公路路塹邊坡防護技術(shù)研究

羅海松

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511400）

1 引言

公路路塹開挖完成后，需要對路塹邊坡進行防護排水設(shè)計，尤其是高陡路塹邊坡，由于坡腳處需要較大的抗滑力才能保證邊坡穩(wěn)定。當(dāng)路塹邊坡處于臨界失穩(wěn)破壞狀態(tài)時，必須采取相應(yīng)的工程手段對其進行加固處理，以保證路基和施工人員安全。

在對路塹邊坡進行加固時，可根據(jù)邊坡所處的狀態(tài)進行削坡、壓腳，在坡面和坡腳采取防水排水設(shè)計、設(shè)置擋土墻、加固建筑物等措施。對于土質(zhì)邊坡或者強風(fēng)化巖質(zhì)邊坡，為了減小施工開挖對邊坡擾動的影響，經(jīng)常采用抗滑樁支擋+地表排水+清方減載的綜合處理技術(shù)進行加固。對于高陡路塹邊坡，常采用預(yù)應(yīng)力錨索加固+壓力注漿加固+錨桿框架梁綜合治理手段，這種深層加固技術(shù)能夠有效提高高陡邊坡的穩(wěn)定性，解決加固效果不理想等問題。

2 公路路塹邊坡破壞形式和模式分析

公路路塹邊坡按照邊坡破壞下滑面的形式可分為沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的破壞、圓弧滑動破壞和非圓弧滑動破壞3種形式。按照力學(xué)特性可將路塹邊坡破壞劃分為平移滑動、巖石崩塌、旋轉(zhuǎn)滑動、嚴(yán)層曲折和巖塊流動5種破壞方式（見圖1），不同的滑動破壞方式所采取的加固方式各有不同。

3 路塹邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

影響路塹邊坡穩(wěn)定性因素主要包括邊坡所處的地形地貌、邊坡的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造、地下水和降雨和人類工程活動的影響。

1）邊坡自身的高度、坡面形狀、周邊臨空條件和邊坡坡度等都會影響邊坡的穩(wěn)定性。一般情況下，邊坡的坡度越大、高度越高，邊坡越不容易穩(wěn)定。邊坡坡面外形呈現(xiàn)出不同的凹凸?fàn)钜仓苯佑绊戇吰碌姆€(wěn)定性。對于坡面凸起的邊坡，由于坡面兩側(cè)巖體受到較大拉力的影響不容易穩(wěn)定；對于坡面凹陷的邊坡，兩側(cè)受到的是壓應(yīng)力，因此，邊坡較為穩(wěn)定；對于較高的路塹邊坡，由于受重力荷載影響最大，且坡腳處容易出現(xiàn)地下水匯集，造成其穩(wěn)定性較差。

2）地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造對路塹邊坡的影響也各不相同。邊坡的地質(zhì)巖性組成直接影響了巖石的抗風(fēng)化能力、雨水是否軟化膨脹等性質(zhì)，這些性質(zhì)直接影響了邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)路塹邊坡處于地質(zhì)斷層、褶皺、斷層節(jié)理發(fā)育、區(qū)域新構(gòu)造運動活躍的地質(zhì)構(gòu)造地帶時，都會對路塹邊坡的破壞形式和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3）水對路塹邊坡的破壞作用體現(xiàn)在物理化學(xué)作用和力學(xué)效應(yīng)兩方面，二者之間相互影響。當(dāng)邊坡中巖土體的礦物吸水或失水時，會造成礦物松散瓦解或膨脹，當(dāng)水中還有CO2等酸性氣體時，還會對土體產(chǎn)生侵蝕作用，這體現(xiàn)了水的物理化學(xué)作用對邊坡土體的影響。地下水在滲流過程中產(chǎn)生的動水壓力以及水產(chǎn)生的浮力都會降低邊坡的穩(wěn)定性，這體現(xiàn)了水的力學(xué)效應(yīng)對路塹邊坡的影響。

