路基高邊坡防護(hù)工程施工技術(shù)

鞏萬禎，張校磊，魏文杰，張旭陽

（1.中交路橋建設(shè)有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司，北京；2.中交路橋華北工程有限公司，北京）

前言

近幾年，框架梁錨桿因施工簡便、造價低廉、防護(hù)效果佳的優(yōu)良特點而被廣泛應(yīng)用于工程實踐，特別是路基邊坡防護(hù)與治理工程。但是，當(dāng)前關(guān)于路基邊坡防護(hù)用框架梁錨桿的研究多針對單級框架錨桿，尚未形成完善的高邊坡防護(hù)用框架梁錨桿作業(yè)方案。因此，根據(jù)路基高邊坡特點，探究框架梁壓力注漿錨桿、掛網(wǎng)植草組合加固技術(shù)的應(yīng)用具有非常重要的意義。

1 路基高邊坡防護(hù)作業(yè)背景

天府新區(qū)至邛崍高速公路第二標(biāo)段項目路基工程（K8+790～K9+060 段）長270 m，路基右側(cè)邊坡為高邊坡，坡比為1:500，路塹邊坡最大高度為45.9 m，路塹邊坡平均高度為35.5 m。工程所在地為丘陵地貌，區(qū)域內(nèi)地表自然坡度為20°～40°，出露基巖為白堊系中統(tǒng)夾關(guān)組礫巖、泥質(zhì)粉砂巖，巖層產(chǎn)狀為275°∠64°，坡面覆蓋厚度為0.5 m～2 m。根據(jù)地質(zhì)鉆孔勘探資料，工程坡體整體穩(wěn)定，但坡面主要為全風(fēng)化到中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及礫巖，巖塊穩(wěn)定性較差，開挖后前緣易形成臨空，出現(xiàn)巖體垮塌、掉塊現(xiàn)象，需加強(qiáng)防護(hù)。

天府新區(qū)至邛崍高速公路第二標(biāo)段項目擬選擇框架梁壓力注漿錨桿、掛網(wǎng)植草組合加固方式（具體見圖1），框架面積為12 359 m2，為鋼筋砼框架，工程擬運用HRB400 鋼筋68 293.8 kg、HPB300 鋼筋13 893.4 kg、現(xiàn)澆C30 砼815.7 m3以及現(xiàn)澆C25 砼417.7 m3、C25 小石子砼58.5 m3、支撐墩C30 砼27.3 m3。

圖1 路基高邊坡框架梁壓力注漿錨桿+掛網(wǎng)植草右側(cè)邊坡立面圖

圖1 中，1 為坡口線；2 為五級邊坡（坡比1:1.0）；3為四級邊坡（坡比1:1.0）；4 為三級邊坡（坡比1:1.0）；5為二級邊坡（坡比1:0.75）；6 為一級邊坡（坡比1:0.75）；7 為4 m×3 m 錨桿框架梁+掛網(wǎng)植草（壓力注漿錨桿長9 m）；8 為平臺；9 為平臺截水溝；10 為4 m×3 m 錨桿框架梁+掛網(wǎng)植草（壓力注漿錨桿長12 m）；11 為右側(cè)路基邊緣線；12 為急流槽。

2 路基高邊坡框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)技術(shù)方案

2.1 錨桿結(jié)構(gòu)

2.1.1 短錨桿

框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)用短錨桿結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)用短錨桿結(jié)構(gòu)

圖2 中，1 為框架格梁現(xiàn)澆C30 鋼筋砼；2 為φ16焊接鋼筋（4 根），長4×0.45 m，重2.84 kg；3 為框架格梁鋼筋骨架；4 為定位器；5 為φ25 螺紋鋼筋，長2.4 m，重9.24 kg；6 為M30 水泥砂漿錨固；7 為超鉆部分（原鉆孔長2.2 m，鉆孔直徑90 mm）[1]。

