擋墻設(shè)置靈活,可以分臺(tái)階設(shè)置,而且可以配合切坡過程進(jìn)行逆作法施工,施工技術(shù)簡(jiǎn)單,施工期安全容易保證,且較經(jīng)濟(jì)。其典型施工過程為:第一級(jí)坡體開挖→清坡→施作錨孔→錨桿制作、安裝→錨孔注漿→面板鋼筋制作、安裝→肋柱開槽或立?！姘搴屠咧炷翝沧ⅰB(yǎng)護(hù),隨后進(jìn)行下一級(jí)切坡施工。

總之，每種措施均有自己適宜的使用范圍和特點(diǎn),而且仍然處在飛速更新和發(fā)展之中。

5 排水工程

排水工程是高切坡防治相對(duì)比較獨(dú)立的一個(gè)分部工程,通常包括坡體排水工程和坡面排水工程。由于水是切坡穩(wěn)定的一個(gè)重要影響因素,所以一般高切坡防治工程均須設(shè)置排水工程。坡面排水工程一般包括人工修筑或開挖的坡表排水溝、截水溝。排水溝通常設(shè)置于坡面、邊坡臺(tái)階處,以順暢匯集和排除坡面水體;截水溝設(shè)置于高切坡周界以外,以攔截和排除流向高切坡范圍的坡表水體。所有溝渠可以圬工砌筑。地表排水工程的施工通常安排在主體防治工程施工前,以保證施工期降雨等不會(huì)帶來嚴(yán)重影響。坡體排水工程可引排坡體內(nèi)部地下水體,以增進(jìn)高切坡穩(wěn)定性。通常通過鉆孔施作排水孔、管體系,主要適用于地下水豐富的地層。在不透水巖層中,通常僅需在坡表附近設(shè)置淺孔排水管,以排除坡表附近滲水,消減支擋結(jié)構(gòu)背后入滲水體影響。

6 結(jié)語

在高切坡施工過程和防治技術(shù)方面,盡管新材料、新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn),但高切坡不乏失穩(wěn)實(shí)例的現(xiàn)實(shí)說明,如何確保施工過程及工后安全,如何保證防治結(jié)構(gòu)的有效合理、施工過程的優(yōu)化等,有賴于在高切坡破壞機(jī)理、高切坡巖土安全理論、高切坡穩(wěn)定壽命、高切坡監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)等方面的深入研究。

[1]賴勇，陳洪凱，張永興.高切坡施工過程及現(xiàn)代防治技術(shù)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007-10-15.

[2]李立群，張征文，彭以舟.路塹高邊坡施工安全標(biāo)準(zhǔn)化管理研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2008-07-15.