4 公路路塹邊坡防護原則

1）在對公路路塹邊坡進行設(shè)計防護時，首先要根據(jù)邊坡的狀態(tài)和邊坡所處的工程地質(zhì)環(huán)境判斷邊坡可能出現(xiàn)的破壞形式，可通過理論計算推導(dǎo)、工程類比法與現(xiàn)場邊坡變形監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合進行綜合判斷，對邊坡的坡面和坡腳可能出現(xiàn)的破壞位置進行加固處理。在對路塹邊坡進行加固或坡面削坡過程中，要注意對周邊生態(tài)環(huán)境和景觀進行保護，保證邊坡防護的施工質(zhì)量。

2）邊坡防護方案要遵循“因地制宜，就地取材”的原則。根據(jù)邊坡的實際地形地貌和水文地質(zhì)條件等確定邊坡加固設(shè)計方案和加固方法。過高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)會增加工程造價，過低的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)又不能滿足安全和防護加固的目的，因此，應(yīng)在保證邊坡穩(wěn)定性的前提下因地制宜地設(shè)計加固方案。選擇邊坡防護原材選料時，要做到就地取材，土質(zhì)邊坡以植物防護為主，巖質(zhì)邊坡一般選擇砌石堆護。這樣不僅節(jié)約了工程造價，也減少了加固材料的運輸時間。

3）路塹邊坡加固設(shè)計時，不能只考慮對路基的保護，設(shè)計方案中還要提現(xiàn)對邊坡周圍環(huán)境的適配與協(xié)調(diào)，修建公路雖然對周圍輻射區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展有促進作用，但是要選擇符合環(huán)保要求與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的科學(xué)防護措施，以彌補工程建設(shè)對周邊環(huán)境造成的破壞。

5 公路路塹邊坡防護技術(shù)及潛在風(fēng)險分析

公路路塹邊坡防護按照防護類型可劃分為植物防護、工程防護和綜合防護3種類型。

5.1 公路路塹邊坡植物防護要點分析

路塹邊坡植物防護主要分為掛網(wǎng)客土法、CF生態(tài)網(wǎng)植草法和人字形骨架植草法。本文以汕湛高速某標(biāo)段邊坡植物防護為例對上述3種植物防護進行分析歸納。

1）掛網(wǎng)客土噴播技術(shù)是先將鍍鋅網(wǎng)自上而下固定在邊坡上，然后將客土（植物生存的基本材料）、綠化料、長效緩釋性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設(shè)備中充分混合攪拌后，通過空氣壓縮機壓縮空氣噴射到坡面上形成所需要的生長基礎(chǔ)。其施工工藝流程是：施工準(zhǔn)備→邊坡清理→掛網(wǎng)施工→配置客土基材混合物→客土播種→養(yǎng)護管理，掛網(wǎng)錨桿示意圖如圖2所示。

客土噴種的基材混合物[1]由巖石綠化料、肥料、植壤土等按一定比例混合而成；巖石綠化料由有機質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)改良劑等材料制成，根據(jù)實際特點進行標(biāo)準(zhǔn)試驗，選定配合比。掛網(wǎng)客土噴種平面示意圖如圖3所示。

選擇的種子要考慮邊坡土壤或巖面性質(zhì)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、施工季節(jié)等條件，并結(jié)合各種植物生長特性選擇根系發(fā)達的草本植物及喬、灌木種子，并增加當(dāng)?shù)仡愃频孛沧鳂I(yè)面上的同類樹種。選用專業(yè)客土噴播機，設(shè)備就位后，調(diào)節(jié)輸送泵壓力、出風(fēng)量，使混合料均勻噴射至坡面，自上而下分兩次實施噴播，第一次噴播5 cm厚，待客土穩(wěn)定后（10~20 min）再噴播至設(shè)計厚度，在巖性破碎、硬坡段噴層厚度可適當(dāng)增加。

