山區(qū)公路邊坡防護技術(shù)探究

薛方，邊艷妮

(中交第二公路工程局有限公司，陜西西安710065)

山區(qū)公路邊坡防護技術(shù)探究

薛方，邊艷妮

(中交第二公路工程局有限公司，陜西西安710065)

主要分析總結(jié)了邊坡失穩(wěn)破壞的類型，影響邊坡失穩(wěn)的因素及山區(qū)公路常用的邊坡防護形式。結(jié)合貴州某高速公路邊坡防護設(shè)計、施工過程中及通車后邊坡的穩(wěn)定情況，對山區(qū)公路邊坡工程防護技術(shù)提出一些意見和建議。

山區(qū)公路;邊坡防護;失穩(wěn)破壞;防護技術(shù)

1 影響邊坡失穩(wěn)的因素

(1)巖土的性質(zhì)，巖體結(jié)構(gòu)。邊坡松散、巖體破碎、節(jié)理發(fā)育，存在軟弱夾層，在風化及外界作用下，邊坡易發(fā)生破壞。

(2)山區(qū)公路邊坡在暴雨或連續(xù)降雨的作用下。雨水滲入邊坡使巖土體質(zhì)量增加，同時使邊坡中孔隙水壓力升高，水的下滲對邊坡產(chǎn)生動水壓力作用，邊坡下滑力增加，穩(wěn)定性降低。同時水的作用使土體抗剪強度降低，抗滑力減少，穩(wěn)定性降低。

(3)邊坡設(shè)計時，未預(yù)留足夠的安全度，邊坡設(shè)計過陡，防護過弱;設(shè)計時地勘不準確，在邊坡開挖時未對邊坡進行動態(tài)設(shè)計，導致邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。

(4)邊坡開挖后未及時進行支擋防護，導致邊坡裸露的時間過長，在風化作用下，再加上可能的暴雨等雨水作用，導致邊坡失穩(wěn)。

(5)邊坡開挖時施工方法不對，在雨季進行土質(zhì)邊坡開挖，或者巖質(zhì)邊坡爆破工藝不對，使邊坡大范圍內(nèi)出現(xiàn)松動、裂縫等對原有邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的不利影響。

2 山區(qū)公路邊坡的防護形式

(1)噴播植草防護。是將草種、木纖維、保水劑、粘合劑、肥料、染色劑等與水的混合物通過專用噴播機噴射到預(yù)定區(qū)域建植草坪的高效綠化技術(shù)。是一種高速度、高質(zhì)量和現(xiàn)代化的綠化技術(shù)。一般適用于高度小于5 m的土質(zhì)路塹邊坡，邊坡高度大于3 m時需鋪設(shè)三維網(wǎng)。三維網(wǎng)是以熱塑性樹脂為原料，經(jīng)擠出、拉伸等工序形成相互纏繞，在節(jié)點上相互熔合，底部為高模量基礎(chǔ)層的三維立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)墊。其基礎(chǔ)層和網(wǎng)包層均為雙層，基礎(chǔ)層和網(wǎng)包層網(wǎng)格間經(jīng)緯線交錯排布粘結(jié)，形成立體拱形隆起的三維結(jié)構(gòu)，質(zhì)地疏松、柔韌，使網(wǎng)具有合適的高度和空間，可以充填儲存泥土和砂粒，因而具有抗水沖刷、固土蓄水、阻風滯水等特殊功能。噴播植草防護由于經(jīng)濟、快速及良好的邊坡綠化防護效果目前在山區(qū)公路邊坡防護中大量采用。

(2)噴混掛網(wǎng)植草護坡。是用鍍鋅鐵絲將縱橫向鋼筋框條、鍍鋅鐵絲網(wǎng)綁扎在一起，利用長1～2 m左右的鋼筋錨桿進行錨固，在表面噴射厚2 cm的含草籽的綠化基材混合物，鋼筋框條一般為2 m×2 m。一般適用于邊坡穩(wěn)定、沖刷輕微，坡率緩于1∶0.5的巖質(zhì)邊坡。在公路邊坡表面形成一層固結(jié)力很強的封閉層，防止邊坡進一步風化破碎而產(chǎn)生碎落破壞。噴混掛網(wǎng)植草護坡由于施工方便、經(jīng)濟、后期養(yǎng)護方便且有一定的綠化作用在公路邊坡防護中得到較廣的應(yīng)用。

