市政道路高邊坡防護(hù)施工技術(shù)

石 偉

（湖南智謀規(guī)劃工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司,湖南 株洲 412000）

0 引言

市政道路工程項(xiàng)目中遇到高邊坡的施工情況非常多，邊坡防護(hù)作為這類型道路的重要施工內(nèi)容，對(duì)道路使用性能與壽命都有著直接的影響。在道路事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的今天，人們對(duì)市政道路的邊坡防護(hù)提出了越來越高的標(biāo)準(zhǔn)，但一些市政道路的邊坡防護(hù)存在問題，加劇了塌陷、裂變等問題的發(fā)生，影響了市政道路的正常使用。因此，各個(gè)市政道路項(xiàng)目實(shí)施中，需從根本上重視高邊坡防護(hù)，綜合考慮諸多因素，采取恰當(dāng)?shù)姆雷o(hù)工藝與技術(shù)，提升邊坡穩(wěn)定性、安全性。

1 市政道路高邊坡穩(wěn)定性的影響因素

1.1 高邊坡巖土自身特性

市政道路高邊坡施工中，涉及了邊坡防護(hù)、開挖等環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)的施工作業(yè)，都需要以邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全為目標(biāo)。但影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，如巖土特性，根據(jù)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，邊坡土質(zhì)情況對(duì)邊坡穩(wěn)定有一定影響，當(dāng)邊坡為砂土?xí)r，易發(fā)生流沙滑坡現(xiàn)象，相比較而言，黏性土的邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。一些道路工程的邊坡為巖質(zhì)地質(zhì)，這種邊坡條件較為復(fù)雜，特別是在巖石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、局部破裂或者存在軟弱層分布的情況下，巖石強(qiáng)度偏小，一旦受到了外部惡劣環(huán)境的干擾，無法保持穩(wěn)定與安全，容易使最弱連接界面損壞，有外界荷載作用時(shí)，巖石薄弱部位將發(fā)生連續(xù)破壞，在一些情況下甚至可能出現(xiàn)坍塌事故[1]。巖石紋理與抗剪強(qiáng)度同樣是影響邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，塊狀與反坡狀巖層的邊坡條件，穩(wěn)定性高，順坡狀巖層穩(wěn)定性差，剪切破壞的概率高。

1.2 場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造特性

高邊坡的穩(wěn)定性同樣受到場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造的影響，市政道路中的高邊坡，一些為自然形成，還有一些為路基開挖形成，如果為路基開挖形成的高邊坡，伴隨著開挖作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，邊坡的穩(wěn)定性大大降低，對(duì)于這類型高邊坡，地質(zhì)構(gòu)造是影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。地震或者其他震動(dòng)作用影響下，也會(huì)增大邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)，如果高邊坡現(xiàn)場(chǎng)或者周邊發(fā)生了地震災(zāi)害，其結(jié)構(gòu)完整性與穩(wěn)定性無法保持，在工程前期，需做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，掌握地質(zhì)情況，提前實(shí)施加固處理。

1.3 地下水分布特性

市政道路高邊坡中，地下水的分布同樣會(huì)影響邊坡結(jié)構(gòu)，地下水通過對(duì)巖土物理、力學(xué)性能的作用，最終作用于邊坡結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期的浸泡與侵蝕，導(dǎo)致邊坡強(qiáng)度降低、穩(wěn)定性變差。地下水位頻繁上升與下降的過程中，巖石的法向力、剪切力隨之變動(dòng)，對(duì)于巖土的脆弱面，變化明顯。當(dāng)邊坡巖土中分布有或大或小的裂縫時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，地下水的作用將使裂縫的寬度、長(zhǎng)度逐步增大。

2 市政道路高邊坡防護(hù)技術(shù)

2.1 錨桿施工

高邊坡的防護(hù)中，錨桿施工是較為常見的技術(shù)，利用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需在邊坡上鉆孔，為保障鉆孔施工效果，正式的錨桿作業(yè)之前，應(yīng)根據(jù)對(duì)邊坡實(shí)際情況的掌握，精準(zhǔn)定位錨桿位置，避免因?yàn)殄^桿位置不準(zhǔn)影響邊坡的防護(hù)效果。鉆孔處理中，需使用支架固定鉆孔設(shè)施，根據(jù)對(duì)邊坡周圍地質(zhì)情況的調(diào)查，選擇合適的鉆孔機(jī)械。鉆孔作業(yè)中密切關(guān)注孔內(nèi)碎屑的變化，一旦發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況不相符的情況，停止鉆孔，重新勘察現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件。鉆孔結(jié)束后吹干，避免鉆孔內(nèi)留存積水。對(duì)于鉆完的孔洞應(yīng)當(dāng)實(shí)施壓水試驗(yàn)，在全部的檢查工作結(jié)束且達(dá)到了要求后，將錨桿安插到鉆孔內(nèi)，開始灌漿作業(yè)[2]。灌漿作業(yè)先從孔底開始，以此將孔內(nèi)的空氣擠壓出。鉆孔外部的錨桿經(jīng)常存在銹蝕現(xiàn)象，需定期除銹。錨桿施工作業(yè)中，在坡面上增設(shè)格構(gòu)梁，保障坡面強(qiáng)度，但進(jìn)行格構(gòu)梁的布設(shè)時(shí)，要嚴(yán)格根據(jù)坡面情況采用正確的布設(shè)方式。錨桿施工流程如圖1所示。