2.1.2 壓力注漿錨桿

框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)用壓力注漿錨桿結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合中壓力注漿錨桿結(jié)構(gòu)

圖3 中，1 為C30 鋼筋砼框架梁；2為框架梁N1筋；3 為φ16 焊接鋼筋（共4 根），可與框架梁中N1筋焊接固定錨桿；4 為φ10 鋼筋支架，與錨桿體牢固焊接，2 m 等間距布置，確保錨桿下入鉆孔后居中；5 為φ32 螺紋鋼筋；6 為M30 水泥砂漿；7 為超鉆部分；8 為設(shè)計坡面線。

單根壓力注漿錨桿工程數(shù)量見表1。

表1 單根壓力注漿錨桿工程數(shù)量

2.2 框架單元格設(shè)計

框架單元格大小為4 m×3 m，根據(jù)邊坡存在多個滑動面的特點，分別對滑動面進(jìn)行穩(wěn)定性計算，計算公式如下：

式中：Ri為第i 個滑動面的抗滑力，kN/m；Ni、t 分別為第i 個條塊滑體在滑動面法線上的反力、條塊滑體在滑動面切線上的反力，kN/m；g 為重力系數(shù)，9.8 N/kg；為第i 計算條塊滑支動面上巖土體內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；ci為第i 計算條塊滑體地表路基邊坡巖土體粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；li為第i 條塊滑動面長度，m[2]。

根據(jù)式（1）計算結(jié)果，設(shè)定一個框架單元格內(nèi)工程數(shù)量見表2。

表2 框架單元格內(nèi)工程數(shù)量

3 路基高邊坡框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)技術(shù)實施流程

3.1 場地布置

在錨桿施工前，借助挖掘機(jī)械從上層到下層分層修坡，每層開挖高度為錨桿上下橫梁間距大小[3]。進(jìn)而落實每開挖一級、防護(hù)一級、覆蓋一級（彩條布覆蓋防雨水沖刷）的方針，直至錨桿格梁邊坡根底，準(zhǔn)備施作錨桿。

3.2 鉆孔

根據(jù)實際坡面要求，結(jié)合設(shè)計方案，完成坡面錨孔的準(zhǔn)確測放，并借助紅油漆標(biāo)注現(xiàn)場鉆孔位置，確保錨孔位置偏差小于等于±20 mm。錨桿鉆孔選擇無水鉆進(jìn)成孔，采用YQ100 型電按潛孔錨桿鉆機(jī)，短錨桿鉆孔直徑為90 mm，壓力注漿錨桿鉆孔直徑為110 mm，鉆孔深度超出設(shè)計鉆孔深度0.2 m～0.3 m。鉆孔期間及時檢測孔斜，一旦發(fā)現(xiàn)孔斜傾角誤差超出±1.0°立即停鉆調(diào)整[4]。完畢后，借助高壓氣（風(fēng)壓0.3 MPa±0.1 MPa）清除孔壁坍塌，保障成孔質(zhì)量。

3.3 下錨桿

在鉆孔完畢后，準(zhǔn)確測放錨桿孔位，按制錨桿孔位誤差≤±50 m。隨后將錨桿緩慢送入孔內(nèi)設(shè)計位置，按制錨桿高程誤差小于100 mm。

在錨桿入孔時，若出現(xiàn)孔壁掉塊問題，應(yīng)立即取出錨桿，先清除鉆孔內(nèi)巖塊，再重新下入錨桿，確保錨桿入孔深度與設(shè)計要求相符。

3.4 注漿

下入錨桿至設(shè)計位置后，經(jīng)孔底注入前期配置完畢的M30 水泥砂漿，注漿壓力為0.2 MPa～0.4 MPa。在注漿孔口溢出飽滿密實漿液且持續(xù)5 min，暫停注漿，等待砂漿凝固收縮，在孔口繼續(xù)補(bǔ)充漿液。