(3)漿砌片石防護。這是圬工防護中采用最多的一種形式。山區(qū)公路中采用的包括漿砌片石護坡、護面墻、路塹墻。護坡適用于坡率緩于1∶1的穩(wěn)定邊坡，可防止雨水沖刷破壞坡面，漿砌片石一般厚約0.25～0.4 m。護面墻和路塹墻均為在挖方邊坡的表面砌筑一定厚度的漿砌片石對坡面進行防護。護面墻適用于邊坡巖土體較破碎或巖質(zhì)較軟弱的挖方邊坡，護面墻只是封閉坡面，在坡腳引導行車視線，而不受墻后土壓力作用。路塹墻除了有護面墻的防護作用外，最主要的作用是穩(wěn)定邊坡，承受墻后土壓力，故路塹墻適用于邊坡穩(wěn)定性不好的挖方路段，截面尺寸較護面墻大。漿砌片石防護需每隔2～3 m梅花狀布置泄水孔，每隔10～15 m設(shè)置沉降縫。由于漿砌片石防護施工工藝簡單，山區(qū)可以就地取材，因此，在山區(qū)公路邊坡防護中應(yīng)用廣。但由于其為全圬工防護，視覺及景觀效果較差，在應(yīng)用中有衰減趨勢。

(4)漿砌片石骨架植草護坡。是采用漿砌片石在坡面上形成框架，在骨架中采用鋪草皮、土工格室、三維植被網(wǎng)、植生帶、噴播植草等方式形成的一種護坡技術(shù)。根據(jù)骨架形狀可分為拱形、人字形、矩形、菱形、窗口形等。適用于邊坡坡率緩于1∶1的穩(wěn)定軟巖及土質(zhì)挖方邊坡。由于其在滿足坡面防護的情況下與綠色防護相結(jié)合，有效的降低了工程造價，減少了坡面荷載，美化了環(huán)境，在山區(qū)公路邊坡防護中得到了越來越廣的應(yīng)用。

(5)錨桿框架梁或錨索框架梁防護。在邊坡上現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架或預(yù)制件鋪設(shè)于坡面形成框架，在框架內(nèi)回填客土并采取措施使客土固定于框架內(nèi)，然后在框架內(nèi)植草以達護坡綠化的目的。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性情況，在框架交點處設(shè)置錨桿或者錨索穩(wěn)固邊坡，錨桿和錨索的長度根據(jù)邊坡穩(wěn)定確定?？蚣芰阂话銥?～4.5 m的矩形，框架截面尺寸為30～50 cm。但由于造價相對較高，一般適用于穩(wěn)定性較差且難以綠化的高陡巖質(zhì)邊坡或貧瘠的土坡。

(6)柔性防護系統(tǒng)。是以鋼絲繩網(wǎng)為主要特征構(gòu)件，以覆蓋(主動防護系統(tǒng))和攔截(被動防護系統(tǒng))兩種基本形式來防止各類坡面地質(zhì)災(zāi)害和落石、墜物等危害的柔性安全防護系統(tǒng)。該防護系統(tǒng)具有防護強度高、柔性大、安裝方便等優(yōu)點，可伏貼或設(shè)置于任何地形，解決了傳統(tǒng)邊坡防護對地形嚴格要求的難題。由于其防護系統(tǒng)目前已經(jīng)標準化、系統(tǒng)化，施工快速且利于環(huán)保，目前在山區(qū)邊坡防護中得到廣泛應(yīng)用。主動防護系統(tǒng)主要用于覆蓋有潛在危巖落石的坡面，且可與單點錨索或錨桿結(jié)合用于加固不穩(wěn)的的破碎巖質(zhì)邊坡。被動防護系統(tǒng)主要設(shè)置于邊坡上方以攔截其上方的滾落石，以保證下方公路行車安全。

3 山區(qū)公路邊坡的防護設(shè)計

3.1 工程概況

某高速公路位于貴州省某山區(qū)，路線長約31 km，扣除橋隧后路基長度約15 km。沿線地質(zhì)條件非常復雜，地形較為陡峭，地形起伏變化較大，山坡植被較為發(fā)育，沿線場區(qū)內(nèi)有低中山溶蝕沖溝地貌，局部有跨越溶蝕山坡。地形總體上有“V”字形和“U”字形兩種。

