公路路塹邊坡防護(hù)技術(shù)研究

羅海松

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511400）

1 引言

公路路塹開挖完成后，需要對(duì)路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)排水設(shè)計(jì)，尤其是高陡路塹邊坡，由于坡腳處需要較大的抗滑力才能保證邊坡穩(wěn)定。當(dāng)路塹邊坡處于臨界失穩(wěn)破壞狀態(tài)時(shí)，必須采取相應(yīng)的工程手段對(duì)其進(jìn)行加固處理，以保證路基和施工人員安全。

在對(duì)路塹邊坡進(jìn)行加固時(shí)，可根據(jù)邊坡所處的狀態(tài)進(jìn)行削坡、壓腳，在坡面和坡腳采取防水排水設(shè)計(jì)、設(shè)置擋土墻、加固建筑物等措施。對(duì)于土質(zhì)邊坡或者強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡，為了減小施工開挖對(duì)邊坡擾動(dòng)的影響，經(jīng)常采用抗滑樁支擋+地表排水+清方減載的綜合處理技術(shù)進(jìn)行加固。對(duì)于高陡路塹邊坡，常采用預(yù)應(yīng)力錨索加固+壓力注漿加固+錨桿框架梁綜合治理手段，這種深層加固技術(shù)能夠有效提高高陡邊坡的穩(wěn)定性，解決加固效果不理想等問題。

2 公路路塹邊坡破壞形式和模式分析

公路路塹邊坡按照邊坡破壞下滑面的形式可分為沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的破壞、圓弧滑動(dòng)破壞和非圓弧滑動(dòng)破壞3種形式。按照力學(xué)特性可將路塹邊坡破壞劃分為平移滑動(dòng)、巖石崩塌、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)、嚴(yán)層曲折和巖塊流動(dòng)5種破壞方式（見圖1），不同的滑動(dòng)破壞方式所采取的加固方式各有不同。

3 路塹邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

影響路塹邊坡穩(wěn)定性因素主要包括邊坡所處的地形地貌、邊坡的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造、地下水和降雨和人類工程活動(dòng)的影響。

1）邊坡自身的高度、坡面形狀、周邊臨空條件和邊坡坡度等都會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性。一般情況下，邊坡的坡度越大、高度越高，邊坡越不容易穩(wěn)定。邊坡坡面外形呈現(xiàn)出不同的凹凸?fàn)钜仓苯佑绊戇吰碌姆€(wěn)定性。對(duì)于坡面凸起的邊坡，由于坡面兩側(cè)巖體受到較大拉力的影響不容易穩(wěn)定；對(duì)于坡面凹陷的邊坡，兩側(cè)受到的是壓應(yīng)力，因此，邊坡較為穩(wěn)定；對(duì)于較高的路塹邊坡，由于受重力荷載影響最大，且坡腳處容易出現(xiàn)地下水匯集，造成其穩(wěn)定性較差。

2）地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造對(duì)路塹邊坡的影響也各不相同。邊坡的地質(zhì)巖性組成直接影響了巖石的抗風(fēng)化能力、雨水是否軟化膨脹等性質(zhì)，這些性質(zhì)直接影響了邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)路塹邊坡處于地質(zhì)斷層、褶皺、斷層節(jié)理發(fā)育、區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍的地質(zhì)構(gòu)造地帶時(shí)，都會(huì)對(duì)路塹邊坡的破壞形式和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3）水對(duì)路塹邊坡的破壞作用體現(xiàn)在物理化學(xué)作用和力學(xué)效應(yīng)兩方面，二者之間相互影響。當(dāng)邊坡中巖土體的礦物吸水或失水時(shí)，會(huì)造成礦物松散瓦解或膨脹，當(dāng)水中還有CO2等酸性氣體時(shí)，還會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生侵蝕作用，這體現(xiàn)了水的物理化學(xué)作用對(duì)邊坡土體的影響。地下水在滲流過程中產(chǎn)生的動(dòng)水壓力以及水產(chǎn)生的浮力都會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性，這體現(xiàn)了水的力學(xué)效應(yīng)對(duì)路塹邊坡的影響。

