關(guān)于對(duì)高速公路邊坡防護(hù)治理的研究

張軍州

［廣東省核工業(yè)地質(zhì)局輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)中心（廣東核力工程勘察院），廣東廣州 510800］

0 引言

在高速公路建設(shè)過程中，受地形地貌、地層巖性等因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)高填方、深路塹路段。為提升高速公路路基、路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，確保車輛的通行質(zhì)量，需要對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行防護(hù)與治理，以防止滑坡、坍塌等病害的發(fā)生。這一過程中，要結(jié)合高速公路的地質(zhì)、巖層、巖土性質(zhì)等情況，采取合理、可行的防護(hù)治理措施，在確保邊坡安全性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。

1 高速公路邊坡病害原因與防護(hù)治理的作用

1.1 病害原因分析

導(dǎo)致高速公路邊坡失穩(wěn)破壞的原因主要有自然、人為兩種因素，尤其在一些丘陵山區(qū)地帶，邊坡失穩(wěn)問題時(shí)有發(fā)生?？傮w而言，出現(xiàn)邊坡病害的原因主要集中在以下兩個(gè)方面：①對(duì)于邊坡防護(hù)措施的應(yīng)用缺乏合理性。現(xiàn)階段，在開展高速公路高邊坡防護(hù)工作時(shí)，主要采用的方式是護(hù)面墻、擋土墻以及截水排水工程。在具體設(shè)計(jì)、施工期間，所使用的材料、技術(shù)過于簡(jiǎn)單，使得防護(hù)工程與措施無法發(fā)揮作用。例如，所使用的砌筑材料強(qiáng)度達(dá)不到要求，或者是采用的擋土墻結(jié)構(gòu)不合理，都將導(dǎo)致邊坡病害的發(fā)生。②高速公路的邊坡設(shè)計(jì)不合理[1]。隨著國(guó)內(nèi)交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)高速公路的建設(shè)里程快速增長(zhǎng)，建設(shè)速度越來越快。部分設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)深路塹、高填方邊坡的設(shè)計(jì)引起重視，設(shè)計(jì)過程中，沒有針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地形地勢(shì)、巖土狀況做出分析，如此一來便導(dǎo)致邊坡設(shè)計(jì)缺乏合理性。此外，一些設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，過分關(guān)注路塹邊坡自身的施工問題，僅僅從邊坡的高度、坡度、寬度等方面做出分析，沒有考慮實(shí)際的排水、氣候、環(huán)境等因素，因而導(dǎo)致邊坡設(shè)計(jì)不合理，甚至?xí)茐闹車纳鷳B(tài)環(huán)境。

1.2 防護(hù)治理的重要作用與意義

邊坡是高速公路的重要組成部分，無論是路堤還是路塹結(jié)構(gòu)，其填筑、開挖過程受到現(xiàn)場(chǎng)地形地勢(shì)、巖石性質(zhì)以及土質(zhì)狀況等諸多因素的影響，且高速公路設(shè)計(jì)過程中，容易出現(xiàn)高填方或深挖路塹結(jié)構(gòu)。因此做好邊坡防護(hù)治理具有重要的意義：首先，邊坡的穩(wěn)定效果對(duì)于高速公路的安全指數(shù)有著重要的影響。一旦路塹、路堤邊坡存在安全隱患，勢(shì)必會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性，甚至?xí)绊戃囕v的通行安全。通過做好邊坡防護(hù)，能夠有效防止崩塌、土體滑動(dòng)、石塊墜落等問題的發(fā)生，進(jìn)而確保車輛的通行安全。其次，邊坡工程施工期間，涉及大量土石開挖、填筑工程，進(jìn)而對(duì)附近的環(huán)境造成破壞，引發(fā)水土失衡等問題。通過做好邊坡防護(hù)治理，盡量減少工程建設(shè)期間對(duì)周圍環(huán)境的破壞，這對(duì)于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作有著極為重要的意義[2]。

2 高速公路邊坡防護(hù)治理要點(diǎn)與技術(shù)分析

2.1 擋土墻技術(shù)