圖1 錨桿施工流程

2.2 混凝土掛網(wǎng)噴射

高邊坡防護(hù)中，如果采用的是混凝土掛網(wǎng)噴射的方式，則需在邊坡上布設(shè)腳手架，腳手架的結(jié)構(gòu)抗拉性、表面平整性需滿足施工要求，確?，F(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)施工人員，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，提高掛網(wǎng)噴射施工的安全性。腳手架搭設(shè)好后，應(yīng)做好坡面清理，以保障坡面的整潔性、平整性，將鋼筋網(wǎng)掛設(shè)在坡面上，與錨桿焊接牢固，避免鋼筋網(wǎng)在坡面上出現(xiàn)位移現(xiàn)象。混凝土噴射環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)噴射間距的控制，把控好噴射壓力、噴射厚度，確保這些參數(shù)能完全與邊坡防護(hù)施工要求相一致。在參數(shù)符合要求后，即可進(jìn)入噴射施工環(huán)節(jié)。具體的噴射施工中，強(qiáng)化噴射順序管理，嚴(yán)禁中斷噴射，始終保持噴頭與坡面的垂直性。當(dāng)混凝土噴射作業(yè)結(jié)束，待其充分凝結(jié)，進(jìn)行第一次的噴水養(yǎng)護(hù)作業(yè)，噴水養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)做好對(duì)水壓的控制，水壓不能過高，一旦水壓過大，易破壞混凝土表層。如果噴水養(yǎng)護(hù)的過程中發(fā)現(xiàn)混凝土表面存在裂痕、脫落等質(zhì)量問題，立即安排有關(guān)人員處理，以保障混凝土表面的完整性。

3 工程概況

以某市政道路工程為例，此工程項(xiàng)目中，路塹邊坡表層、基座分別為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板狀頁巖，屬于順層高陡邊坡，巖層構(gòu)造、破碎巖體擠壓的雙重作用下，邊坡穩(wěn)定性不足。隨著路塹開挖施工作業(yè)的進(jìn)行及道路投入使用后的車輛荷載作用，不利結(jié)構(gòu)面在邊坡坡腳的應(yīng)力過度集中，再加上大氣降水，夏伏天基座的力學(xué)支撐無法維持原狀，引發(fā)了坡體失穩(wěn)、變形與破壞。為保障邊坡穩(wěn)定，綜合考慮邊坡類型、作用力情況、穩(wěn)定性，適用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)技術(shù)，其中，錨筋體為預(yù)應(yīng)力物粘接鋼絞線，錨固深度、錨固長(zhǎng)度、錨孔直徑與傾角分別為22~22.5 m、8 m、130 mm、20°[3]。為達(dá)到最佳的邊坡防護(hù)施工效果，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)按照鉆孔→清孔→鋼筋制作→安裝→錨墩現(xiàn)澆→錨孔灌漿→錨索張拉→鎖定→封錨的流程展開，不同流程之間應(yīng)保持高度的銜接性，上一流程按照規(guī)定完成并通過驗(yàn)收后，進(jìn)入下一流程。

4 市政道路高邊坡防護(hù)施工技術(shù)的施工要點(diǎn)