4 公路路塹邊坡防護(hù)原則

1）在對(duì)公路路塹邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)防護(hù)時(shí)，首先要根據(jù)邊坡的狀態(tài)和邊坡所處的工程地質(zhì)環(huán)境判斷邊坡可能出現(xiàn)的破壞形式，可通過理論計(jì)算推導(dǎo)、工程類比法與現(xiàn)場(chǎng)邊坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行綜合判斷，對(duì)邊坡的坡面和坡腳可能出現(xiàn)的破壞位置進(jìn)行加固處理。在對(duì)路塹邊坡進(jìn)行加固或坡面削坡過程中，要注意對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境和景觀進(jìn)行保護(hù)，保證邊坡防護(hù)的施工質(zhì)量。

2）邊坡防護(hù)方案要遵循“因地制宜，就地取材”的原則。根據(jù)邊坡的實(shí)際地形地貌和水文地質(zhì)條件等確定邊坡加固設(shè)計(jì)方案和加固方法。過高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)增加工程造價(jià)，過低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)又不能滿足安全和防護(hù)加固的目的，因此，應(yīng)在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下因地制宜地設(shè)計(jì)加固方案。選擇邊坡防護(hù)原材選料時(shí)，要做到就地取材，土質(zhì)邊坡以植物防護(hù)為主，巖質(zhì)邊坡一般選擇砌石堆護(hù)。這樣不僅節(jié)約了工程造價(jià)，也減少了加固材料的運(yùn)輸時(shí)間。

3）路塹邊坡加固設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮對(duì)路基的保護(hù)，設(shè)計(jì)方案中還要提現(xiàn)對(duì)邊坡周圍環(huán)境的適配與協(xié)調(diào)，修建公路雖然對(duì)周圍輻射區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有促進(jìn)作用，但是要選擇符合環(huán)保要求與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的科學(xué)防護(hù)措施，以彌補(bǔ)工程建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境造成的破壞。

5 公路路塹邊坡防護(hù)技術(shù)及潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

公路路塹邊坡防護(hù)按照防護(hù)類型可劃分為植物防護(hù)、工程防護(hù)和綜合防護(hù)3種類型。

5.1 公路路塹邊坡植物防護(hù)要點(diǎn)分析

路塹邊坡植物防護(hù)主要分為掛網(wǎng)客土法、CF生態(tài)網(wǎng)植草法和人字形骨架植草法。本文以汕湛高速某標(biāo)段邊坡植物防護(hù)為例對(duì)上述3種植物防護(hù)進(jìn)行分析歸納。

1）掛網(wǎng)客土噴播技術(shù)是先將鍍鋅網(wǎng)自上而下固定在邊坡上，然后將客土（植物生存的基本材料）、綠化料、長(zhǎng)效緩釋性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設(shè)備中充分混合攪拌后，通過空氣壓縮機(jī)壓縮空氣噴射到坡面上形成所需要的生長(zhǎng)基礎(chǔ)。其施工工藝流程是：施工準(zhǔn)備→邊坡清理→掛網(wǎng)施工→配置客土基材混合物→客土播種→養(yǎng)護(hù)管理，掛網(wǎng)錨桿示意圖如圖2所示。

客土噴種的基材混合物[1]由巖石綠化料、肥料、植壤土等按一定比例混合而成；巖石綠化料由有機(jī)質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)改良劑等材料制成，根據(jù)實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，選定配合比。掛網(wǎng)客土噴種平面示意圖如圖3所示。