2）CF生態(tài)植草邊坡防護的主要施工順序為：坡表處理→準(zhǔn)備工作→掛CF網(wǎng)、打錨釘固定→覆土→播種→蓋膜養(yǎng)護。在掛設(shè)CF網(wǎng)之前，要在邊坡頂部和底部開挖矩形溝用來固定保護網(wǎng)。此外，在路塹邊坡的坡頂、二三級平臺、坡腳處均設(shè)計導(dǎo)流槽和排水溝，減少地表水對邊坡內(nèi)部的浸濕造成邊坡破壞。掛設(shè)CF網(wǎng)時除了保證坡面平整，掛網(wǎng)沒有褶皺外，還需要主要掛設(shè)方向要從坡頂向坡腳鋪設(shè)，在掛網(wǎng)搭接處保持最小搭接距離為10 cm，掛網(wǎng)緊貼坡面不要出現(xiàn)懸空，相鄰的掛網(wǎng)采用U形頂進行固定，搭接寬度最小為20 cm，路塹邊坡坡面和坡腳的錨釘固定間距分別為200 cm和100 cm。

覆土要分層多次填土，且灑水浸潤，至網(wǎng)包層不外露為止，以保證覆土充滿網(wǎng)包，且不壓包。草種選擇應(yīng)適合當(dāng)?shù)厣L的根系發(fā)達的草種，并摻入種子量的30%～40%灌木種子，噴播采用液壓噴播，草籽與肥料應(yīng)充分拌和均勻，噴播后及時加蓋無紡布。CF噴播植草布置如圖4所示。

節(jié)水增糧行動項目規(guī)模化建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程，覆蓋范圍廣、資金投入大，涉及農(nóng)民切身利益，能否長期運行發(fā)揮效益關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，因此項目建設(shè)過程必須要嚴(yán)格管控、建管并重，尤其是項目后期運行維護要嚴(yán)抓不怠。項目實施過程要加強督查指導(dǎo)，完善管理措施，確保工程質(zhì)量；建成運行后要進一步完善工程運行管護機制，落實運行維護經(jīng)費來源，配備專職人員對地下水水井、輸水管線、微灌設(shè)施和電氣化設(shè)備進行定期保養(yǎng)、維護和更新，保障節(jié)水增糧行動工程建設(shè)規(guī)范、使用便捷、管護得當(dāng)、長期受益。

3）人字形骨架植草護坡的施工順序[2]為：平整坡面→骨架施工→回填客土→綠化防護施工→蓋無紡布→養(yǎng)護。骨架施工除了需要測量放樣和施工前對坡面進行清理外，還需要提前預(yù)制混凝土鋪塊。骨架采用C20混凝土預(yù)制塊鋪砌，混凝土預(yù)制塊在預(yù)制場先預(yù)制，運至現(xiàn)場鋪砌，在護腳處采用C20混凝土現(xiàn)澆，骨架防護位于第二級及以上邊坡時，護腳由平臺截水溝代替。

5.2 路塹邊坡工程防護要點分析

當(dāng)路塹邊坡的坡面環(huán)境不適宜進行植物防護或植物防護不能使邊坡處于安全狀態(tài)時，只能采取工程防護手段保證邊坡處于安全穩(wěn)定。工程防護[3]是指通過人工設(shè)置構(gòu)造物或?qū)吰滦螒B(tài)進行物理處理以確保路塹邊坡在后期公路運營時處于安全狀態(tài)。工程防護的類型主要包括設(shè)置擋土墻、坡腳或坡面設(shè)置抗滑樁、坡面噴施混凝土護坡防護、干砌片石防護等。先簡單介紹集中常用的路塹邊坡工程加固方法。

1）砌石防護主要包括干砌片石防護、砌漿片石防護和護面墻3種方式。坡面防護主要包括抹面防護、坡面噴射混凝土防護、勾縫灌漿防護和錘面防護4種方式。抹面防護主要適用于坡面主體為強風(fēng)化巖石的路塹邊坡；坡面噴施混凝土防護適用于坡面節(jié)理裂隙較為發(fā)育，坡面較為碎裂的巖質(zhì)邊坡，其主要作用是防止地下水和地表水進入邊坡內(nèi)部造成邊坡失穩(wěn)；勾縫灌漿防護主要被用在圍巖較為堅硬的不容易風(fēng)化，邊坡裂隙較小的路塹巖質(zhì)邊坡；錘面防護是通過混合土對坡面進行硬化加固，抗雨水沖刷能力強，適用于受風(fēng)化作用嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡或受雨水沖刷作用明顯的土質(zhì)邊坡。

