淺議公路路基高邊坡病害與防護(hù)

胡新惠

廣東中山地質(zhì)工程勘察院 廣東 中山 528427

正文：

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)新建了大量的公路。與此同時(shí)，也產(chǎn)生了一系列路基高邊坡防護(hù)不力的問(wèn)題。例如，在地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)修建公路時(shí)，一般會(huì)形成高陡路基邊坡。如無(wú)法及時(shí)有效地對(duì)路基邊坡進(jìn)行處理，易發(fā)生碎落、坍塌及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，既破壞環(huán)境，更影響交通正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致中斷交通，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。也可以說(shuō)，高邊坡防護(hù)措施對(duì)工程的影響至關(guān)重要，為保證高邊坡穩(wěn)定，防止坡體坍塌和坡面碎落，需要采取合適的工程措施進(jìn)行坡面防護(hù)，有鑒于此，作者就近年來(lái)公路路基高邊坡施工中的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

在公路工程建設(shè)存在的高邊坡相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題中，又以高邊坡滑坡現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。本文針對(duì)高邊坡滑坡現(xiàn)象的類(lèi)型及成因等進(jìn)行了分析，并結(jié)合廣州地區(qū)某高速公路擴(kuò)建互通立交匝道的路基挖方高邊坡防護(hù)方案，以期對(duì)類(lèi)似高邊坡工程施工起到參考借鑒的作用。

2 高邊坡主要病害分析

2.1 影響高邊坡穩(wěn)定的因素

高邊坡坡度一般較陡，坡體在自身重力及其他外力作用下，有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢(shì)，從而影響高邊坡的穩(wěn)定。高邊坡的穩(wěn)定涉及的力學(xué)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，影響高邊坡穩(wěn)定的因素很多，總的歸納起來(lái)可分為如下兩類(lèi)：自然因素和人為因素。每個(gè)高邊坡所在的區(qū)域都有獨(dú)特的地質(zhì)和氣候條件，所以影響高邊坡穩(wěn)定的自然因素主要包括地質(zhì)、水文及氣候等。同時(shí)，工程的建設(shè)和使用管理則是影響高邊坡穩(wěn)定的人為因素，主要分為三個(gè)方面：設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)管理。

2.2 高邊坡病害的原因

（1）前期地勘不足，漏判了古老滑坡和不良地質(zhì)作用，造成開(kāi)挖后老滑坡復(fù)活和新生滑坡。

（2）高邊坡數(shù)量多，高度大，又缺少詳細(xì)的地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)缺乏針對(duì)性。

（3）高邊坡穩(wěn)定的預(yù)測(cè)評(píng)估方法不完善，特別是巖質(zhì)邊坡的破壞模式欠合理，設(shè)計(jì)參數(shù)欠準(zhǔn)確，常常造成加固力不足，施工后易發(fā)生變形。

（4）施工方法不科學(xué)，如：不按開(kāi)挖一級(jí)加固一級(jí)施工，造成邊坡長(zhǎng)期暴露，變形由小變大，甚至失穩(wěn)破壞。

2.3 高邊坡病害的防治

高邊坡病害的防治，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)采用工程措施保持或恢復(fù)邊坡自身平衡的過(guò)程。在山區(qū)高速公路建設(shè)中，大量自然邊坡被人為改造后，部分會(huì)出現(xiàn)或可能出現(xiàn)局部、整體失穩(wěn)變形的現(xiàn)象，危及路基構(gòu)筑物安全，此時(shí)就須對(duì)邊坡進(jìn)行治理。根據(jù)病害特點(diǎn)，可以從以下幾個(gè)方面著手：

（1）在公路立項(xiàng)階段，高邊坡地段的加固與防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高，應(yīng)注重高邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

（2）在公路勘察、設(shè)計(jì)階段，加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，合理選線(xiàn)，盡量避開(kāi)存在不良地質(zhì)作用區(qū)域，無(wú)法繞避的則對(duì)有可能出現(xiàn)的邊坡病害提前預(yù)防和治理。

（3）在公路施工階段，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行加固和防護(hù)，同時(shí)采取信息化施工，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

3 工程實(shí)例

本文以廣州市東部某高速公路擴(kuò)建互通立交匝道的路基挖方高邊坡施工方案為例，以期對(duì)類(lèi)似工程的施工提供參考。本立交工程屬于A型單喇叭立交，含A、B、C、D、E各條匝道及高速主線(xiàn)加寬橋工程，其中立交匝道全長(zhǎng)約2公里,新建匝道橋約1.6公里。項(xiàng)目邊坡開(kāi)挖高度35～45米，邊坡長(zhǎng)90～180米?？傮w平面圖布置如下：

