高邊坡防護(hù)技術(shù)在廣西某改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

秦瑩瑩

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

廣西屬于喀斯特地貌區(qū)，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，在道路建設(shè)中不可避免會(huì)存在各種復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的路塹高邊坡工程。盡管當(dāng)前應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的高邊坡防護(hù)技術(shù)種類(lèi)繁多，但針對(duì)更復(fù)雜地質(zhì)狀態(tài)下的高邊坡防護(hù)的技術(shù)目前仍未形成足以通用的系統(tǒng)[1-3]?；诠こ虒?shí)際，本文分析了工程段內(nèi)高邊坡防護(hù)工程涉及的相關(guān)要素，提出了一個(gè)適用于本工程段邊坡防護(hù)的技術(shù)方案，并將該方案成功應(yīng)用于邊坡施工，工程段中其他類(lèi)似地質(zhì)條件下的邊坡防護(hù)施工也成功應(yīng)用了該防護(hù)方案，證明該方案具有通用性，也為邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)和施工積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 高邊坡概況

高邊坡位于廣西某高速公路改擴(kuò)建段，其路塹最大挖高38.60～57.60 m(坡率

初定為1∶1.25)，不同程度地分布于各工程段內(nèi)道路沿線(xiàn)。

工程段內(nèi)為剝蝕侵蝕丘陵地貌，地形起伏較大，地面高程118～185 m，自然坡角20°～45°，地表植被較為發(fā)育，自然斜坡較穩(wěn)定。地層主要由第四系殘坡積層(覆蓋層，厚3.00～25.70 m，多為Ⅲ級(jí)硬土)及二疊系下統(tǒng)硅質(zhì)巖、泥巖(基巖，厚6.60～31.80 m，分全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化二層，各為Ⅲ級(jí)硬土和Ⅳ軟石)組成。工程段地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)勘察和調(diào)查未發(fā)現(xiàn)明顯地表水和地下水。

按初定1∶1.25坡率開(kāi)挖后，邊坡土體主要由殘坡積土層及強(qiáng)風(fēng)化巖組成，屬土巖混合邊坡。對(duì)大多數(shù)開(kāi)挖后新的路基邊坡橫斷面進(jìn)行穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)可知，正常工況下各邊坡安全系數(shù)值為1.41～1.54，大于允許值1.3，屬于穩(wěn)定狀態(tài)；非正常工況下各邊坡安全系數(shù)值為1.05～1.09，小于允許值1.3，屬于失穩(wěn)狀態(tài)。

2 高邊坡防護(hù)技術(shù)方案選擇

工程段內(nèi)多處高邊坡級(jí)數(shù)較高，地質(zhì)情況復(fù)雜，施工難度大、危險(xiǎn)性高，故在防護(hù)方案的選擇上，必須以技術(shù)可行、保障安全為前提。由此，高邊坡所采用的防護(hù)技術(shù)既需滿(mǎn)足邊坡穩(wěn)定性要求，又需配備一定安全措施以保障所實(shí)施施工技術(shù)的安全性。

2.1 技術(shù)方案的選定

工程段內(nèi)的高邊坡級(jí)數(shù)較高(4～6級(jí))，且地質(zhì)復(fù)雜多樣，某些土質(zhì)多含硅質(zhì)巖砂性顆粒，透水能力強(qiáng)，土質(zhì)粘合性較差，斜坡表面隔水效果差，易受雨水沖刷邊坡，造成斜坡松動(dòng)甚至塌方。保證高邊坡施工的安全和施工質(zhì)量是本工程建設(shè)中的關(guān)鍵點(diǎn)。原則上，只要滿(mǎn)足力學(xué)平衡條件，采用不同的防護(hù)形式及其組合的邊坡，既保證了邊坡穩(wěn)定和安全，又提高了邊坡美觀感觀效果。結(jié)合理正赤平投影分析和邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，考慮山體高度及工程費(fèi)用等因素，針對(duì)本工程段邊坡防護(hù)方案的確定，建議進(jìn)一步放緩邊坡，采取錨桿(索)格梁(骨架防護(hù))+厚層基材噴薄植草防護(hù)，并完善邊坡上、中、下部位防排水設(shè)施。具體防護(hù)方案為：以開(kāi)挖后的邊坡土質(zhì)情況及各個(gè)位置受到的邊坡推力等因素為考慮，相對(duì)整個(gè)邊坡段，土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性最差的邊坡段采用錨索格梁支護(hù)；土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性一般的邊坡段采取錨桿格梁防護(hù)；土質(zhì)和坡體穩(wěn)定性良好、且考慮美觀作用因素的邊坡(主要是最上一級(jí)邊坡)可采用拱形骨架支護(hù)；防護(hù)內(nèi)進(jìn)行綠化等措施。

