河惠莞高速公路路基邊坡的滑塌防護施工技術研究

曹濱

摘 要：高速公路滑塌防護技術研究對邊坡穩定性、生態環境可持續發展等具有很大工程價值，本文結合河惠莞高速公路項目，針對此公路路基開挖地質條件，在不同區域分別采取了預應力錨索框架梁、預應力錨桿框架梁、錨桿主動網客土噴播植草、客土噴播植草、三維網噴播植草、人字形骨架防護等防護技術。本文重點圍繞錨桿主動網+客土噴播植草防護施工、錨桿框架梁防護、錨索框架梁防護技術三個方面提出了具體的防護方案和施工流程圖，上述工程方案、設計詳圖和施工工藝流程將為公路邊坡穩定提供可持續發展設計和施工理念。

關鍵詞：高速公路;路基邊坡;滑塌防護;施工技術

0 引言

高速公路修建過程中對地貌結構、植被環境破壞較大，特別是路基開挖產生大量的次生裸地、水土流失和邊坡滑塌現象[1]，故如何在高速公路修建過程中維護好開挖邊坡穩定性、恢復好邊坡原有生態環境、保持好土壤透水性等至關重要[2-5]。公路路基邊坡的滑塌防護關鍵技術主要有工程防護和生態防護兩大類，工程防護主要通過錨桿注漿、砌筑片石、構建鋼筋混凝土骨架等措施形成堅硬的支檔結構避免邊坡滑塌，常見的支檔結構有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式結構等，這類結構造價成本和施工周期往往較長[6-8]。生態防護主要利用大量植被根莖土壤之間的咬合力形成防護層來增強土體穩定性，可長期有效維護邊坡生態環境、避免水土流失、形成可靠抗沖刷能力[9-10]。隨著國內高速公路由量向質的轉變，如何在高速公路修建過程中實現與自然和諧共處是一個熱點課題，也是21世紀高速公路發展一個重要方向[11]。本文結合河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段路基開挖防護案例，研究此段高速公路深挖路塹段路基安全防護方案和施工流程，有一定參考價值。

1 工程概況

河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段位于惠州市境內，東接河惠莞高速公路紫金至惠陽段通往河源、江西及以北地區，西連莞番高速公路橋頭至沙田段、虎門二橋連接珠江東岸，里程樁號為K102+100～K109+200，路線長7.1 km，路寬為33.50 m。K106+100～K107+300段為三和互通立交，設有五條匝道。地勢總趨勢為東北高西南低，地貌主要以平原和低矮丘陵為主，局部區域有低山分布，上覆土層為第四系沖洪積及坡殘積相得粉質粘土、淤泥質土、砂層、碎石土、砂質粘土、礫質粘性土等，下伏基巖為花崗巖、變質砂巖、含礫砂巖。線路內無大的不良地質體，特殊性巖土為軟土，地下水以孔隙水及裂隙水為主，水質具微-弱腐蝕性。河惠莞高速公路項目路線如圖1所示。

施工段路線以低矮丘陵為主，局部區域有低山分布，地面線橫斷面多為半填半挖路基。防護形式有預應力錨索框架梁、預應力錨桿框架梁、錨桿主動網客土噴播植草、客土噴播植草、三維網噴播植草、人字形骨架防護等。具體工程數量如表1所示。

2 錨桿主動網+客土噴播植草防護

針對本項目半填半挖路基，重點采取錨桿主動網+客土噴播植草防護措施，具體施工方案工藝流程：測量放樣→坡面清理→鉆孔→安放錨桿→注漿→噴射不含種子基層→鋪設鋼絲網→錨墊板貼緊固定→施加預應力→封錨→噴射含種子表層→養護。錨桿端部大樣見圖2，主動網+客土噴播示意如圖3所示。

具體操作要點如下：

（1）測量放樣：錨孔位置定位精準，坡面上的孔位銜接誤差小于10 cm。

（2）坡面清理：清除坡面雜物，包括突出坡面的石頭，確保坡面平整。對于比較疏松的邊坡，壓實坡面，確保坡面穩定。

（3）鉆進深度和速度控制得體，鉆孔完畢后需要穩鉆1～2分鐘后方可停止，可有效避免孔底尖滅。鉆孔孔壁保持清潔，不允許滲入沉碴，鉆孔完畢后可利用0.2 MPa～

0.4 MPa的高壓空氣將孔內巖粉及水體排出孔外，避免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。

（4）安放錨桿：需要安裝強對錨桿的強度、面積、順直度、加工質量等情況進行摸查，插入錨桿時應預留50 cm的保護層，并將灌漿管放至鉆孔底部。

（5）注漿：自下而上一次注入完畢，壓力應大于等于0.5 MPa，中途不停灌。若有滲水原因導致孔后4 h內不能下錨，應下錨前速洗、速設錨、速注漿。

（6）掛高強鋼絲網：高強鋼絲網采用菱形鋅鋁合金網，鋼絲直徑3 mm，強度≥1 770 MPa，網孔內切圓直徑65 mm，網塊標準規格30/20/10×3.5 m。每級邊坡上緣和底部、起終點及每隔30 m左右設置Φ16鋼絲繩。鋼絲繩置于錨墊板下，與網片間隔2～3個網孔穿孔連接，并在兩端用錨桿固定。

