多雨山區(qū)路塹高邊坡防護(hù)技術(shù)研究

肖雪

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 研究背景

自1951年第一版《公路工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（草案）》頒發(fā)以來(lái)，我國(guó)公路開始逐漸擺脫完全借鑒國(guó)外技術(shù)的階段，發(fā)展日新月異，迄今建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度均已躍居世界前列。隨著物質(zhì)生活水平的逐漸提升，公路建設(shè)質(zhì)量也越來(lái)越受到人們關(guān)注。

在山區(qū)建設(shè)公路時(shí)，巨大的海拔差使得路塹高邊坡無(wú)可避免。路塹高邊坡一般是指土質(zhì)挖方邊坡高度大于20m 或者巖石挖方邊坡高度大于30m 的路塹邊坡。由于環(huán)境復(fù)雜，當(dāng)高邊坡巖質(zhì)較差或坡率較陡時(shí)，受外界環(huán)境、地質(zhì)條件、氣候等因素的影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)生崩解、坍塌、滑移等情況，引發(fā)一系列的安全事故。基于這類災(zāi)害的客觀性和危害性，為進(jìn)一步提升公路建設(shè)質(zhì)量，需要專門研究高邊坡防護(hù)技術(shù)。

為避免邊坡因遭受雨水沖刷發(fā)生災(zāi)害，往往會(huì)在邊坡設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮邊坡環(huán)境、地質(zhì)等基礎(chǔ)資料，選用植被護(hù)坡、改變受力、填土反壓等合理的邊坡防護(hù)方式，確保路基穩(wěn)定。

2 研究區(qū)概況

桂西北部大石山區(qū)主要以剝蝕中、低山及溶蝕峰林、盆地為主，巖溶區(qū)遍布，地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，高差大，山地、峰林、盆地相間分布，海拔在250～900m 之間。山間基巖出露，沿線山地坡殘積層較薄，溶蝕盆地坡殘積層稍厚。這一區(qū)域地層主要有第四系（Q）、三疊系（T）、二疊系（P）、石炭系（C），其中三疊系地層分布最廣，第四系次之。

區(qū)域位于中南亞熱帶之間的季風(fēng)氣候區(qū)，局部災(zāi)害天氣頻繁。受亞熱帶季風(fēng)性氣候影響，每年5～10月為雨季，雨季長(zhǎng)達(dá)6 個(gè)月，為高邊坡施工帶來(lái)了許多麻煩。

區(qū)域內(nèi)水資源較匱乏，地表水主要由地表徑流及大氣降水組成。降水時(shí)，雨水以面流形式匯集于溝谷，匯入河流或滲入基巖裂隙，匯水面積較大，水量與降雨量成正比。

區(qū)域內(nèi)最高邊坡高度85m，山體多陡峭，施工便道開挖方量大，靠山側(cè)開挖坡度陡，雨季施工存在安全隱患。

3 邊坡防護(hù)施工準(zhǔn)備

3.1 踏勘

在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需仔細(xì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解現(xiàn)場(chǎng)地下水位、地形地貌、土質(zhì)分層情況等，根據(jù)不同情況確定設(shè)計(jì)方案。如有特殊的地下設(shè)施，如文物、給排水管網(wǎng)、電纜線路等，應(yīng)詳細(xì)了解其埋深、走向、位置等，給予相應(yīng)保護(hù)或遷改措施。如有房屋、道路、河溝等，應(yīng)在施工前組織拆遷或改造，保障工程的順利開展。

3.2 施工便道布置

由于施工便道難以在規(guī)范允許坡度內(nèi)修筑至高邊坡的每一級(jí)臺(tái)階處，且“之”字形便道在轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎半徑多小于規(guī)定值。施工便道按三級(jí)設(shè)置，一級(jí)施工便道設(shè)于國(guó)省道引入線；二級(jí)施工便道設(shè)于駐地、各類場(chǎng)站、隧道口引入線；三級(jí)施工便道為施工主線和支線。