當(dāng)前，邊坡防護(hù)治理工作中常見的擋土墻類型主要有重力式、懸臂式、扶壁式等形式。①重力式擋土墻防護(hù)（圖1）主要依靠墻體自身重力平衡土壓力，進(jìn)而提高邊坡的穩(wěn)定性。在適用性方面，重力式擋土墻主要適用于一些小型的挖、填方邊坡，能夠有效避免邊坡滑動(dòng)問題。此外，在一些非飽和土路基地段或土質(zhì)邊坡路段，也可以使用重力式擋土墻進(jìn)行防護(hù)。②懸臂式擋墻的主要結(jié)構(gòu)包括力臂、趾板、踵板等部分。相比于重力式擋土墻，懸臂式擋土墻主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此，在受力方面得到了顯著的改善，能夠抵抗土體的傾覆、滑移作用。在高速公路的一些高填方邊坡地段，這一結(jié)構(gòu)形式有著廣泛的應(yīng)用。此外，在一些軟弱的邊坡中，也會(huì)用到懸臂式擋土墻防護(hù)技術(shù)[3]。③扶壁式擋土墻的結(jié)構(gòu)類型主要由立板、趾板、踵板、扶壁等部分組成，屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一種。由于扶壁式擋土墻在斷面形式、尺寸大小方面相比其他擋土墻有了較多的改善，因而能夠有效抵抗土體的傾覆、滑移作用。如果邊坡采用高填方施工形式，且填方高度在6~12 m，可采用扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。除此之外，在一些非飽和土、軟弱土地段，也可采用該類型的防護(hù)措施。

圖1 重力式擋土墻防護(hù)

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)

高速公路邊坡施工期間，將預(yù)應(yīng)力錨索插入到邊坡巖土層中，可以起到防護(hù)加固的作用。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)根據(jù)錨索的上、下作用順序，將上層的土壓力轉(zhuǎn)移到表層的混凝土框架上，以達(dá)到加固治理的目的。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的計(jì)算與設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)邊坡巖體的實(shí)際情況進(jìn)行分析，合理計(jì)算摩阻力、抗滑力以及正壓力等參數(shù)。邊坡施工期間，需要使用預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)，在此過程中要結(jié)合使用的材料，合理確定錨索的剛度、強(qiáng)度等參數(shù)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索制作完成之后，施工人員要結(jié)合施工進(jìn)度，將錨索材料完好地放入預(yù)先鉆好的錨孔之中。并防止出現(xiàn)錨索生銹、錨孔坍塌等問題[4]。在進(jìn)行錨索的投放期間，應(yīng)當(dāng)保證錨索的順直狀態(tài)，不能產(chǎn)生彎曲、斷裂等各類問題。同時(shí)，要防止錨索與孔壁之間出現(xiàn)嚴(yán)重摩擦，以此提高波紋管、鋼絞線等材料的受力性能。

2.3 錨桿防護(hù)加固技術(shù)

采用錨桿防護(hù)（圖2）加固技術(shù)，首先，需要借助錨桿的懸吊作用。錨桿在穿越軟弱松動(dòng)的巖土體之后，將其有效地錨固在相對(duì)穩(wěn)定的巖土上，可以提供一定的拉力作用，防止表層的巖土體發(fā)生滑移、塌落。其次，技術(shù)的應(yīng)用還具有擠壓加固的作用。錨桿在受力之后，會(huì)在附近區(qū)域形成壓縮區(qū)。對(duì)錨桿排列方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與設(shè)計(jì)，使得相鄰的錨桿結(jié)構(gòu)所形成的壓縮區(qū)具有良好的重疊效果，進(jìn)而增強(qiáng)邊坡的整體性能，提高邊坡結(jié)構(gòu)的承載能力。設(shè)計(jì)施工期間，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下4個(gè)方面要素：①合理選擇錨桿的長(zhǎng)度?？梢愿鶕?jù)懸吊作用進(jìn)行錨固長(zhǎng)度、加固長(zhǎng)度等參數(shù)的計(jì)算。②在計(jì)算錨固長(zhǎng)度時(shí)，要確保破錨桿結(jié)構(gòu)能夠錨入穩(wěn)定的地層中，計(jì)算時(shí)可以采用經(jīng)驗(yàn)法確定[5]。③要確保錨固方式與錨桿直徑之間有著良好的適配效果，在設(shè)計(jì)施工時(shí)，還要考慮砂漿與錨桿之間的粘結(jié)力。④為增強(qiáng)錨桿的錨固效果，可以進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)。在開展噴射混凝土之前，可以采用錨桿的拉力計(jì)、扭力矩扳手等工具，對(duì)拉拔力進(jìn)行測(cè)定。其中，檢測(cè)數(shù)量應(yīng)當(dāng)按照每30～50 m進(jìn)行一組測(cè)試，或者是每300根錨桿選取一組進(jìn)行測(cè)試。

圖2 錨桿防護(hù)