選擇的種子要考慮邊坡土壤或巖面性質(zhì)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、施工季節(jié)等條件，并結(jié)合各種植物生長(zhǎng)特性選擇根系發(fā)達(dá)的草本植物及喬、灌木種子，并增加當(dāng)?shù)仡愃频孛沧鳂I(yè)面上的同類樹種。選用專業(yè)客土噴播機(jī)，設(shè)備就位后，調(diào)節(jié)輸送泵壓力、出風(fēng)量，使混合料均勻噴射至坡面，自上而下分兩次實(shí)施噴播，第一次噴播5 cm厚，待客土穩(wěn)定后（10~20 min）再噴播至設(shè)計(jì)厚度，在巖性破碎、硬坡段噴層厚度可適當(dāng)增加。

2）CF生態(tài)植草邊坡防護(hù)的主要施工順序?yàn)椋浩卤硖幚怼鷾?zhǔn)備工作→掛CF網(wǎng)、打錨釘固定→覆土→播種→蓋膜養(yǎng)護(hù)。在掛設(shè)CF網(wǎng)之前，要在邊坡頂部和底部開挖矩形溝用來固定保護(hù)網(wǎng)。此外，在路塹邊坡的坡頂、二三級(jí)平臺(tái)、坡腳處均設(shè)計(jì)導(dǎo)流槽和排水溝，減少地表水對(duì)邊坡內(nèi)部的浸濕造成邊坡破壞。掛設(shè)CF網(wǎng)時(shí)除了保證坡面平整，掛網(wǎng)沒有褶皺外，還需要主要掛設(shè)方向要從坡頂向坡腳鋪設(shè)，在掛網(wǎng)搭接處保持最小搭接距離為10 cm，掛網(wǎng)緊貼坡面不要出現(xiàn)懸空，相鄰的掛網(wǎng)采用U形頂進(jìn)行固定，搭接寬度最小為20 cm，路塹邊坡坡面和坡腳的錨釘固定間距分別為200 cm和100 cm。

覆土要分層多次填土，且灑水浸潤(rùn)，至網(wǎng)包層不外露為止，以保證覆土充滿網(wǎng)包，且不壓包。草種選擇應(yīng)適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的根系發(fā)達(dá)的草種，并摻入種子量的30%～40%灌木種子，噴播采用液壓噴播，草籽與肥料應(yīng)充分拌和均勻，噴播后及時(shí)加蓋無紡布。CF噴播植草布置如圖4所示。

節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目規(guī)?；ㄔO(shè)高效節(jié)水灌溉工程，覆蓋范圍廣、資金投入大，涉及農(nóng)民切身利益，能否長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)揮效益關(guān)系經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定，因此項(xiàng)目建設(shè)過程必須要嚴(yán)格管控、建管并重，尤其是項(xiàng)目后期運(yùn)行維護(hù)要嚴(yán)抓不怠。項(xiàng)目實(shí)施過程要加強(qiáng)督查指導(dǎo)，完善管理措施，確保工程質(zhì)量；建成運(yùn)行后要進(jìn)一步完善工程運(yùn)行管護(hù)機(jī)制，落實(shí)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)費(fèi)來源，配備專職人員對(duì)地下水水井、輸水管線、微灌設(shè)施和電氣化設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)、維護(hù)和更新，保障節(jié)水增糧行動(dòng)工程建設(shè)規(guī)范、使用便捷、管護(hù)得當(dāng)、長(zhǎng)期受益。

3）人字形骨架植草護(hù)坡的施工順序[2]為：平整坡面→骨架施工→回填客土→綠化防護(hù)施工→蓋無紡布→養(yǎng)護(hù)。骨架施工除了需要測(cè)量放樣和施工前對(duì)坡面進(jìn)行清理外，還需要提前預(yù)制混凝土鋪塊。骨架采用C20混凝土預(yù)制塊鋪砌，混凝土預(yù)制塊在預(yù)制場(chǎng)先預(yù)制，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)鋪砌，在護(hù)腳處采用C20混凝土現(xiàn)澆，骨架防護(hù)位于第二級(jí)及以上邊坡時(shí)，護(hù)腳由平臺(tái)截水溝代替。