4.1 錨孔鉆造

鉆孔階段，為保障鉆孔符合施工要求，工程單位需安排相關(guān)人員進(jìn)入工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施測(cè)量，參考坡面測(cè)放孔位，做好鉆機(jī)的安裝作業(yè)，在鉆機(jī)安裝結(jié)束后，需對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行固定處理，否則，在后續(xù)鉆孔作業(yè)過程中，施工產(chǎn)生的作用力將會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)頻繁移動(dòng)，難以正常開展施工作業(yè)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的鉆機(jī)按照規(guī)定完成了安裝后，由專人根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，調(diào)整機(jī)位，確保進(jìn)入錨孔開鉆環(huán)節(jié)以后，橫向、縱向的孔位偏差均不超50 mm，高程偏差不超100 mm。正式的鉆進(jìn)作業(yè)開始之前，由專人負(fù)責(zé)鉆孔傾角和方位誤差的糾正與控制，配備地質(zhì)羅盤儀，正確操作儀器，得到可靠的測(cè)量結(jié)果。鉆孔時(shí)對(duì)鉆進(jìn)方法有要求，該項(xiàng)目中，為提高鉆進(jìn)安全，確保成孔質(zhì)量，應(yīng)用了無水風(fēng)壓淺孔沖擊回轉(zhuǎn)工藝，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，分布有不良地段，鉆進(jìn)遇到不良地質(zhì)時(shí)，在原先的鉆進(jìn)方案下，調(diào)整風(fēng)壓，適當(dāng)降低風(fēng)壓，來回多次活動(dòng)鉆桿；軟塑層、松散層的鉆進(jìn)作業(yè)中，適合選擇跟管鉆進(jìn)工藝[4]。當(dāng)鉆孔作業(yè)中遇到坍孔問題，立即停止鉆孔作業(yè)，采用灌漿固壁的處理方式，當(dāng)砂漿初凝以后重新掃孔并鉆進(jìn)。鉆孔作業(yè)結(jié)束之后，借助高壓空氣，清理孔底沉渣、粘滯水體，風(fēng)壓應(yīng)當(dāng)保持在0.2~0.4 MPa之間。

4.2 錨索編束

此工程項(xiàng)目的邊坡防護(hù)為預(yù)應(yīng)力錨索框架梁，防護(hù)效果與工藝應(yīng)用、材料規(guī)格與性能都有著直接的關(guān)系，按照防護(hù)要求，對(duì)比了市場(chǎng)上的同類型材料，選擇的錨索為3索φ15.24 mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，這一材料的強(qiáng)度偏高，能在邊坡防護(hù)中發(fā)揮材料性能優(yōu)勢(shì)。錨索編束是重要步驟，與錨索防護(hù)作用有關(guān)，編束之前，全部的鋼絞線均應(yīng)順直，不得有扭曲、彎曲現(xiàn)象，將這些鋼絞線在現(xiàn)場(chǎng)排列好。錨索制作環(huán)節(jié)，按照前期的設(shè)計(jì)要求，注意制作細(xì)節(jié)的把關(guān)，加強(qiáng)參數(shù)控制，提升制作的質(zhì)量水平，針對(duì)制作時(shí)的錨索截取，配備切割機(jī)完成，下料長(zhǎng)度為錨固段、自由段、1.5 m外露張拉端的總和。鋼絞線的除銹工作也極為重要，將鋼絞線上的全部銹蝕清除干凈后，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)組合鐵皮導(dǎo)向帽、擴(kuò)張環(huán)、緊固環(huán)、注漿管，在這些不同要素之間建立連接關(guān)系。錨索自由段上要涂刷一定的除銹涂料，外套波紋管的內(nèi)部，注滿黃油，外部纏繞工程膠布，保持兩端封閉處理的效果[5]。

4.3 錨索安裝

實(shí)施錨索安裝作業(yè)之前，有關(guān)施工人員要對(duì)錨索編號(hào)與孔位情況進(jìn)行一一核對(duì)，確保二者一致，隨后通過人工與機(jī)械相互配合的方式，將錨索平緩順推至孔中。錨索安裝中出現(xiàn)擠壓、彎曲或者扭轉(zhuǎn)的概率較高，為減少這些問題的出現(xiàn)，一切的操作均應(yīng)按照規(guī)定展開，確保錨索與錨孔的入孔傾角、方位保持一致，控制偏差。錨筋體的入孔長(zhǎng)度也是錨索安裝中需關(guān)注的重點(diǎn)方面，這一參數(shù)需與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相等或者適當(dāng)超出一部分，但與孔底的距離不得大于20 cm。

4.4 承壓板及錨墩制作

錨索預(yù)應(yīng)力張拉施工中，承壓板是支撐受載體，在此市政道路的高邊坡施工中，錨墩由C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成，背部尺寸、厚度封閉為1.0 m×1.0 m、0.2 m。錨索孔為鋼套管，直徑130 mm、長(zhǎng)50 cm，插入孔內(nèi)深度20 cm。錨墩制作時(shí)，預(yù)先制好的錨墩鋼筋籠焊接于套筒上，張拉固定錨墊板平焊于鋼筋籠上，將張拉固定錨墊板與固定墊板之間垂直焊接，二者的中心要完全一致。錨墩導(dǎo)向管上需焊接兩根特定型號(hào)的鐵管，此鐵管在后續(xù)的施工作業(yè)中，可作為二次進(jìn)漿管與排氣管的預(yù)埋管使用。