依據(jù)道路等級(jí)設(shè)置縱橫坡坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、路面材料和錯(cuò)車間距。施工便道經(jīng)過(guò)水溝地段，縱向設(shè)排水溝，埋置鋼筋混凝土圓管，確保排水暢通。

3.3 場(chǎng)地清理

在全面熟悉設(shè)計(jì)文件并通過(guò)測(cè)量對(duì)路基放樣后，進(jìn)行場(chǎng)地清理。用人工配合反鏟、裝載機(jī)挖裝，用自卸車運(yùn)輸，清除基底范圍內(nèi)覆蓋的植被、草皮、腐殖土及樹根等。當(dāng)?shù)孛孀匀粰M坡小于1∶5 時(shí)，清表完畢就可以進(jìn)行路基填筑；當(dāng)自然橫坡大于1∶5 時(shí)，要先在原地面開挖臺(tái)階，然后分層推平碾壓后進(jìn)行密實(shí)度測(cè)定，確保滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求后進(jìn)行排水施工。

3.4 截水溝、急流槽施工

對(duì)具備施工條件的部位，可以將臨時(shí)截水溝和永久截水溝結(jié)合起來(lái)；對(duì)不具備施工條件的部位，在永久截水溝外側(cè)先砌筑臨時(shí)排水溝，排水溝斷面大小與永久截水溝一致，斷面呈梯形，對(duì)邊坡長(zhǎng)度較長(zhǎng)或排水量較大的部位進(jìn)行硬化。在邊坡較陡地段的坡頂截水溝內(nèi)適當(dāng)設(shè)置一些踏步，便于養(yǎng)護(hù)。在挖方邊坡平臺(tái)上，根據(jù)邊坡防護(hù)類型和邊坡地質(zhì)設(shè)置平臺(tái)截水溝。

當(dāng)坡面路塹較陡時(shí)，需設(shè)置急流槽，出水部分需設(shè)置消力坎，在適當(dāng)位置設(shè)置變形縫并填塞瀝青油浸麻絲。按設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格控制跌水和急流槽的坡度，基槽有坑穴應(yīng)采用級(jí)配碎石或碎石土分層夯實(shí)至基槽地面，跌水和急流槽與路基邊溝高度和線形應(yīng)順接。

3.5 腳手架搭設(shè)

腳手架主要用于錨桿施工中。腳手架底部應(yīng)置于穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，并用錨桿將腳手架的立桿及橫桿都連接到邊坡的土體或巖體中。固定順坡面的斜桿搭設(shè)兩層，上部采用剪刀撐及短橫桿加以固定，確保腳手架穩(wěn)定。

3.6 路塹開挖

路塹開挖采用分段分層縱挖法，對(duì)土方、軟石、次堅(jiān)石等采用機(jī)械開挖。挖至上路床底面時(shí)，對(duì)土質(zhì)路塹測(cè)定CBR 值，對(duì)石質(zhì)路塹測(cè)定其回彈模量。開挖完成后，人工進(jìn)行邊坡修整。對(duì)不能用機(jī)械開挖的石方采用爆破施工，通過(guò)設(shè)計(jì)爆破參數(shù)嚴(yán)格控制坡面和坡率。

4 防護(hù)技術(shù)

防護(hù)工程與路基施工應(yīng)交叉進(jìn)行。在施工前做好協(xié)調(diào)安排，確保時(shí)間和工序安排的合理性，防止路基施工后未及時(shí)防護(hù)造成的重復(fù)施工，保證施工安全。如在雨季施工，應(yīng)盡量在不下雨的時(shí)段進(jìn)行，并將當(dāng)天施工完成的路段及時(shí)碾壓和整平。根據(jù)設(shè)計(jì)做好橫坡施工，避免雨水在路基長(zhǎng)時(shí)滯留，此外，還需及時(shí)清運(yùn)挖掉的土石方。

由于研究區(qū)為大石山區(qū)，植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)較為缺乏，因此選用掛網(wǎng)噴播、錨桿框格梁、路塹擋土墻三種防護(hù)技術(shù)。