5.2 路塹邊坡工程防護(hù)要點(diǎn)分析

當(dāng)路塹邊坡的坡面環(huán)境不適宜進(jìn)行植物防護(hù)或植物防護(hù)不能使邊坡處于安全狀態(tài)時(shí)，只能采取工程防護(hù)手段保證邊坡處于安全穩(wěn)定。工程防護(hù)[3]是指通過人工設(shè)置構(gòu)造物或?qū)吰滦螒B(tài)進(jìn)行物理處理以確保路塹邊坡在后期公路運(yùn)營時(shí)處于安全狀態(tài)。工程防護(hù)的類型主要包括設(shè)置擋土墻、坡腳或坡面設(shè)置抗滑樁、坡面噴施混凝土護(hù)坡防護(hù)、干砌片石防護(hù)等。先簡(jiǎn)單介紹集中常用的路塹邊坡工程加固方法。

1）砌石防護(hù)主要包括干砌片石防護(hù)、砌漿片石防護(hù)和護(hù)面墻3種方式。坡面防護(hù)主要包括抹面防護(hù)、坡面噴射混凝土防護(hù)、勾縫灌漿防護(hù)和錘面防護(hù)4種方式。抹面防護(hù)主要適用于坡面主體為強(qiáng)風(fēng)化巖石的路塹邊坡；坡面噴施混凝土防護(hù)適用于坡面節(jié)理裂隙較為發(fā)育，坡面較為碎裂的巖質(zhì)邊坡，其主要作用是防止地下水和地表水進(jìn)入邊坡內(nèi)部造成邊坡失穩(wěn)；勾縫灌漿防護(hù)主要被用在圍巖較為堅(jiān)硬的不容易風(fēng)化，邊坡裂隙較小的路塹巖質(zhì)邊坡；錘面防護(hù)是通過混合土對(duì)坡面進(jìn)行硬化加固，抗雨水沖刷能力強(qiáng)，適用于受風(fēng)化作用嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡或受雨水沖刷作用明顯的土質(zhì)邊坡。

2）噴錨防護(hù)在對(duì)路塹邊坡加固時(shí)需要提前對(duì)坡面進(jìn)行噴射混凝土處理，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，再進(jìn)行噴錨加固，一方面增大了噴錨加固的影響面積，另一方面也提高了巖質(zhì)邊坡抗沖刷能力。噴錨防護(hù)適用于坡面風(fēng)化嚴(yán)重、圍巖結(jié)構(gòu)較為破碎的巖質(zhì)邊坡，噴錨支護(hù)能對(duì)邊坡內(nèi)部的破碎巖層的整體性加強(qiáng)，較少因圍巖破碎體產(chǎn)生較大側(cè)壓力的影響。

3）抗滑擋土墻支護(hù)是依靠自身重力作用來抵抗邊坡順層的下滑力，當(dāng)邊坡的坡度較大或高度較高時(shí)，邊坡順層的下滑力大于擋土墻的重力作用時(shí)，邊坡就會(huì)產(chǎn)生滑移破壞，此時(shí)要通過增設(shè)抗滑樁與重力擋土墻共同作用進(jìn)行邊坡防護(hù)?？够瑩跬翂σ话阍O(shè)置在坡腳位置，適用于邊坡坡度較小，高度較低且邊坡天然狀態(tài)下的坡高小于極限高度。

4）預(yù)應(yīng)力錨索梁（見圖5）加固邊坡適用于斷層較為發(fā)育、坡面工作量大的高陡邊坡加固，錨索梁能使深部的巖體充分發(fā)揮自承能力[4]，提高邊坡的自穩(wěn)能力，錨索梁包括錨索和錨梁兩部分組成。錨索加固按照錨索的應(yīng)力狀態(tài)又可分為預(yù)應(yīng)力錨索加固和非預(yù)應(yīng)力錨索加固，預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡的原理是通過對(duì)錨索施加的預(yù)應(yīng)力在坡面層理上產(chǎn)生法向阻力同時(shí)增加了錨索的抗剪能力；非預(yù)應(yīng)力錨索通過自身抗剪能力來防止錨固巖層發(fā)生剪切滑移破壞。