（7）錨墊板貼緊固定：錨墊板采用菱形、兩端帶扣爪的專用錨墊板，尺寸≥350×170 mm，厚度≥8 mm，其長軸水平方向放置。擰上螺母，對錨墊板進行初步固定。

（8）施加預應力：采用常規張拉工具（例如扭力扳手、錨桿拉力計），擰緊螺旋母施加張拉預應力至設計值。預應力≥25 kN，使鋼絲繩網盡可能緊貼坡面;主錨桿設計力100 kN。

（9）噴植層施工：噴植層分基層及表面，噴植層應配營養劑。其中植土、草纖維、緩釋營養肥料、粘合劑、保水劑等混合材料配合比應通過實驗確定。混合種子一般由4～6種草組成邊坡，要求存活率90%以上。

3 錨桿框架梁防護

針對本項目半填半挖路基，同時在高挖邊坡中也采取錨桿框架梁防護措施，具體工藝流程為：坡面清理、搭設平臺→測定錨孔位置→鉆機安裝就位→鉆孔、成孔→清孔→錨桿體制作、安裝→注漿→框格梁砼澆→自檢評定。錨桿框架梁設計如圖4所示。

具體操作要點如下：

3.1 框格梁制作

（1）基坑開挖：縱橫梁斷面尺寸均為30 cm×30 cm，先開挖橫向（與路線垂直）框格梁溝槽，槽底夯實，框格梁嵌入坡體深度20 cm，橫梁砼一次澆，縱梁每隔6 m、9 m、12 m設2 cm寬伸縮縫。

（2）鋼筋制作：框架基礎先鋪50 mm砼墊層，再進行鋼筋安裝，如遇局部架空可用M7.5漿砌片石嵌補;錨桿與縱橫梁鋼筋相干擾，可局部調整鋼筋、箍筋的間距或調整鋼筋綁扎角度;可利用固定筋將錨桿與縱橫主筋相連，固定筋、錨桿、主筋之間采用焊接方式連接，焊接長度不小于5倍直徑。

（3）模板安裝：為保證混凝土澆筑過程中模板底部穩定性，可在模板下層角鋼預留孔洞中用Φ12鋼筋打入地層，上部模板的穩定可有效利用側向支持進行加固，確保整個模板支撐體系穩定。

（4）砼澆筑：在澆筑梁體砼之前，要對模板的拼縫進行封堵。錨桿框架縱向6 m為一組;縱梁伸縮縫寬20 mm，澆砼前用20 mm厚泡沫板嵌縫，事后掏出泡沫板，再用瀝青麻絮填塞，填塞深度100 mm。

3.2 施工注意事項

（1）錨桿鋼筋及鎖定鋼筋均采用HRB400的φ28鋼筋制作。

（2）錨桿接長采用雙面焊，焊接長度不小于5倍錨桿鋼筋直徑。

（3）澆筑框架梁前，要清理錨桿孔口處，并用水泥漿封堵。

（4）橫梁均采用C30鋼筋砼澆筑，框架表面必須平順美觀。

（5）橫梁截面尺寸均采用0.3×0.3 m;長度為5.98 m。

（6）錨桿注漿體采用M30水泥砂漿，采用孔底返漿法，嚴禁拔綁定的PVC注漿管。

（7）錨桿試驗：錨錨桿施工前，根據地層錨固設計要求：邊坡中錨桿抗拔力最大荷載為150 kN、各取3孔試驗，待達到強度后立即開始進行拉拔實驗。

4 錨索框架梁防護

本項目中應用到錨索框架梁防護工藝流程為：坡面清理、搭設平臺→測定錨孔位置→鉆機安裝就位→鉆孔、成孔→清孔→錨索體制作、安裝→錨固段注漿→高壓劈裂注漿→框格梁砼澆筑、安裝錨具→錨索張拉鎖定→檢驗→自由端封孔注漿→封錨→自檢評定。錨索框架梁示意如圖5所示。

具體操作要點如下：

（1）錨索制作：錨索在鉆孔的同時于現場進行編制，內錨固段采用波紋形狀，張拉段采用直線形狀。鋼絞線標準強度不小于1 860 MPa，正常情況下，鋼絞線截斷余量取50 mm。在內錨固段的范圍內設置擴張環和緊箍環，間距為50 cm;張拉段每隔1.5 m設置一個定位環，并用塑料管穿套，內涂黃油;最后在錨索端頭套上導向帽。