2.2 安全技術(shù)措施

如何安全、高效地進(jìn)行高邊坡施工，成了高邊坡施工的關(guān)鍵。通常，除人為管理措施外，及時(shí)對(duì)坡面噴漿和增大分級(jí)平臺(tái)寬度的措施可從技術(shù)上保證施工安全性。

(1)坡面進(jìn)行臨時(shí)噴射砂漿處理。由于邊坡開(kāi)挖、坡腳卸荷后巖層面上應(yīng)力集中，易沿層面發(fā)生順層滑坡。該段邊坡為松散坡積裙堆積體，在降雨過(guò)程中雨水易滲入堆積體，軟化巖土并降低其強(qiáng)度，發(fā)生滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加大。因此在防護(hù)施工前，應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行預(yù)噴涂砂漿處理，可防止因雨水滲入土內(nèi)或沖刷邊坡，保證高邊坡施工安全。

(2)增大分級(jí)平臺(tái)寬度。由于邊坡級(jí)數(shù)過(guò)高，且某些區(qū)域土質(zhì)含較多砂性顆粒，土質(zhì)較松散，土質(zhì)間的摩擦因數(shù)較低，故坡度過(guò)陡易引起邊坡塌方。分級(jí)平臺(tái)擴(kuò)寬后，可降低坡度、減小上一級(jí)對(duì)下一級(jí)邊坡的豎向土壓力，保證邊坡能在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行施工。

3 高邊坡防護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用

通過(guò)上述研究與分析，本工程范圍內(nèi)K38+250～580段右側(cè)6級(jí)高邊坡防護(hù)施工應(yīng)用如下設(shè)計(jì)方案：第1級(jí)邊坡采用錨索格梁支護(hù)，2～5級(jí)邊坡采取錨桿格梁防護(hù)，第6級(jí)邊坡采用拱形骨架支護(hù)，格梁(骨架)內(nèi)進(jìn)行綠化施工。本節(jié)就K38+250～580段右側(cè)高邊坡防護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行研究和介紹。

3.1 錨索格梁施工

施工準(zhǔn)備階段中，應(yīng)自行檢查工作條件，確認(rèn)坡面的平整度，缺失的坡面應(yīng)以片石混凝土或砂漿找平，使得后道施工工序——混凝土澆筑的格梁底平順。

3.1.1 測(cè)量定位

測(cè)量人員應(yīng)按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求將孔位定位于作業(yè)面上，孔位誤差需控制在±50 mm范圍內(nèi)，隨后由另一組測(cè)量人員復(fù)核定位情況。

3.1.2 鉆孔

孔洞直徑為φ150 mm，鉆孔方式采用潛孔鉆作業(yè)。在搭設(shè)好的腳手架平臺(tái)固定和準(zhǔn)確就位好后鉆機(jī)即可進(jìn)行干鉆。鉆機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程隨時(shí)收集好鉆進(jìn)速度、壓力和其他應(yīng)記錄的情況。鉆孔完畢后使用空壓機(jī)氣槍將孔內(nèi)余土吹除干凈。驗(yàn)收合格后即可視為孔洞成型。

3.1.3 錨索安裝及注漿

本工程段錨索材料選用的是高強(qiáng)度、低松弛度預(yù)應(yīng)力普通鋼絞線(xiàn)，其構(gòu)造形式均為4φj15.24。錨索設(shè)置于格梁節(jié)點(diǎn)處和格梁縱向的中間部位，第1級(jí)邊坡均布3排。鋼束安裝前，由管理人員核驗(yàn)材料外觀(如順直度、雜質(zhì)、損傷等)和對(duì)應(yīng)孔位編號(hào)；隨后人工將錨索體伸入干凈的孔位內(nèi)，量測(cè)好孔內(nèi)外索體長(zhǎng)度，如長(zhǎng)度不符合預(yù)先根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)定的要求則及時(shí)進(jìn)行處置。

