公路工程高邊坡施工技術的實踐運用研究

崔 敏

（甘肅省交通工程建設監理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

黃土作為第四紀松散沉積物的一種，自身構成與性質的特殊性決定了其在工程建設領域中的特殊地位。和同期其他沉積物相比，黃土在地理分布上也存在著一定的規律，我國黃土面積約64 萬km2，在國土總面積中占比6.6%左右[1]。因為黃土物理構成、結構以及自身所處地貌及構造環境的特殊性，如果在切割強烈、地形起伏偏大的黃土溝壑與梁峁區修筑公路項目，在現有技術及客觀條件等因素的限制下，勢必會進行大范圍開挖施工，形成高陡的黃土邊坡。高邊坡的穩定與支護效果直接影響著公路運行安全性、基礎建設投資效益和養護成本，故應加大對相關施工技術的研究力度，最大限度的提升高邊坡的建設水平。

1 工程概況

B 公路工程處于黃土地區，工程路線起終點K15+145.791～K20+094.561，路線全長4.950 km，工程公路等級達到二級，設計車速60 km/h，雙向兩車道、路基、車道寬度分別是12 m、3.5m。在本工程中新建2 座橋梁，1 座隧道，工程造價10488.5 萬元。本標段共計有5 段屬于高邊坡防護工程，分別是：①K15+400～K15+525 段；②K16+640K16+740 段；③K17+501～K17+540 段；④K17+700～K17+779 段；⑤K19+221～K19+260 段。

公路黃土高邊坡的形成和沿線的地形地貌之間存在密切關系，本公路工程線型主要沿溝谷布置，并靠近自然斜坡坡腳位置，修建道路過程中對路段采用的是半填半挖及全挖工法，這是黃土高邊坡形成的重要基礎。本標段中形成的高邊坡基本是由新、老黃土構成，局部深切溝谷路段形成了由老黃土和第三系紅粘土與基巖構成的邊坡。圖1 是K15+400～K15+525 高邊坡的剖面圖[2]。

圖1 K15+400～K15+525 段高邊坡的剖面圖

2 高邊坡支護施工現狀及存在的問題

2.1 防護力度明顯不足

既往有人員對陜西、甘肅、河南等7 個省區黃土地區已建成的高邊坡進行現場調研，在被調查的6000 km的線路中，發現黃土區域公路高邊坡數高于250 處，90%以上的高邊坡分布在省內新建高速公路、一級公路及國道二級公路改造區段，前兩者均進行了一定支護防護設計，二級公路上僅有局部進行了支護設計，三級之下的公路黃土邊坡基本沒有進行防護，邊坡出現的各種病害直接影響公路營運安全性。

2.2 支護防護型式較單一

因為型式單一，會造成大范圍護面墻施工對生態環境的破壞，還可能因護面墻設計高度不精準對坡面完整性造成不同程度的損害。在布設護面墻時，設計方有可能未深入了解整個坡面的土質狀況，對本地降雨特點認識不全面等，造成對坡面進行防護的設計欠缺完整性，采用傳統低等級公路的設計理念與方法，僅將一定高度漿砌片石護面墻布置在坡腳局部，沒有重視強化護面墻上部邊坡的坡面穩定性[3]。

3 邊坡施工技術的實踐應用

3.1 攔渣墻或擋土墻

攔渣墻工法主要適用于高邊坡開口之外還存有較高自然邊坡，公路工程里程相對較長，沿線道路狀況較復雜的工況中，用于高山、峽谷等地區公路建設中有相對較高陡的自然邊坡，且邊坡上存在著不能控制的危巖體，為規避巖石崩塌掉落而損壞公路工程，建議在和公路工程邊坡開口線之外一定范圍中布置長度適宜的攔渣墻，其對高邊坡上巖石滾落過程能起到較好的攔截作用，進而使公路工程的安全性得到更大保障。擋土墻工法主要被用在邊坡開口線之外有一定面積的覆蓋層前緣，在高邊坡具體施工階段，若不能徹底清理掉覆蓋層，則施工方可以嘗試將一道擋土墻布置在覆蓋層的前緣，并配合使用“植草+框格梁”的固化方法。

3.2 錨索框架梁施工

本工程施工中，因為遇到了連續強降雨天氣，K19+221～K19+260 段邊坡在K19+76 部位坡頂上兩處泉眼在極短時間中朝向外部冒水，并且還有斷層生成的破碎帶，雨水持續滲流到本段邊坡坡體中，造成局部坡面發生溜塌情況。為應對上述問題，采用8m×8m 預應力錨桿框架梁對區段進行防護。預應力錨索框架有施工難度大、工序繁瑣、工期漫長等特征，本區段整個邊坡長32m，配合應用4 束鋼絞線錨索，錨索長度共3034m，錨固段長8～12 m，單孔拉力設計350kN，呈方形排布，設定間距4.0 m×5.5m，截面規格0.5m×0.6 m。錨索施工流程可以做出如下表述：錨索設計與加工→修筑坡面及測孔→鉆孔→安裝錨索→輸注漿液→封孔→框架梁、錨斜托→張拉、鎖定以及局部補漿→C30 砼封錨處理[4]。