4.5 錨孔灌注

此工程現(xiàn)場(chǎng)的施工條件特殊，受此條件的影響，注漿泵與錨固孔之間的距離非常遠(yuǎn)。注漿設(shè)備采用的是擠壓式灰漿泵，此設(shè)備在注漿時(shí)的最大注漿壓力為2.0 MPa。在進(jìn)行錨固段的灌漿作業(yè)時(shí)，使用M40水泥砂漿，漿液水灰比、灰砂漿比分別為0.45∶1、1∶1，注漿壓力保持在0.6~0.8 MPa之間。錨孔灌漿作業(yè)中，為保障灌漿施工達(dá)到最佳效果，采用孔底返漿注漿法，當(dāng)錨孔孔口溢出漿液以后，停止注漿作業(yè)，水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到了5.0 MPa時(shí)，如果錨固體內(nèi)未充滿密實(shí)，需實(shí)施孔口補(bǔ)漿作業(yè)。

4.6 錨索張拉

當(dāng)錨墩混凝土的強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上且達(dá)到了設(shè)計(jì)28 d的強(qiáng)度時(shí)，即可進(jìn)入錨索張拉施工環(huán)節(jié)。結(jié)合對(duì)此工程的施工要求分析，張拉控制應(yīng)力為380 kN，正式的錨索張拉作業(yè)開始之前，標(biāo)定千斤頂，得到千斤頂拉力、油壓表壓強(qiáng)之間所對(duì)應(yīng)的張拉方程式，通過已知量、未知量的綜合判定，計(jì)算荷載變化情況下張拉油表讀數(shù)的變動(dòng)。張拉操作應(yīng)規(guī)范，按以下要求展開：

（1）錨斜托臺(tái)座承壓面，需強(qiáng)化平整度控制與調(diào)節(jié)，承壓面與錨筋軸線垂直。

（2）張拉實(shí)施前，率先開展預(yù)張拉，取10%~20%倍設(shè)計(jì)張拉值，實(shí)施1到2次預(yù)張拉，借由張拉使錨固體不同部分緊密接觸，張拉時(shí)的鋼絞線應(yīng)保持平直。

（3）錨具安裝與錨墊板、千斤頂密貼對(duì)中，千斤頂軸線、錨孔與錨索的軸線處于同一直線，不僅要承載均勻且需同軸。

（4）對(duì)于同一級(jí)邊坡錨索，在張拉施工中需堅(jiān)持先左右后中間、先上下后中間、先對(duì)角后中間的順序。

（5）邊坡錨固工程中，針對(duì)工程孔的張拉作業(yè)，最好采用超張拉方法，在超張拉過程中，超張拉力應(yīng)為設(shè)計(jì)拉力值的1.1倍，鎖定荷載分5次實(shí)施，分別為25%、50%、75%、100%、110%。在每一級(jí)的荷載施加以后，需保持至少10 min以上的穩(wěn)定觀測(cè)時(shí)間。當(dāng)錨索鎖定48 h后，一旦發(fā)現(xiàn)存在應(yīng)力松弛的情況，則要補(bǔ)償張拉。

4.7 錨索鎖定

錨索張拉設(shè)定到達(dá)最大張拉荷載值的情況下，此時(shí)應(yīng)保持10~15 min的持荷時(shí)間，隨后再進(jìn)入卸荷環(huán)節(jié)實(shí)施鎖定，在鎖定作業(yè)環(huán)節(jié)需配備專有型號(hào)的錨具、鋼墊板，以使得錨固處理取得最佳效果。

4.8 錨孔封錨

錨筋鎖定以后，利用有關(guān)機(jī)械將多余出露的錨筋切割下來，錨筋的外露長(zhǎng)度一般保持在5~10 cm之間，用水泥凈漿注滿錨墊板與錨頭各個(gè)部分的空隙，與錨梁采用同標(biāo)號(hào)的混凝土實(shí)施封頭，避免鋼筋銹蝕。

5 結(jié)束語

總之，市政道路的邊坡防護(hù)對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量的影響巨大，施工單位在市政道路項(xiàng)目的實(shí)施中，需格外重視邊坡防護(hù)，分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，從影響因素出發(fā)，制定更有針對(duì)性的防護(hù)施工方案。未來的各個(gè)市政道路項(xiàng)目實(shí)施中，要加大邊坡防護(hù)方面的技術(shù)創(chuàng)新，靈活應(yīng)用綠化防護(hù)、護(hù)面墻防護(hù)、混凝土預(yù)制塊防護(hù)、砌片防護(hù)、土工布防護(hù)等技術(shù)，保障邊坡性能，延長(zhǎng)道路使用壽命。