5.3 公路路塹邊坡綜合防護(hù)要點(diǎn)分析

路塹邊坡綜合防護(hù)工程是指充分利用植物防護(hù)和工程防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理，不僅提升了邊坡及其附近的生態(tài)環(huán)境，符合近年來倡導(dǎo)的綠色環(huán)保防護(hù)要求，而且也能保證邊坡防護(hù)的質(zhì)量，通過增設(shè)植物防護(hù)也能從整體上降低邊坡防護(hù)的工程造價(jià)。現(xiàn)階段，公路路塹邊坡綜合防護(hù)主要分為空心磚結(jié)合植草防護(hù)、框架梁（主要是錨桿框架梁和拱形骨架結(jié)構(gòu)）結(jié)合植草護(hù)坡防護(hù)以及掛網(wǎng)結(jié)合植被護(hù)坡防護(hù)。

2）框架梁網(wǎng)格結(jié)合植被防護(hù)可選擇用混凝土、漿砌片石或路塹開挖的片石作為網(wǎng)格梁的骨架，網(wǎng)格內(nèi)種植適宜當(dāng)?shù)貧夂虻闹参镞M(jìn)行邊坡防護(hù)，該綜合防護(hù)適用于受雨水沖刷嚴(yán)重的土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡防護(hù)?？蚣芫W(wǎng)格和內(nèi)部的植被能有效減小雨季邊坡地表水對(duì)路基的沖刷，還可以提高邊坡的景觀效果。

3）掛網(wǎng)結(jié)合植被護(hù)坡防護(hù)[5]是指采用柔性鋼絲網(wǎng)結(jié)合植草加固方式對(duì)路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)，其作用原理是將柔性鋼絲網(wǎng)固定在隔欄上，再通過錨桿固定方式將整個(gè)網(wǎng)面固定在坡面上，對(duì)整個(gè)坡面形成支撐。該加固方式還可以防止邊坡巖體崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

5.4 路塹邊坡防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)分析

公路路塹邊坡的風(fēng)險(xiǎn)主要來自施工風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)兩大類。邊坡施工風(fēng)險(xiǎn)主要包括初始開挖、邊坡開挖、爆破施工、錨桿掛網(wǎng)或擋土墻等主動(dòng)防護(hù)施工時(shí)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。造成路塹邊坡施工風(fēng)險(xiǎn)的主要原因包括現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員操作失誤、忽視警告標(biāo)志違規(guī)作業(yè)、使用不安全設(shè)備等，其中，邊坡爆破處理不當(dāng)是造成邊坡失穩(wěn)的主要原因。在爆破影響區(qū)設(shè)置覆蓋層可以防止飛石的飛散，覆蓋材料要求強(qiáng)度高、重量大，韌性好，能相互連接成厚大的整體，并能被牢固固定。同時(shí)設(shè)立以爆區(qū)為中心設(shè)立警戒區(qū)，在建筑物安全距離達(dá)不到要求時(shí)，可修建堅(jiān)固可靠、能抵御飛石沖擊的避炮棚。

邊坡環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要是在進(jìn)行邊坡作業(yè)時(shí)，工程區(qū)內(nèi)受到臺(tái)風(fēng)、暴雨、高溫和大霧等天氣影響，危害現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全和邊坡自身穩(wěn)定。

6 結(jié)語

保證公路路塹邊坡的穩(wěn)定對(duì)公路路基和運(yùn)營時(shí)過往人員車輛有重要意義。本文通過對(duì)路塹邊坡的植物防護(hù)、工程防護(hù)和綜合防護(hù)的主要類型和各自防護(hù)措施的適用條件進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)說明，對(duì)路塹邊坡設(shè)計(jì)方案原則和邊坡失穩(wěn)因素進(jìn)行了闡述。在進(jìn)行邊坡防護(hù)時(shí)，要注意因地制宜，綜合考慮邊坡自身狀態(tài)、周邊氣候條件和人為因素對(duì)邊坡的影響。