填石路基邊坡防護(hù)形式及經(jīng)濟(jì)性分析

李金成

(中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510220)

0 引言

隨著我國(guó)公路事業(yè)40余年的長(zhǎng)足發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，零的突破，截至2020年底，我國(guó)高速公路總里程已達(dá)15.5萬(wàn)km[1]。我國(guó)公路在建設(shè)和運(yùn)行中，也因路基存在病害導(dǎo)致事故發(fā)生，常見的的路基邊坡病害有路基邊坡坍塌、路基邊坡滑坡、路基邊坡崩塌，以及因水文地質(zhì)因素導(dǎo)致路基邊坡滑坡、坍塌等[2]。

因此在公路建設(shè)的過(guò)程中，越來(lái)越重視對(duì)公路路基邊坡的防護(hù)工作。國(guó)外眾多學(xué)者基于強(qiáng)度折減理論，采用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，研究邊坡穩(wěn)定性的影響因素[3-4]；而國(guó)內(nèi)專家除了采用數(shù)值模擬方法計(jì)算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)[5-6]，大多數(shù)專家從工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)不同邊坡防護(hù)形式進(jìn)行探究。劉壘根據(jù)某公路工程實(shí)際情況，為路基邊坡防護(hù)形式提出合理性建議[7]；李煒善為降低邊坡滑坡等病害對(duì)公路路基造成的不良影響，對(duì)某公路路基邊坡防護(hù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)[8]；楊佳娜以云臨高速為例，對(duì)路基邊坡防護(hù)形式開展大量研究并提出有效的防護(hù)措施[9]。

目前，路基邊坡防護(hù)的主要技術(shù)為植物防護(hù)、工程防護(hù)和其他防護(hù)。如何選擇防護(hù)形式，應(yīng)根據(jù)工程特征進(jìn)行選擇。本文依托廣連高速公路工程TJ09標(biāo)，對(duì)填石路基邊坡防護(hù)形式進(jìn)行相關(guān)介紹，并從經(jīng)濟(jì)性角度優(yōu)選出適用于本工程的邊坡防護(hù)形式。

1 工程概況

廣連高速公路工程TJ09標(biāo)起于陽(yáng)山縣青蓮鎮(zhèn)，設(shè)新田隧道、鹽田隧道、高峰隧道，線路全長(zhǎng)18.441 km。本標(biāo)段主線路基是由標(biāo)段內(nèi)隧道礦渣經(jīng)破碎后形成的大粒徑碎石填筑而成的填石路基。為了保證填石路基邊坡穩(wěn)定性及安全行，從適用性、經(jīng)濟(jì)行角度考慮，起初邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)方案有邊坡碼砌防護(hù)、格賓擋墻防護(hù)、噴播植草護(hù)坡、人字型骨架植草防護(hù)等。

2 不同邊坡防護(hù)形式技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30-2015[10]可知，坡率根據(jù)路基填土高度、工程地質(zhì)條件、地形條件、填料類型等綜合確定。當(dāng)填方路基邊坡高度小于8 m時(shí)，設(shè)一級(jí)邊坡，邊坡坡率為1:1.5；當(dāng)邊坡高度為8～12 m時(shí)，上部8 m邊坡坡率采用1:1.5，下部邊坡坡率采用1:1.75，設(shè)置為折線坡；當(dāng)邊坡高度為12～18 m時(shí)，上部8 m邊坡坡率采用1:1.5，下部邊坡坡率采用1:1.75，并在坡頂下8 m處設(shè)置2 m平臺(tái)。

一般填方邊坡坡腳設(shè)置護(hù)坡道，填方高度不大于6 m時(shí)，護(hù)坡道寬度為1 m，當(dāng)填方高度大于6 m時(shí)，護(hù)坡道寬度為2 m。護(hù)坡道設(shè)置外傾3%的橫坡。考慮到多方面原因，現(xiàn)場(chǎng)施工并沒有選擇碼砌，而是采用了更生態(tài)的噴播植草防護(hù)，因此只對(duì)噴播植草和人字型骨架植草防護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