4.1 掛網(wǎng)噴播施工

4.1.1 適用范圍

除組成材料為硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石和易風(fēng)化的硬質(zhì)巖石的邊坡以外，其余材質(zhì)邊坡都利于植物生長(zhǎng)，可以采用掛網(wǎng)噴播施工。

掛網(wǎng)材料一般分為兩種：一種是機(jī)械編織的蜂巢式菱形鐵絲網(wǎng)，另一種是高強(qiáng)度的塑性材料制成的土工網(wǎng)。坡面采用由種植混合基材層、錨桿、掛網(wǎng)組成的噴射種植混合基材灌草護(hù)坡。掛網(wǎng)噴播一般采用專用的噴射機(jī)，將草籽混合材料分層噴在掛網(wǎng)上。

掛網(wǎng)噴播主要采用植被護(hù)坡的方式進(jìn)行防護(hù)，技術(shù)成本低，生態(tài)性強(qiáng)，既可以保持水土，又可以美化邊坡。

4.1.2 施工工藝流程

掛網(wǎng)噴播的主要施工工藝流程為：清表并整平坡面—鉆孔—安裝錨桿—掛網(wǎng)—拌和草籽—噴播草籽—養(yǎng)護(hù)。

在清表并整平坡面時(shí)，要將坡面的碎石、草根、有害垃圾等清理干凈后，盡量整平坡面，為坡面和基材的良好結(jié)合做好鋪墊。

在鉆孔時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)的錨桿和泄水孔位置鉆孔，用鉆機(jī)垂直于坡面方向鉆孔，鉆孔完畢應(yīng)清孔。

在安裝錨桿時(shí)，采用水泥砂漿固定錨桿，用機(jī)器注入水泥砂漿并振搗密實(shí)，使水泥砂漿充盈鉆孔，錨桿裸露在坡面以外的部位需刷上防腐材料。

在掛網(wǎng)時(shí)，先在坡頂鋪設(shè)一排錨釘，將網(wǎng)掛入錨釘后，沿著坡面從上向下拉緊并設(shè)置植生板，用鐵絲或固定釘將掛網(wǎng)扎緊。

在拌和草籽時(shí)，把種植土、泥炭土、保水劑、黏合劑、復(fù)合肥及混合草籽等按設(shè)計(jì)比例拌和均勻。草籽混合料應(yīng)在需要使用時(shí)拌和，隨拌隨噴。

在噴播草籽時(shí)，把拌和均勻的草籽混合料倒入混凝土噴射機(jī)后分層噴射，一般分兩層或三層噴播，共噴播約10cm 厚。噴射應(yīng)盡可能垂直邊坡進(jìn)行，每層均勻噴播，防止漏噴。

在養(yǎng)護(hù)時(shí)，早期覆蓋無(wú)紡布養(yǎng)護(hù)，待草長(zhǎng)到3cm左右，撤去無(wú)紡布。保證坡面濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)一般采用霧化噴霧器灑水進(jìn)行，灑水時(shí)應(yīng)避免沖刷草籽混合料。在雨季，要經(jīng)常查看邊坡的完整性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修整。此外，還需根據(jù)草籽的特性和季節(jié)特點(diǎn)播撒不同的肥料。

4.2 錨桿框格梁施工

4.2.1 適用范圍

錨桿框格梁可用于土質(zhì)邊坡、破碎巖石邊坡的加固防護(hù)，除在完全松散地層、無(wú)自穩(wěn)能力地層、長(zhǎng)期受地下水或水汽侵蝕的滑坡體中需要與其他支檔結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用外，在許多地方都可以單獨(dú)使用。

錨桿框格梁是采用預(yù)應(yīng)力錨桿和框格梁兩種材料組合受力，當(dāng)不穩(wěn)定的邊坡坡面發(fā)生滑移時(shí)，錨桿由于受到拉應(yīng)力，將力傳遞到框格梁上，框格梁受力后，發(fā)揮作用箍住邊坡表層巖體，巖體受到支撐力成為承載體，減緩表層巖土的破壞和變形。