沿線場區(qū)內(nèi)的地層從地表到地底主要分第四系殘坡積層、耕植土層、強風化巖層和中風化巖層。第四系覆蓋土層主要為耕植土、粘性土，一般厚度較小，大部呈硬塑狀，整層土質(zhì)松軟;耕植土結(jié)構(gòu)較為松散，一般厚度較小;強風化巖組成主要有砂巖、頁巖、板巖、灰?guī)r、白云巖等，一般厚度較大，風化程度較強烈，巖體較為破碎，且?guī)r石風化不均勻。強風化巖主要呈半巖半土狀、碎石夾土狀，強度及穩(wěn)定性一般;中風化巖一般節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)較硬，穩(wěn)定性較好。

3.2 邊坡防護設(shè)計

(1)一般土質(zhì)邊坡或強風化巖石邊坡高度H≤5 m路段采用三維網(wǎng)噴播植草灌防護。

(2)邊坡高度＞5 m、坡率緩于1∶1的土質(zhì)挖方或強風化巖石挖方，采用漿砌片石菱形網(wǎng)格，漿砌片石拱形骨架防護。

(3)巖石破碎的白云巖、灰?guī)r及頁巖邊坡，采用錨桿框架植草，框架立面尺寸為3.0×2.5 m，橫縱梁交叉處采用φ32的9 m錨桿，框架內(nèi)采用三維網(wǎng)植草。當坡率陡于1∶0.75時，框架內(nèi)可采用植生袋培土綠化。

(4)部分風化嚴重泥巖、粉砂巖邊坡坡面受雨水沖刷后易發(fā)生坍塌，對該類巖土體組成的邊坡采用方圓形窗式護面墻防護。

(5)穩(wěn)定的硬質(zhì)巖石邊坡采用攀爬植物綠化，部分段落若巖石完整，可直接裸露，或掛主動防護網(wǎng)或者噴混掛網(wǎng)防護。

(6)路基開挖深度較小且地面自然坡度較陡，緩坡開挖可能造成較大的山體開挖擾動且路基邊坡整體穩(wěn)定性較好時，采用設(shè)置一級路塹擋土墻收坡。

3.3 邊坡施工過程中及通車后的穩(wěn)定情況

該高速公路施工過程約2年多，由于貴州雨季長，開挖過程中邊坡裸露未及時進行防護加固等，共4段高邊坡在開挖過程中發(fā)生不同程度的滑坡。在施工過程中針對邊坡滑坡情況，采用卸載、增設(shè)排水管、注漿、增設(shè)抗滑擋土墻、增設(shè)抗滑樁等措施進行處理，邊坡采用邊開挖邊加固防護的措施，高邊坡在后期的穩(wěn)定性監(jiān)測中變形較小，均表現(xiàn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)滑塌跡象。

邊坡高度在8～20 m的一般邊坡，在開挖及防護施工過程中均表現(xiàn)穩(wěn)定，在通車半年后由于連續(xù)降雨和暴雨持續(xù)作用下，共15段一般邊坡出現(xiàn)不同程度的塌方。塌方邊坡一般為土質(zhì)或很破碎的巖質(zhì)邊坡，原設(shè)計邊坡為1∶0.75～1∶1，邊坡防護形式為拱形骨架植草防護、噴播植草防護、噴混掛網(wǎng)植草防護。治理時將原邊坡放緩，坡率采用1∶1～1∶1.5，邊坡防護采用漿砌片石滿砌護坡，坡腳增設(shè)小擋墻做基礎(chǔ)或窗式護面墻并在坡腳砌小擋墻的形式。治理后的邊坡經(jīng)歷一個雨季后穩(wěn)定性較好。

4 結(jié)語

山區(qū)公路邊坡防護形式應(yīng)結(jié)合當?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、氣候、水文等綜合選擇，采用工程防護和植物防護的形式，但不能一味追求綠化環(huán)保而忽視邊坡穩(wěn)定情況，尤其是在雨水較多的山區(qū)。邊坡設(shè)計時高邊坡應(yīng)逐段設(shè)計，對于一般邊坡也應(yīng)給予一定的重視，不能均按一般原則進行設(shè)計，邊坡應(yīng)結(jié)合開挖暴露的地質(zhì)情況采用動態(tài)設(shè)計。

［1］周德培，張俊云.植被護坡工程技術(shù)［M］.人民交通出版社，2003.

［2］尹文鋒，陳長勝.山區(qū)公路邊坡防護技術(shù)研究［M］.人民長江，2011.

［3］鄧學鈞.路基路面工程［M］.北京:中國交通出版社，2009.

U417.1

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2016－04－11