2.1 噴播植草技術(shù)要點(diǎn)

植草護(hù)坡分為掛網(wǎng)噴播植草和不掛網(wǎng)噴播植草。為防止水土流失，現(xiàn)場(chǎng)采用掛網(wǎng)噴播植草。掛網(wǎng)噴播植草施工工藝流程如圖1所示。

圖1 掛網(wǎng)噴播植草工藝流程圖

1)修整邊坡。噴播植草防護(hù)要注意修整邊坡，將容易滑落、影響邊坡穩(wěn)定的巖石處理掉，使坡面盡可能平整以利于噴混植生施工。

2)錨桿、掛網(wǎng)。錨桿施工主要是對(duì)巖石邊坡表面和淺層進(jìn)行加固處理，防止發(fā)生局部崩塌，同時(shí)有效地固定用作客土噴播基礎(chǔ)的土工格柵網(wǎng)。錨桿施工內(nèi)容是鉆孔和插錨桿。掛網(wǎng)施工時(shí)采用自上而下放卷，沿縱向每隔2 m設(shè)一條φ 8 mm鋼筋與主輔錨桿相連以增強(qiáng)格柵網(wǎng)與錨桿的連接。

3)噴播植物種子?？屯羾姴ブ膊莺穸葹?3+3) cm，基層和表層自上而下分2次實(shí)施噴播，第一次噴播厚3 cm有機(jī)基材基層，待穩(wěn)定后再噴播3 cm含草籽及灌木種籽的有機(jī)基材的表層。掛網(wǎng)噴播植草工藝施工圖如圖2所示。

圖2 掛網(wǎng)噴播植草工藝參考示意圖

2.2 人字型骨架防護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)采用填方人字型骨架防護(hù)，填方人字型骨架正式圖和施工流程圖如圖3、圖4所示。

圖3 填方人字型骨架正式圖

圖4 人字型骨架施工流程圖

1)基槽開挖。由于坡面高度有8～10 m，坡面高度開挖4～5 m后進(jìn)行基槽第一次施工，等剩余的挖完后再進(jìn)行第二次基槽開挖。施工前先清刷坡面浮土，填補(bǔ)坑凹，使坡面大體平整。對(duì)不穩(wěn)定的挖方槽底及坡面要做換填夯實(shí)處理。同一級(jí)邊坡挖方順序是：由上至下，一步到位，槽底密實(shí)平順，禁止超挖。開挖出來(lái)土方須清除大部分，剩余小部分可留作骨架施工完成之后回填超挖部分。開挖示意圖如圖5所示。

圖5 人字型骨架開挖示意圖

2)護(hù)腳施工。人字形骨架護(hù)坡混凝土砌筑順序?yàn)椋河傻准?jí)到上級(jí)，先基礎(chǔ)后溝槽開挖再拼裝預(yù)制砼。填方人字形骨架溝槽先用30 cm厚的M7.5漿砌片石鋪砌，預(yù)制塊飾面，預(yù)制塊間采用M7.5砂漿砌。填方人字形骨架護(hù)腳一般采用M7.5漿砌片石護(hù)腳A支擋，護(hù)腳寬度40 cm，埋設(shè)深度不小于40 cm，護(hù)坡長(zhǎng)度不得低于60 cm。

3)噴播植草。客土噴播植草厚度為(3+3) cm，基層和表層自上而下分2次實(shí)施噴播，第一次噴播厚3 cm有機(jī)基材基層，待穩(wěn)定后再噴播3 cm含草籽及灌木種籽的有機(jī)基材的表層，灌木種子含量為種子量的30%～40%。

3 邊坡防護(hù)形式的適用性和經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 邊坡防護(hù)形式的適用性分析