圖1 項(xiàng)目平面布置圖

3.1 高邊坡防護(hù)方案

3.1.1 地質(zhì)資料

根據(jù)勘察資料，本項(xiàng)目場(chǎng)地巖土體主要為粘性土層（重度18.5KN/m3，C： 20.5Kpa，φ：14.4°）、全風(fēng)化花崗巖（重度20KN/m3，C： 25Kpa，φ：28°）、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（半巖半土狀,重度20KN/m3，C： 28Kpa，φ：30°）、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（碎塊狀，重度21KN/m3，C： 26Kpa，φ：33°）及中風(fēng)化花崗巖（節(jié)理較發(fā)育）。

3.1.2 邊坡防護(hù)方案

擬按1：1.5～1：1.0 的坡率進(jìn)行坡面清理、適當(dāng)削坡減載，對(duì)坡體坡面采用錨索框梁、錨桿格梁、人字型骨架植草、三維網(wǎng)植草及噴薄植草護(hù)坡防護(hù)。

采用坡腳邊溝、平臺(tái)截水溝、坡頂截水溝及急流槽等進(jìn)行排水。高邊坡的底部均設(shè)置仰斜式排水管，及時(shí)排除邊坡內(nèi)部水，有利于邊坡的整體穩(wěn)定。

坡面在錨桿格梁、人字形骨架內(nèi)采用噴播植草綠化護(hù)坡，坡腳路面之間直接在護(hù)坡道上植草，坡頂恢復(fù)原生態(tài)形式，以上綠化工程應(yīng)由專(zhuān)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)隊(duì)伍實(shí)施。

3.2 高邊坡開(kāi)挖施工

3.2.1 開(kāi)挖規(guī)劃

對(duì)于本工程的各個(gè)挖方高邊坡，首先在進(jìn)行地形復(fù)測(cè)的同時(shí)，按現(xiàn)場(chǎng)總體規(guī)劃布置，立即進(jìn)行空壓機(jī)站修建、供電線(xiàn)路架設(shè)等施工準(zhǔn)備。

開(kāi)挖施工按照“自上而下、分區(qū)、分層（段）”的原則進(jìn)行開(kāi)挖，根據(jù)開(kāi)挖分區(qū)、分層（段）規(guī)劃，需提前進(jìn)行上部開(kāi)挖施工道路的修筑，中部及下部施工道路的開(kāi)挖隨邊坡開(kāi)挖工作面的下落進(jìn)行。

土石方開(kāi)挖采用自上而下分層多臺(tái)階多工作面的開(kāi)挖方式，土方開(kāi)挖每層3～5m，石方每層9～12m，邊坡按分層采用側(cè)進(jìn)施工方法，每層側(cè)向開(kāi)挖長(zhǎng)度約為30～35m，以使每層邊坡開(kāi)挖與支護(hù)形成平行工作局面，加快每層的開(kāi)挖、支護(hù)速度。

3.2.2 開(kāi)挖分層

根據(jù)本工程邊坡的地形特征、設(shè)計(jì)平臺(tái)分布情況以及選用的施工設(shè)備性能等，土石方開(kāi)挖采用自上而下分7～9層（本工程邊坡開(kāi)挖高度大部分約為35～45米），多臺(tái)階多工作面的開(kāi)挖方式，土方開(kāi)挖每層3～5m，石方每層9～12m。支護(hù)施工按照平臺(tái)分層，每一級(jí)平臺(tái)作為一層，滯后開(kāi)挖一級(jí)平臺(tái)施工。同時(shí)完成相關(guān)的安全檢測(cè)孔造孔施工，滿(mǎn)足邊坡安全檢測(cè)要求。

3.2.3 開(kāi)挖分區(qū)

開(kāi)挖邊坡按分層采用側(cè)進(jìn)施工方法，每層側(cè)向開(kāi)挖長(zhǎng)度約為30～35m，根據(jù)平切面積和地形特點(diǎn)，各層均分為3～6個(gè)區(qū)安排施工（本工程邊坡長(zhǎng)度約為90～180m），出渣、鉆孔和清面等工序交替循環(huán)進(jìn)行。

3.2.4 施工程序

對(duì)于本工程的各個(gè)挖方高邊坡，采用自上而下、由外至內(nèi)、分區(qū)分層進(jìn)行的程序進(jìn)行開(kāi)挖施工。先采用反鏟挖土機(jī)清除表層覆蓋層，再進(jìn)行土石方開(kāi)挖，1、2、3區(qū)或1、2、3、4、5、6區(qū)等依次進(jìn)行施工。同時(shí)每層邊坡開(kāi)挖后及時(shí)采用鉆機(jī)進(jìn)行錨桿、錨索造孔施工。一般開(kāi)挖施工作業(yè)流程如下圖：