注漿時(shí)須確保均勻送漿，且漿液飽滿(mǎn)，注漿壓力≥0.5 MPa(注漿材料為M30水泥砂漿)。

3.1.4 格梁制作

格梁制作施工工藝流程應(yīng)既嚴(yán)格又獨(dú)立：測(cè)量放樣→基槽開(kāi)挖→鋼筋和模板安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)?？v、橫格梁采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土材料，混凝土強(qiáng)度≥C30，橫斷面尺寸采用60×40 cm，寬面貼坡。一般來(lái)說(shuō)，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得隨意中斷，格梁制作也應(yīng)如此。對(duì)土層及全～強(qiáng)風(fēng)化巖組成的邊坡，格梁應(yīng)嵌入邊坡坡體0.2 m。

3.1.5 錨索張拉及固定

預(yù)應(yīng)力錨索張拉時(shí)施加的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)大于設(shè)計(jì)值的0.1倍，依次按錨索長(zhǎng)度中長(zhǎng)、短(或上下)的次序分兩次進(jìn)行張拉，每次張拉值為總應(yīng)力值的1/2，每次張拉應(yīng)分級(jí)、分次進(jìn)行。需要注意的是，需待M30砂漿及格梁C30混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后方可進(jìn)行張拉。張拉到預(yù)定目標(biāo)值后應(yīng)立即鎖定，機(jī)械切除多余鋼絞線(xiàn)，最后使用C30混凝土封閉。

3.2 錨桿格梁施工

錨桿格梁施工與錨索格梁施工在施工工藝上大體相同，區(qū)別在于錨桿(錨索)安裝、注漿等工序。

本工程中，選用長(zhǎng)度為9 m、直徑φ28 mm的螺紋鋼筋制作成錨桿主筋。為保證錨桿居中固定于孔位，需將φ6.5 mm的定位鋼筋對(duì)中支架與主筋焊接成一體；相鄰倆對(duì)中支架需設(shè)置在相互垂直的平面內(nèi)以保證錨桿混凝土保護(hù)層。先在孔內(nèi)放置鋼筋和軟管，再進(jìn)行注漿，注漿壓強(qiáng)≥0.2 MPa；注漿滿(mǎn)后，用封堵材料將孔堵住。

區(qū)別于錨索材料，因錨桿使用主材非預(yù)應(yīng)力筋，所以錨桿施工也沒(méi)有預(yù)應(yīng)力張拉工序，僅需要按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求抽查進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以確認(rèn)錨桿抗拉拔能力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)值。

3.3 拱形骨架施工

拱形骨架漿砌片石護(hù)坡施工技術(shù)簡(jiǎn)單、易行，其施工工藝中部分工序與錨桿(索)格梁護(hù)坡施工工藝相同，區(qū)別在于片石骨架砌筑和預(yù)制塊鋪砌。

由于后期骨架內(nèi)一般都會(huì)進(jìn)行綠化培土，為此，坡面內(nèi)可適當(dāng)超挖一定深度，但對(duì)于坡面的殘缺部位，需結(jié)合坡率開(kāi)挖臺(tái)階后分層填筑、整平，使之平順。片石砌筑應(yīng)注意保持線(xiàn)型平順、美觀，并與綠化坡面緊貼。砌筑完成后應(yīng)灑水養(yǎng)生7 d，并避免對(duì)邊坡的擾動(dòng)。最后，安裝擋水塊。擋水塊采用C20混凝土在指定場(chǎng)地內(nèi)配備定型模板以便批量生產(chǎn)，裝運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后組織平行作業(yè)，最終完成拱形骨架護(hù)坡的施工。

3.4 坡面綠化施工

結(jié)合地區(qū)氣候和土質(zhì)情況，本項(xiàng)目邊坡綠化方式均采用噴播草灌籽。常規(guī)機(jī)械噴播草灌籽工序有：施工準(zhǔn)備→草籽選購(gòu)→機(jī)械作業(yè)→無(wú)紡布覆蓋→水肥施作→管養(yǎng)。主要要求是：

(1)草籽的選擇借鑒了附近區(qū)域成功工程案例驗(yàn)證，并經(jīng)三方現(xiàn)場(chǎng)最終簽認(rèn)。

(2)現(xiàn)場(chǎng)采用液壓噴播植草機(jī)進(jìn)行作業(yè)，其施工過(guò)程安全、成果有效。

(3)噴播作業(yè)完畢后，使用無(wú)紡布對(duì)邊坡格梁、骨架內(nèi)土質(zhì)區(qū)域進(jìn)行全覆蓋是必不可少的環(huán)節(jié)。

(4)選用了本工程上常用的混合肥料，并與梁架內(nèi)表土拌合而成。

(5)日常管養(yǎng)工作應(yīng)持續(xù)直至質(zhì)保期結(jié)束，工作內(nèi)容不僅限于人工清除雜草、修剪、補(bǔ)種，追加水肥、安全防護(hù)等。