錨桿框格梁用改變受力的方式進(jìn)行防護(hù)，成本低，效果好，此外，材料運(yùn)輸方便，施工完畢還可以在框格梁中種草，改善土體支護(hù)條件。

4.2.2 施工工藝流程

錨桿框格梁的主要施工工藝流程為：場(chǎng)地清理—測(cè)量定位—鉆孔—錨桿安裝—注漿—錨桿試驗(yàn)—框格梁基礎(chǔ)開挖—鋼筋及模板安裝—混凝土澆筑及拆模養(yǎng)護(hù)—錨桿張拉及封錨。

在場(chǎng)地清理時(shí)，對(duì)開裂、松動(dòng)的危巖采用人工配合機(jī)械切割方法清除，及時(shí)清除堆積在腳手架附近的土石方，使施工面平整。

在測(cè)量定位時(shí)，按設(shè)計(jì)要求將錨桿孔位置準(zhǔn)確放線在坡面上。

在鉆孔時(shí)，在鉆孔位置鋪設(shè)腳手板，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求布置孔的位置、深度。應(yīng)根據(jù)不同的土質(zhì)層采用不同的鉆進(jìn)工具，鉆孔應(yīng)超鉆50cm 作為沉渣段，鉆進(jìn)達(dá)到固定深度后要繼續(xù)穩(wěn)鉆1～2min，鉆孔到位后用高壓風(fēng)清孔。

在錨桿安裝時(shí)，要確保鋼筋和錨桿符合設(shè)計(jì)要求。在插入錨桿時(shí)核定錨孔編號(hào)。插入錨桿后，用鋼尺測(cè)量錨桿的外露長(zhǎng)度，通過(guò)計(jì)算核定錨桿插入深度符合設(shè)計(jì)要求。選用高強(qiáng)度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并預(yù)留錨桿張拉長(zhǎng)度從張拉面起不小于1.2m，以確保錨桿與框格梁連接穩(wěn)定，安裝完畢要復(fù)查孔位和傾斜角。

在注漿時(shí)，在清孔排除積水、石粉和石渣后，將注漿管插入距孔底100mm 的位置，自上而下連續(xù)灌注，并隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。漿液應(yīng)在使用時(shí)拌制，注漿應(yīng)連續(xù)，注漿量和注漿壓力要滿足設(shè)計(jì)要求，待孔口漿液不斷溢出時(shí)停止注漿。在漿液初凝前要進(jìn)行二次注漿，注漿時(shí)做好相應(yīng)記錄。

在錨桿試驗(yàn)時(shí)，每種類型要選取不少于3% 且不少于3 根錨桿進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)抗拔力，抗拔力要符合設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)表1。

表1 錨桿設(shè)計(jì)抗拔力一覽表

在框格梁基礎(chǔ)開挖時(shí)，在框格梁起始兩端的坡腳、坡頂同一里程分別打入4 根鋼筋，在設(shè)計(jì)標(biāo)高的寬度上預(yù)留10cm。在挖出單根梁肋輪廓后，將預(yù)留間隙開挖到位后綁扎鋼筋?？蚋窳翰捎孟蓉Q梁后橫梁的順序，保證梁節(jié)點(diǎn)橫平豎直。在基礎(chǔ)開挖完畢后，澆筑混凝土，做好雨季混凝土施工的防護(hù)措施。

在鋼筋及模板安裝時(shí)，鋼筋接頭需錯(cuò)開，鋼筋綁扎完成后，要盡快澆筑混凝土。模板安裝前要打磨光滑平整，安裝時(shí)底部緊貼坡面防止跑漿。

在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)按坡腳到框架梁的順序施工。施工時(shí)，混凝土應(yīng)邊振搗邊澆筑，保證振搗密實(shí)。及時(shí)修整澆筑表面，澆筑應(yīng)分兩遍進(jìn)行，完成后進(jìn)行壓光處理。橫向框格梁每隔一段距離設(shè)一道貫通伸縮縫，縫中填塞瀝青油浸麻絲，待混凝土凝期達(dá)到要求后，進(jìn)行拆模養(yǎng)護(hù)。