（2）錨索安裝：在向錨索孔裝索之前，要檢查錨索編號是否與孔號匹配，確認無誤后，用高壓風清孔一次，然后開始安裝錨索。

（3）錨固法注漿：錨固法注漿采用排氣注漿法施工，錨索孔注漿使用注漿機，注漿壓力不小于0.6 MPa。

（4）立錨墩：錨墩的作用是將錨具的集中荷載傳遞到巖面并調整巖面受力方向。

（5）錨索的張拉：在張拉錨索之前，應對張拉設備進行標定。標定時，在壓力機上采用千斤頂主動出力的方法反復試驗三次，取平均值，繪出千斤頂出力（kN）和壓力表指示的壓強（MPa）曲線，作為錨索張拉時的依據。

（6）封孔注漿：在補償張拉之后，立即進行封孔注漿。注漿管從預留孔插入，直至管口進到錨固段頂面約50 cm。孔內的空氣通過設在定位止漿環處的排氣管排出。

（7）封錨：在封孔注漿之后，從錨具量起留50 mm鋼絞線，多余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于20 cm的水泥砂漿保護層。

（8）施工注意事項：

1）四束錨索錨具采用0VM15-4型，六束錨索錨具采用0VM15-6型。四束錨采用φ76鋼套管配套，六束錨采用φ90鋼套管配套。

2）錨索采用公稱直徑φ15.2 mm高強度、低松弛、無粘結的鋼絞線，鋼絞線強度為fpk=1 860 MPa。

3）制作錨索時，鋼絞線長度比設計長度增加1.5 m錨頭張拉段。

4）注漿前必須將孔封好，錨索采用二次注漿工藝，第一次用M30水泥砂漿常壓注漿，錨固段和自由張拉段同時注入M30水泥砂漿，采用孔底返漿法，注漿壓力大約0.8 MPa，當第一次注漿體強度達到5 MPa時采用M30水泥砂漿進行二次高壓劈裂注漿，注漿壓力不小于2 MPa。注漿應采用自孔底向上一次有壓漿技術，中途不得停灌，要保證漿液飽滿，必要時對孔口段進行補漿，不得有里空外滿的現象。

5）待框架混凝土達到100%和錨固灌漿強度達到設計強度的85%后（約兩周）方可進行張拉話鎖定。

6）為了使鋼絞線受力均勻，在成束張拉前，宜采用小千斤頂對鋼絞線單束分別張拉，隨后應取0.1～0.2倍設計張拉力值對錨索進行1～2次預張拉，以確保錨索完全平直，各部位接觸緊密，最后進行張拉鎖定。

7）錨索張拉為5級進行，即：設計張拉力的20%、50%、75%、100%以及110%，除最后一級需要穩定15～20分鐘外。

8）錨固段擴張環與緊固環的間距為0.5 m，定位環的間距為1.5 m。

9）二次注漿管采用φ25～φ22PVC管制作，在錨固段打注漿孔、孔徑5 mm，間距30 cm，梅花形布置，并用工程膠布堵孔。

10）框架梁澆筑完成后，必需框梁段鋼套管與鋼絞線之間空隙進行補漿，并住滿砂漿，防止錨具及框梁段銹蝕。

5 結語

高速公路滑塌防護技術的研究牽扯到結構工程、巖土工程、土壤學、環境學、生態學等多個交叉學科，如何將這幾個學科知識交融綜合解決邊坡穩定性問題，既能起到路基護坡作用又能起到生態環保作用。本文基于河惠莞高速公路項目，提出了錨桿主動網+客土噴播植草防護施工、錨桿框架梁防護、錨索框架梁防護技術方案和操作流程，上述工程方案、設計詳圖和施工工藝流程將為后續類似邊坡防護提供可依賴工程經驗。

參考文獻：

[1]陳世昌.公路路基高邊坡錨桿防護施工技術[J].交通世界，2020（36）：64-65.

[2]簡思羽，晏堃.高速公路路基高邊坡防護施工技術[J].交通世界，2020（31）：71-72.

[3]趙明峰.高速公路路基邊坡的滑塌防護施工技術[J].四川建材，2020，46（10）：117-118.

[4]操偉，黃櫟.公路路基高邊坡錨桿防護施工技術[J].交通世界，2020（28）：59-60.

[5]劉壘.公路路基邊坡防護施工技術的應用探究[J].黑龍江交通科技，2020，43（9）：80+82.

[6]劉超，肖偉霞.公路路基高邊坡錨桿防護施工技術管理措施[J].中華建設，2020（9）：108-109.

[7]趙劍波.公路路基邊坡生態防護施工技術研究[J].交通世界，2020（22）：139-140.

[8]廖仲鴻，王浩.解析公路路基高邊坡錨桿防護施工技術管理[J].居舍，2020（15）：40.

[9]海晟平.高速公路路基高邊坡錨固防護施工技術與控制措施[J].交通世界，2020（12）：24-25.

[10]宋剛.公路路基邊坡防護施工技術研究[J].四川水泥，2020（3）：34.

[11]黃國平.公路路基邊坡生態防護施工技術研究[J].四川水泥，2019（12）：101.