填石路基邊坡防護形式及經濟性分析

李金成

(中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510220)

0 引言

隨著我國公路事業40余年的長足發展，實現了從無到有，零的突破，截至2020年底，我國高速公路總里程已達15.5萬km[1]。我國公路在建設和運行中，也因路基存在病害導致事故發生，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，以及因水文地質因素導致路基邊坡滑坡、坍塌等[2]。

因此在公路建設的過程中，越來越重視對公路路基邊坡的防護工作。國外眾多學者基于強度折減理論，采用有限元軟件進行數值模擬，研究邊坡穩定性的影響因素[3-4]；而國內專家除了采用數值模擬方法計算邊坡穩定性系數[5-6]，大多數專家從工程實際出發，對不同邊坡防護形式進行探究。劉壘根據某公路工程實際情況，為路基邊坡防護形式提出合理性建議[7]；李煒善為降低邊坡滑坡等病害對公路路基造成的不良影響，對某公路路基邊坡防護進行詳細設計[8]；楊佳娜以云臨高速為例，對路基邊坡防護形式開展大量研究并提出有效的防護措施[9]。

目前，路基邊坡防護的主要技術為植物防護、工程防護和其他防護。如何選擇防護形式，應根據工程特征進行選擇。本文依托廣連高速公路工程TJ09標，對填石路基邊坡防護形式進行相關介紹，并從經濟性角度優選出適用于本工程的邊坡防護形式。

1 工程概況

廣連高速公路工程TJ09標起于陽山縣青蓮鎮，設新田隧道、鹽田隧道、高峰隧道，線路全長18.441 km。本標段主線路基是由標段內隧道礦渣經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定性及安全行，從適用性、經濟行角度考慮，起初邊坡防護的設計方案有邊坡碼砌防護、格賓擋墻防護、噴播植草護坡、人字型骨架植草防護等。

2 不同邊坡防護形式技術要點

根據《公路路基設計規范》JTG D30-2015[10]可知，坡率根據路基填土高度、工程地質條件、地形條件、填料類型等綜合確定。當填方路基邊坡高度小于8 m時，設一級邊坡，邊坡坡率為1:1.5；當邊坡高度為8～12 m時，上部8 m邊坡坡率采用1:1.5，下部邊坡坡率采用1:1.75，設置為折線坡；當邊坡高度為12～18 m時，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處設置2 m平臺。

一般填方邊坡坡腳設置護坡道，填方高度不大于6 m時，護坡道寬度為1 m，當填方高度大于6 m時，護坡道寬度為2 m。護坡道設置外傾3%的橫坡。考慮到多方面原因，現場施工并沒有選擇碼砌，而是采用了更生態的噴播植草防護，因此只對噴播植草和人字型骨架植草防護的技術要點進行介紹。

2.1 噴播植草技術要點

植草護坡分為掛網噴播植草和不掛網噴播植草。為防止水土流失，現場采用掛網噴播植草。掛網噴播植草施工工藝流程如圖1所示。

圖1 掛網噴播植草工藝流程圖

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

2)錨桿、掛網。錨桿施工主要是對巖石邊坡表面和淺層進行加固處理，防止發生局部崩塌，同時有效地固定用作客土噴播基礎的土工格柵網。錨桿施工內容是鉆孔和插錨桿。掛網施工時采用自上而下放卷，沿縱向每隔2 m設一條φ 8 mm鋼筋與主輔錨桿相連以增強格柵網與錨桿的連接。

3)噴播植物種子。客土噴播植草厚度為(3+3) cm，基層和表層自上而下分2次實施噴播，第一次噴播厚3 cm有機基材基層，待穩定后再噴播3 cm含草籽及灌木種籽的有機基材的表層。掛網噴播植草工藝施工圖如圖2所示。

圖2 掛網噴播植草工藝參考示意圖

2.2 人字型骨架防護技術要點

現場采用填方人字型骨架防護，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后進行基槽第一次施工，等剩余的挖完后再進行第二次基槽開挖。施工前先清刷坡面浮土，填補坑凹，使坡面大體平整。對不穩定的挖方槽底及坡面要做換填夯實處理。同一級邊坡挖方順序是：由上至下，一步到位，槽底密實平順，禁止超挖。開挖出來土方須清除大部分，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)護腳施工。人字形骨架護坡混凝土砌筑順序為：由底級到上級，先基礎后溝槽開挖再拼裝預制砼。填方人字形骨架溝槽先用30 cm厚的M7.5漿砌片石鋪砌，預制塊飾面，預制塊間采用M7.5砂漿砌。填方人字形骨架護腳一般采用M7.5漿砌片石護腳A支擋，護腳寬度40 cm，埋設深度不小于40 cm，護坡長度不得低于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次實施噴播，第一次噴播厚3 cm有機基材基層，待穩定后再噴播3 cm含草籽及灌木種籽的有機基材的表層，灌木種子含量為種子量的30%～40%。

3 邊坡防護形式的適用性和經濟性分析

3.1 邊坡防護形式的適用性分析

在試驗段施工時發現碼砌對勞動力需求過大，對碼砌材料要求高，效率低；由于碼砌高度較高，容易產生滑移，施工風險較大；填石路基石料粒徑不均勻等問題，易造成邊坡碼砌與填筑路基之間結合部產生脫空現象，不能保證路基穩定性；邊坡碼砌質量無法控制，且在后續路堤持續受荷作用下，會引起變形和崩塌，影響后續路堤使用的安全。

因此現場決定填石路堤的防護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)對勞動力需求較大，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，其他區域適用性不足。因此，填石路堤的防護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 邊坡防護形式的經濟性分析

為更好呈現出噴播植草邊坡的經濟性，從經濟、工效、安全、環境等方面對邊坡碼砌、噴播植草、人字型骨架等防護形式進行優選。為便于計算，3種防護形式擬采用于同一段填石路堤，該段路堤為一級邊坡，邊坡高度為8 m，坡率為1:1.5，坡長為100 m，對比分析表如表1所示。

表1 邊坡防護形式不同方案對比分析表

以上3種邊坡防護方案均考慮人工費，分析表1可得出以下結論。

1)經濟上。邊坡碼砌方案需要多花費35萬元以上，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方式比噴播植草多花費2萬元，但同樣需要對邊坡噴播植草，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，需要對刷坡后的邊坡挖槽進行骨架砌筑，效率較慢；而邊坡碼砌需要耗費大量的人力物力，且工作危險性較大，工效很慢。

3)3種邊坡防護形式均能保證邊坡的穩定性及美觀性。

4)因此從經濟性的角度出發，優選噴播植草作為本項目的邊坡防護形式。

4 結語

邊坡防護是提升公路使用壽命的關鍵因素，為順應自然發展，響應生態工程建設，通過對比分析邊坡碼砌、噴播植草、人字型骨架防護在經濟、工效、安全方面的差異，噴播植草更經濟、高效，在穩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的首選方案，相關技術可供其他標段及類似工程作為參考，具有一定的指導意義。