3.5 施作框架梁

路基高邊坡防護(hù)用框架梁選擇C30 砼現(xiàn)場整體澆筑。邊坡框架梁施作前，人工搭設(shè)雙排腳手架操作平臺，支設(shè)模板，沿著模板處理豎梁根底，促使豎梁根底向基礎(chǔ)下伸展50 cm 及以上，且位于完整巖石層[5]。

豎梁根底處理完畢后，人工制作鋼筋，現(xiàn)場綁扎，確保綁扎鋼筋接頭錯開1 m 以上。若短錨桿、豎梁箍筋存在沖突，則適當(dāng)調(diào)整箍筋間距。完成豎梁鋼筋綁扎后，根據(jù)施工圖紙中規(guī)定的框架梁斷面尺寸、豎梁長度、橫梁分段長度，布置橫梁，并依據(jù)13.5 m±1.5 m 的分段長標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橫梁間伸縮縫設(shè)置。在框架豎梁、橫梁終點以及伸縮縫位置，進(jìn)行主筋彎起處理，彎起長度為10 cm。

橫梁鋼筋綁扎完畢后，根據(jù)設(shè)計要求，固定錨桿端部預(yù)埋鋼筋、框架梁鋼筋。固定完畢后，沿框架外層澆筑混凝土，確保混凝土保護(hù)層厚度超出30 mm。隨后密實振搗錨桿位置鋼筋密集部位，確?？蚣芰航Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3.6 鋪毯

在框架單元格搭建完畢后，鋪設(shè)面積為12 m2的植物纖維毯，植物纖維毯由12 m2有機(jī)基材、12 m2鍍鋅鐵絲網(wǎng)（幅寬2.0 m）、φ12 錨筋（35 m/31.08 kg）、φ2.2 鍍鋅鐵絲（0.5 kg）、M30 砂漿（0.04 m3）以及φ50 mm 鉆孔、3.18 kgU 型釘、1.2 m3培土組成[6]。具體操作時，首先借助φ12 錨筋鉆孔、φ2.2 鍍鋅鐵絲、鍍鋅鐵絲網(wǎng)錨固框架單元格；其次，借助專用機(jī)械粉碎裝置，將種植土基材粉碎至細(xì)土狀（最大粒徑小于10 mm），進(jìn)而利用專業(yè)機(jī)械噴射裝置將基材噴射到單元格內(nèi)；再次，鋪設(shè)植物纖維毯，借助U 型釘固定植物纖維毯；最后，進(jìn)行植物纖維毯培土，確保植物纖維毯與路基高邊坡緊密結(jié)合。

4 路基高邊坡框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)實施效果

案述路基高邊坡防護(hù)用錨桿設(shè)計荷載為160 kN，在作業(yè)完成初期，依據(jù)一個框架梁單元格內(nèi)工作錨桿數(shù)量的3%開展拉拔試驗，得出結(jié)果見表3。

表3 拉拔試驗結(jié)果

由表3 可知，案述路基高邊坡框架梁壓力注漿錨桿與掛網(wǎng)植草組合防護(hù)設(shè)施拉力符合設(shè)計要求，可用于工程實踐。

5 結(jié)論

綜上所述，路基高邊坡地形地貌高度復(fù)雜，工程所在地地勢變化顯著，極易在開挖期間出現(xiàn)垮塌、掉塊事故，威脅路基作業(yè)人員生命安全。因此，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對路基高邊坡防護(hù)的重視，提前根據(jù)勘探結(jié)果分析路基高邊坡穩(wěn)定性，根據(jù)分析結(jié)果制定防護(hù)方案?？蚣芰簤毫ψ{錨桿、掛網(wǎng)植草組合加固技術(shù)較為適用于路基高邊坡防護(hù)，可以通過多級平臺處理，形成穩(wěn)固防護(hù)體系，避免路基開挖期間失穩(wěn)事故出現(xiàn)。