框架梁、自由段、錨固段組合制作預應力錨索，配合應用4 束鋼絞線錨索，沿著錨索體軸線方向在鋼筋每間隔2m 布置一道架線環，錨索體保護層厚度≥2 cm；用HDPE 管作為自由端套管，封堵自由端時應用防水膠布多層綁扎處理。手工安裝錨索體過程中，配合使用高壓風吹孔，緩緩將錨索安置進孔中，利用鋼尺度量孔外露的預應力筋長度，據此測算出孔內錨索長，確保錨固長度的有效性。本工程中選用普通硅酸鹽水泥注漿，水泥砂漿配比1:1，水灰比控制在0.4～0.5，強度≥40 MPa。注漿壓力0.5～0.8 MPa，具體操作時觀察到孔口連續溢漿5 min 以后暫停注漿，砂漿凝固以后發現其體積收縮時，要盡早進行補漿，直到整體注滿。鋼筋砼框架梁施工階段，控制框架梁坡度1：1，利用C30 砼實現整體澆筑，豎梁澆筑在前，橫梁澆筑隨后，人工捆綁鋼筋，立模板，鋼筋錨固模板以后澆筑砼，確保以上操作的連貫性，拆模后持續養護7d。本工程中，錨索設計拉力350 kN，張拉分級穩壓3 min，最末級穩壓5 min；封錨時采用的砼等應高出框架梁砼一級。

3.3 坡體排水

地下水是導致高邊坡出現失穩變形問題的主要因素之一，應用地下排水措施時是采用減少滑坡土體內含水量的方法，提升其抗剪能力，進而改善抗滑性能。滲溝、隧洞、滲井、仰斜排水孔等均是當下可供選擇的地下排水工法，其對高邊坡能起到較好的加固作用[5]。

3.3.1 坡體內部排水

采用仰斜式排水孔能較好的排出坡體內部的地下水，且經濟性較高。采用該種工法前，要全面掌握地下水的水量大小、補給始源、運動遷移規律及巖土賦水性。通常將仰斜排水孔的深度控制在30～50m。過長時不僅會增加鉆孔方向的控制難度，也易造成孔中出現塌孔或堵塞情況，降低應用效果。仰斜排水孔的間距控制在5～10m 內，孔上仰角度5～10°，孔徑70～150mm，用直徑60～100mm 塑料或金屬管插進孔中組作為濾水管。管底局部是流水槽，上部 3/4 范圍中均勻預鉆Φ5～12mm 孔眼以促進集水過程。管壁外部包裹1～2 層鍍鋅鐵絲網或土工布，其對淤塞形成能起到一定防控作用。

本工程中滑面處于開挖面之下12～15m，結合監測資料發現整個滑坡均處于穩定狀態。且路塹設計標高位處于地下水位之下3～8m，綜合分析后認定地下水位偏高是造成坡體變形的一項敏感性因素，確定了如下的綜合整治方案：

順沿路塹坡腳布置仰斜排水孔，孔深 32.5m，仰角 5°，孔口標高按照路基設計高出1.2m，共計24 根；

邊溝下方布置縱向排水盲溝，總長350m；

對坡頂進行清方減載處理，削方平臺上布置截水溝；

坡腳處布置高度達5m 的抗滑擋土墻，坡面均采用窗口式骨架護坡。

3.3.2 坡體淺層排水

主要用于排除擋土墻、護面墻后方的地下水，既往利用將泄水孔布設在以上構造上的方法，可能會因設計精確度不足、施工不規范等，導致泄水孔失效，還會在水流作用下導致墻體或坡體坍塌。鑒于以上情況，本公路工程建設階段，決定應用PVC 半花管將傳統泄水孔取代，取得了較好的排水效果。PVC 管材經濟性較高，半花管加工操作簡單，施工快捷，能取得較好的排水效果。

3.4 植物防護

植物護坡技術主要是應用坡面植被的地下根系及地上莖葉的作用，實現對坡面的有效保護，將沖刷、侵蝕的危害程度降到最低。近些年，公路建設者在黃土地區不同道路建設中采用了多種植物防護方法，常用的有如下幾種：

3.4.1 栽藤護坡

即將攀緣性藤蔓類植物栽種在護面墻、抗滑樁擋土墻等之上，用其遮擋和環境協調性較差的人造景觀，對環境能起到較好的美化作用。藤蔓類植物自身有較強的覆蓋性。在防控降水對坡面的擊濺作用方面也表現出良好效能。在公路工程建設實踐中，如果發現巖質或土石質等不適合栽種草樹的低矮邊坡上，可以嘗試采用栽藤的方法，進而減輕降水對邊坡造成的破壞。

3.4.2 三維網植草護坡

該項護坡技術主要是應用三維塑料網自身具備的固土能力，將單層適合植物生長的耕植土堆填在剛挖出的坡面上，而后將一些植物栽種在填土之上。具體施工過程可以做出如下闡述：坡面清理→開挖固定槽→鋪筑三維網→填土撒種→管理養護。

3.4.3 厚層基材噴播

采用特定額度機械設備把植被種粒、肥料、土壤、保水料等混合物添水后，通過高壓噴射至巖質坡面。在確定噴射層粘結硬化以后，便會在巖面上形成具備較強抗沖刷能力的硬化層，這種硬化層內具有連續空隙構造，為植被根系生長創造良好空間。

4 結束語

總之，邊坡是公路工程的重要構成部分之一，為確保邊坡施工過程的安全性、穩定性，在邊坡施工中應合理應用適宜的支護技術方法進行防護，前期應做好公路工程現場地質勘測工作，在此基礎上選擇適宜的支護施工方法，并加強各項技術應用過程管控，確保公路工程應用過程的安全性、可靠性，為我國公路事業健康發展保駕護航。