2.4 排水工程

高速公路邊坡防護(hù)工作要做好排水工程。排水工程可細(xì)分為兩種方式：地表排水工程與地下排水工程。地表排水工程可以有效防止邊坡出現(xiàn)滑移、沖溝或坍塌等病害。一般來說，可以通過修建截水溝（圖3）、平臺(tái)溝以及排水邊溝等工程排除地表水。同時(shí)，也可以修建急流槽、跌水等排水設(shè)施來確保排水速度。在一些排水不暢的地段，可以采用截水溝、平臺(tái)溝等排水措施，還要新建一些護(hù)面墻，并采用植草等方式進(jìn)行坡面保護(hù)，避免雨水滲入邊坡結(jié)構(gòu)中。需要注意的是，如果發(fā)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)存在較多的地表裂縫，或者現(xiàn)場(chǎng)土體較為松散，施工期間要對(duì)土體進(jìn)行夯實(shí)，以減少雨水下滲，提高邊坡的穩(wěn)定性。而地下排水工程的目的是及時(shí)排除地下水，避免發(fā)生滑坡。地下排水主要采用的是泄水管、設(shè)置深層透水孔等方式。

圖3 截水溝

2.5 植被護(hù)坡技術(shù)

2.5.1 框架植草護(hù)坡技術(shù)

在進(jìn)行土質(zhì)開挖邊坡的防護(hù)治理時(shí)，可采用框架植草防護(hù)技術(shù)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的制作方法有很多，較為常見的是錨桿框架護(hù)坡，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)框架形狀做出調(diào)整，例如，可以采用正方形、六邊形、拱形等形狀。施工時(shí)，在灌注混凝土之后便可形成框架結(jié)構(gòu)，通過在框架內(nèi)填充人工改良的土體，并播撒適宜當(dāng)?shù)貧夂虻牟莘N，以達(dá)到護(hù)坡的效果。巖質(zhì)邊坡也可以使用框架植草護(hù)坡技術(shù)，但使用時(shí)要保證坡比小于1:0.75?？蚣苤膊葑o(hù)坡技術(shù)如圖4所示。

圖4 框架植草護(hù)坡技術(shù)

2.5.2 生態(tài)混凝土技術(shù)

生態(tài)混凝土技術(shù)主要包括3個(gè)部分：①多孔混凝土；②適宜的填充材料；③表層土。多孔混凝土主要由粗骨料、水泥以及細(xì)骨料等材料混合配制而成。表層土用于植被種植，為提高植被的成活率，需要使用高爐爐渣、硅灰等材料，對(duì)土體的酸堿性進(jìn)行調(diào)整[6]。多孔混凝土材料主要起到骨架作用，并將骨架固定在巖面上。填充材料和表層土要具有良好的保水性能，且其中含有較多的肥料和有機(jī)質(zhì)。

2.5.3 厚層基材噴射技術(shù)

厚層基材噴射技術(shù)主要應(yīng)用于坡比不超過1:0.3的邊坡防護(hù)治理工作中，該技術(shù)主要由錨桿、固定網(wǎng)提供加固作用，需要結(jié)合邊坡實(shí)際情況，對(duì)具體材料做出調(diào)整。基材（基質(zhì)）混合物主要由綠化基材、植壤土組成，同時(shí)還要添加一定量的纖維材料。該技術(shù)施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，并且造價(jià)成本較低，后期管理工作難度較小，因此，在目前的邊坡防護(hù)治理工作中應(yīng)用較為廣泛。

2.6 施工注意事項(xiàng)

（1）施工前如果發(fā)現(xiàn)邊坡存在坍塌的危險(xiǎn)，要對(duì)其進(jìn)行晾曬，以減少含水率對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

（2）如果邊坡使用人工修整坡面的方式，要合理把控開挖的尺寸，盡量減少土方的開挖量。

（3）在進(jìn)行塌方土體的修整工作期間，應(yīng)當(dāng)按照從上到下、分級(jí)開挖的原則進(jìn)行施工。

（4）施工期間要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，合理選擇防護(hù)、加固、治理措施與技術(shù)，以提高邊坡的穩(wěn)定性。

（5）施工期間要合理安排取、棄土場(chǎng)，盡可能減少對(duì)周圍環(huán)境的破壞。

3 結(jié)語(yǔ)

在開展高速公路邊坡防護(hù)治理時(shí)，要結(jié)合實(shí)際工程狀況，對(duì)邊坡坡度、高度、地質(zhì)條件、地層巖性等情況進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，采用合理、可行的防護(hù)治理措施，并綜合考慮施工難度、造價(jià)等因素，做好邊坡治理工作。