圖2 開(kāi)挖施工作業(yè)流程圖

3.2.5 明挖施工方法

路基及邊坡挖方巖土體主要為花崗巖，層理、節(jié)理及裂隙發(fā)育，巖體破碎。施工前，應(yīng)先對(duì)自然邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)查，制定施工組織計(jì)劃，設(shè)計(jì)有截水溝時(shí)應(yīng)在路塹開(kāi)挖前先開(kāi)挖截水溝，并對(duì)截水溝進(jìn)行保護(hù)，嚴(yán)禁山坡水流進(jìn)入開(kāi)挖面。對(duì)深路塹及順層路塹邊坡開(kāi)挖，特別是特殊設(shè)計(jì)、防護(hù)的邊坡，如遇到堅(jiān)硬中風(fēng)化巖石，可采用封閉靜力爆破技術(shù)，配合機(jī)械風(fēng)炮機(jī)開(kāi)鑿，嚴(yán)禁使用大爆破。

邊坡開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固防護(hù)工程施工，以免邊坡巖土體風(fēng)化強(qiáng)度降低而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。錨桿框架植草和預(yù)應(yīng)力錨索加固方案中，注漿材料采用水泥砂漿，其中：水灰比為0.4～0.45；灰砂比為1：1，漿體強(qiáng)度不小于M30；注漿方式為孔底返漿，注漿壓力不小于0.5Mpa，錨孔注漿必須均勻、飽滿(mǎn)?？蚣苤膊葜绣^桿錨固力為70KN，錨桿抗拔力不低于100KN。預(yù)應(yīng)力錨索采用4φj15.24高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(xiàn)，鋼絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度不小于1860Mpa。每孔設(shè)計(jì)噸位500KN；張拉、鎖定：①必須待錨孔內(nèi)的砂漿及錨梁鋼筋砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行錨索預(yù)張拉。②張拉作業(yè)前必須對(duì)張拉機(jī)具設(shè)備進(jìn)行指定。③錨索超張拉力為錨索設(shè)計(jì)拉力值的1.05～1.1倍，錨索張拉分兩次進(jìn)行，按中、上、下次序進(jìn)行第一次張拉，張拉力為預(yù)張拉值的一半，必須待每根錨索拉完第一次后，再依次按中、上、下次序進(jìn)行第二次張拉，直到張拉噸位。每次張拉應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，除第一級(jí)需要穩(wěn)定20～30分鐘外，其余每一級(jí)需要穩(wěn)定2～5分鐘，并分別記錄每一級(jí)鋼鉸線(xiàn)的伸長(zhǎng)量。張拉時(shí)鋼絞線(xiàn)受力要均勻，應(yīng)采用小千斤頂。④張拉到預(yù)張拉值后，即鎖定，機(jī)械切除多余的鋼鉸線(xiàn)，嚴(yán)禁電割，并應(yīng)留長(zhǎng)5～10cm的鋼鉸線(xiàn)以防曳滑，最后用C25砼封閉；預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)：在錨固工程施工初期，應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索錨固試驗(yàn)，錨桿試驗(yàn)包括基本試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)，錨（桿）索驗(yàn)收試驗(yàn)的數(shù)量可按工作錨（桿）索的5%控制且每個(gè)邊坡不少于3根。試驗(yàn)內(nèi)容及要求應(yīng)符合《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB56666-2011）的規(guī)定。在大面積施工前先進(jìn)行試驗(yàn)路段的施工，以獲取有關(guān)砂漿配合比、錨桿抗拔力、錨索張拉力等參數(shù)，確定合理的施工方案對(duì)巖面客土噴播,施工前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，選定配比，確定綠化基材及混合物植被種子的物質(zhì)組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果再組織施工。

4 結(jié)語(yǔ)

在公路建設(shè)中，高邊坡的防護(hù)是非常重要的，這對(duì)我國(guó)交通事業(yè)的安全起著極其關(guān)鍵的作用。在高邊坡開(kāi)挖及防護(hù)的設(shè)計(jì)及施工中，如何解決開(kāi)挖及防護(hù)問(wèn)題是每個(gè)技術(shù)人員必須面對(duì)的問(wèn)題。因經(jīng)驗(yàn)及水平的不同，不同的技術(shù)人員會(huì)考慮不同的應(yīng)對(duì)措施，但每個(gè)技術(shù)人員人無(wú)不希望有一個(gè)最實(shí)際的解決方案。合理使用多種防護(hù)手段無(wú)疑會(huì)大大降低自然災(zāi)害對(duì)路基高邊坡的危害。對(duì)此，筆者引用了一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目的邊坡防護(hù)方案以期對(duì)類(lèi)似高邊坡工程開(kāi)挖及支護(hù)能起到參考借鑒的作用。