在錨桿張拉及封錨中，待框格梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行錨桿張拉。在張拉過(guò)程中，記錄好相應(yīng)張拉參數(shù)，待抗拔力達(dá)到設(shè)計(jì)值的1.05～1.1 倍時(shí)鎖定，并進(jìn)行端頭切割和封錨。

4.3 路塹擋土墻施工

4.3.1 適用范圍

當(dāng)邊坡坡度較陡，多坍塌、破碎巖石或極易受到水流沖刷時(shí)，可采用路塹擋土墻防護(hù)。路塹擋土墻主要利用自身重力支撐邊坡坡面，防止邊坡失穩(wěn)。路塹擋土墻采用填土反壓的方式進(jìn)行防護(hù)，既可以減少防護(hù)施工的土地占用量，又可以減少填方使用量。

4.3.2 施工工藝流程

路塹擋土墻的主要施工工藝流程為：基礎(chǔ)開挖—模板安裝—片石混凝土澆筑—設(shè)置伸縮縫及防水—模板拆除—片石混凝土養(yǎng)護(hù)—墻背回填。

在基礎(chǔ)開挖時(shí)，應(yīng)分節(jié)跳槽開挖，避免超挖，路塹擋土墻基礎(chǔ)埋深不小于0.5m，墻端應(yīng)緊鄰路塹，擋土墻端部嵌入原地層。擋土墻基底縱坡應(yīng)小于或等于5%，當(dāng)坡度大于5%時(shí)，應(yīng)將擋土墻基底設(shè)置成臺(tái)階，以確保擋土墻基礎(chǔ)穩(wěn)固。

在模板安裝時(shí)，墻身模板采用鋼模板制作，側(cè)模用螺栓對(duì)拉定位，螺栓橫向及縱向間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。為保證位置正確，需在制作完成后檢查模板的平整度、垂直度及穩(wěn)定性。

在片石混凝土澆筑時(shí)，要提前確定澆筑間隔及澆筑順序，采用吊車配合料斗，從一端開始向另一端水平分層澆筑。在澆筑過(guò)程中，設(shè)專人巡視。澆筑完成后，及時(shí)修整澆筑表面。澆筑應(yīng)分兩遍進(jìn)行，完成后進(jìn)行壓光和拉毛處理。

在設(shè)置伸縮縫及防水時(shí)，需根據(jù)墻體材料、地質(zhì)條件、墻高設(shè)置伸縮縫。伸縮縫需整齊垂直，縫中填塞瀝青油浸麻絲，以滿足防水要求，同時(shí)設(shè)置泄水孔。

在模板拆除時(shí)，混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足相關(guān)要求，按立模順序逆向進(jìn)行拆除，拆除時(shí)要避免對(duì)混凝土造成傷害。

在片石混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，要重點(diǎn)監(jiān)控養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度等指標(biāo)，用灑水養(yǎng)護(hù)的方式進(jìn)行，保證混凝土表面處于持續(xù)濕潤(rùn)的狀態(tài)直至終凝，養(yǎng)護(hù)期間要對(duì)養(yǎng)護(hù)過(guò)程做詳細(xì)記錄。

在墻背回填時(shí)，采用碎石、礫石、粗砂等透水性好、抗剪強(qiáng)度較高的填料分層攤鋪和夯實(shí)，在離墻面小于1m 范圍應(yīng)采用小型夯實(shí)機(jī)具分層夯實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

植被護(hù)坡、改變受力、填土反壓是常見(jiàn)的三種邊坡防護(hù)方式，每種方式都對(duì)應(yīng)不同的防護(hù)技術(shù)。結(jié)合桂西北部大石山區(qū)特點(diǎn)，研究在多雨山區(qū)路塹高邊坡上常采用的掛網(wǎng)噴播、錨桿框格梁、路塹擋土墻三種邊坡防護(hù)技術(shù)。在實(shí)際施工中，這三種技術(shù)都具備可行性和實(shí)用性，可根據(jù)邊坡具體情況選用最佳的防護(hù)技術(shù)，保障邊坡的穩(wěn)定性與安全性，為公路運(yùn)營(yíng)安全提供有力保障。