3.5 邊坡安全施工

為使錨索、錨桿和骨架防護(hù)的施工安全進(jìn)行，邊坡坡體穩(wěn)定、安全是前提條件。理論上使用的防護(hù)措施與邊坡推力作用能使得邊坡整體達(dá)到力學(xué)平衡進(jìn)而保持穩(wěn)定和安全，但使用一些相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)保障安全仍舊必不可少。

(1)臨時(shí)噴漿和增大分級(jí)平臺(tái)寬度。根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求，作業(yè)人員在進(jìn)行防護(hù)施工前對(duì)坡體表面進(jìn)行了噴射砂漿處理，固化了邊坡表層堆積體(軟弱巖層)，抵抗了地表水的滲入，增大了施工安全性。邊坡分級(jí)平臺(tái)的寬度由原來(lái)初定的2.4 m擴(kuò)寬為4 m，有效地減小上一級(jí)對(duì)下一級(jí)豎向土壓力，一定程度上也保證了邊坡能在穩(wěn)定狀態(tài)下實(shí)施防護(hù)工程。

(2)測(cè)量與監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)坡體變形值(地表和地下位移)和錨孔預(yù)應(yīng)力值所構(gòu)成曲線(xiàn)斜率變化情況來(lái)推斷坡體的穩(wěn)定狀態(tài)，指導(dǎo)工程安全施工，進(jìn)而驗(yàn)證邊坡施工效果。施工期間，施工方設(shè)置(埋置)了標(biāo)樁、直尺和測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)坡體地表裂縫發(fā)展和土體位移，判斷邊坡變形發(fā)展趨勢(shì)。施工期間每周測(cè)一次，如工期加快或降雨數(shù)量和強(qiáng)度增加，則監(jiān)測(cè)頻度相應(yīng)增加。竣工后監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間則相應(yīng)減少。根據(jù)實(shí)施的測(cè)量與檢測(cè)，數(shù)據(jù)分析結(jié)果有效地指導(dǎo)了邊坡安全施工。

4 應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

(1)在施工前應(yīng)首先建立質(zhì)量和安全管理體系，及時(shí)投入相關(guān)費(fèi)用，并加強(qiáng)施工質(zhì)量和安全技術(shù)交底。

(2)錨索孔深，外露、錨固長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況確定；錨索(桿)安裝完畢后，需及時(shí)對(duì)端頭進(jìn)行封閉，否則易被銹蝕。

(3)嚴(yán)格各類(lèi)原材料的進(jìn)場(chǎng)檢查(檢驗(yàn))，特別是預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、水泥、鋼筋等原材料。

(4)加強(qiáng)邊坡施工期間的測(cè)量與監(jiān)測(cè)，坡體位移有變則立即停工并加密監(jiān)測(cè)次數(shù)，確認(rèn)危險(xiǎn)隱患排除后方可繼續(xù)施工。

(5)依據(jù)圖紙和地形，盡早完成防排水系統(tǒng)，降低甚至消除邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

(6)在邊坡地形和地質(zhì)差異較大處，宜設(shè)置沉降縫，以滿(mǎn)足骨架熱脹冷縮需要。

5 結(jié)語(yǔ)

以上述選定的防護(hù)技術(shù)方案為參考，錨索格梁、錨桿格梁、拱形骨架和綠化的邊坡防護(hù)措施均單獨(dú)或以組合方式不同程度地應(yīng)用在了本工程段范圍內(nèi)所有高邊坡施工中，較好較快地完成了工程施工任務(wù)。通過(guò)實(shí)施本工程，獲得如下成果：

(1)本工程范圍內(nèi)邊坡高度、土質(zhì)及推力等因路基各橫斷面挖深不同而異，因此各段邊坡可根據(jù)開(kāi)挖后各分級(jí)土質(zhì)等情況靈活選用錨索格梁、錨桿格梁或拱形骨架等防護(hù)方案。

(2)盡管在工程造價(jià)上錨桿和錨索方案有所區(qū)別，但選取具體的防護(hù)方案時(shí)需以邊坡穩(wěn)定及人員、設(shè)備和材料等安全為考慮前提。

(3)于本工程段內(nèi)通用的邊坡防護(hù)方案得以順利應(yīng)用主要得益于本工程段內(nèi)具有共性的地質(zhì)、構(gòu)造、坡率、地形和地貌等作用因素，當(dāng)作用因素不同時(shí)，該通用方案不一定通用。