在試驗(yàn)段施工時(shí)發(fā)現(xiàn)碼砌對(duì)勞動(dòng)力需求過(guò)大，對(duì)碼砌材料要求高，效率低；由于碼砌高度較高，容易產(chǎn)生滑移，施工風(fēng)險(xiǎn)較大；填石路基石料粒徑不均勻等問(wèn)題，易造成邊坡碼砌與填筑路基之間結(jié)合部產(chǎn)生脫空現(xiàn)象，不能保證路基穩(wěn)定性；邊坡碼砌質(zhì)量無(wú)法控制，且在后續(xù)路堤持續(xù)受荷作用下，會(huì)引起變形和崩塌，影響后續(xù)路堤使用的安全。

因此現(xiàn)場(chǎng)決定填石路堤的防護(hù)形式擬采用格賓擋墻、噴播植草和人字型骨架植草3種形式。但由于格賓擋墻(見圖6)對(duì)勞動(dòng)力需求較大，功效較低，但其邊坡植生效果較好，景觀效果明顯，適用于互通式立交的防護(hù)，其他區(qū)域適用性不足。因此，填石路堤的防護(hù)形式主要采用噴播植草和人字型骨架植草，如圖7和圖8所示。

圖6 格賓擋墻

圖7 噴播植草

圖8 人字型骨架植草

3.2 邊坡防護(hù)形式的經(jīng)濟(jì)性分析

為更好呈現(xiàn)出噴播植草邊坡的經(jīng)濟(jì)性，從經(jīng)濟(jì)、工效、安全、環(huán)境等方面對(duì)邊坡碼砌、噴播植草、人字型骨架等防護(hù)形式進(jìn)行優(yōu)選。為便于計(jì)算，3種防護(hù)形式擬采用于同一段填石路堤，該段路堤為一級(jí)邊坡，邊坡高度為8 m，坡率為1:1.5，坡長(zhǎng)為100 m，對(duì)比分析表如表1所示。

表1 邊坡防護(hù)形式不同方案對(duì)比分析表

以上3種邊坡防護(hù)方案均考慮人工費(fèi)，分析表1可得出以下結(jié)論。

1)經(jīng)濟(jì)上。邊坡碼砌方案需要多花費(fèi)35萬(wàn)元以上，且需要約800 m3不可再生的石材資源；而采用人字型骨架植草的防護(hù)方式比噴播植草多花費(fèi)2萬(wàn)元，但同樣需要對(duì)邊坡噴播植草，且出于美觀考慮，植草工程量相較于噴播植草還大，人字型骨架植草有些浪費(fèi)資源，不符合綠色施工的要求。

2)工效上。噴播植草受降雨影響較小，效率最快，不需要過(guò)多人力；人字型骨架也不需要太多人力，但受降雨影響較大，需要對(duì)刷坡后的邊坡挖槽進(jìn)行骨架砌筑，效率較慢；而邊坡碼砌需要耗費(fèi)大量的人力物力，且工作危險(xiǎn)性較大，工效很慢。

3)3種邊坡防護(hù)形式均能保證邊坡的穩(wěn)定性及美觀性。

4)因此從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，優(yōu)選噴播植草作為本項(xiàng)目的邊坡防護(hù)形式。

4 結(jié)語(yǔ)

邊坡防護(hù)是提升公路使用壽命的關(guān)鍵因素，為順應(yīng)自然發(fā)展，響應(yīng)生態(tài)工程建設(shè)，通過(guò)對(duì)比分析邊坡碼砌、噴播植草、人字型骨架防護(hù)在經(jīng)濟(jì)、工效、安全方面的差異，噴播植草更經(jīng)濟(jì)、高效，在穩(wěn)定性滿足要求的前提下，噴播植草可作為填石路基邊坡防護(hù)的首選方案，相關(guān)技術(shù)可供其他標(biāo)段及類似工程作為參考，具有一定的指導(dǎo)意義。