2）噴錨防護在對路塹邊坡加固時需要提前對坡面進行噴射混凝土處理，在混凝土強度達到設(shè)計值時，再進行噴錨加固，一方面增大了噴錨加固的影響面積，另一方面也提高了巖質(zhì)邊坡抗沖刷能力。噴錨防護適用于坡面風(fēng)化嚴(yán)重、圍巖結(jié)構(gòu)較為破碎的巖質(zhì)邊坡，噴錨支護能對邊坡內(nèi)部的破碎巖層的整體性加強，較少因圍巖破碎體產(chǎn)生較大側(cè)壓力的影響。

3）抗滑擋土墻支護是依靠自身重力作用來抵抗邊坡順層的下滑力，當(dāng)邊坡的坡度較大或高度較高時，邊坡順層的下滑力大于擋土墻的重力作用時，邊坡就會產(chǎn)生滑移破壞，此時要通過增設(shè)抗滑樁與重力擋土墻共同作用進行邊坡防護。抗滑擋土墻一般設(shè)置在坡腳位置，適用于邊坡坡度較小，高度較低且邊坡天然狀態(tài)下的坡高小于極限高度。

4）預(yù)應(yīng)力錨索梁（見圖5）加固邊坡適用于斷層較為發(fā)育、坡面工作量大的高陡邊坡加固，錨索梁能使深部的巖體充分發(fā)揮自承能力[4]，提高邊坡的自穩(wěn)能力，錨索梁包括錨索和錨梁兩部分組成。錨索加固按照錨索的應(yīng)力狀態(tài)又可分為預(yù)應(yīng)力錨索加固和非預(yù)應(yīng)力錨索加固，預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡的原理是通過對錨索施加的預(yù)應(yīng)力在坡面層理上產(chǎn)生法向阻力同時增加了錨索的抗剪能力；非預(yù)應(yīng)力錨索通過自身抗剪能力來防止錨固巖層發(fā)生剪切滑移破壞。

5.3 公路路塹邊坡綜合防護要點分析

路塹邊坡綜合防護工程是指充分利用植物防護和工程防護的優(yōu)點對邊坡進行加固處理，不僅提升了邊坡及其附近的生態(tài)環(huán)境，符合近年來倡導(dǎo)的綠色環(huán)保防護要求，而且也能保證邊坡防護的質(zhì)量，通過增設(shè)植物防護也能從整體上降低邊坡防護的工程造價。現(xiàn)階段，公路路塹邊坡綜合防護主要分為空心磚結(jié)合植草防護、框架梁（主要是錨桿框架梁和拱形骨架結(jié)構(gòu)）結(jié)合植草護坡防護以及掛網(wǎng)結(jié)合植被護坡防護。

2）框架梁網(wǎng)格結(jié)合植被防護可選擇用混凝土、漿砌片石或路塹開挖的片石作為網(wǎng)格梁的骨架，網(wǎng)格內(nèi)種植適宜當(dāng)?shù)貧夂虻闹参镞M行邊坡防護，該綜合防護適用于受雨水沖刷嚴(yán)重的土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡防護。框架網(wǎng)格和內(nèi)部的植被能有效減小雨季邊坡地表水對路基的沖刷，還可以提高邊坡的景觀效果。

3）掛網(wǎng)結(jié)合植被護坡防護[5]是指采用柔性鋼絲網(wǎng)結(jié)合植草加固方式對路塹邊坡進行防護，其作用原理是將柔性鋼絲網(wǎng)固定在隔欄上，再通過錨桿固定方式將整個網(wǎng)面固定在坡面上，對整個坡面形成支撐。該加固方式還可以防止邊坡巖體崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

5.4 路塹邊坡防護的風(fēng)險分析

公路路塹邊坡的風(fēng)險主要來自施工風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險兩大類。邊坡施工風(fēng)險主要包括初始開挖、邊坡開挖、爆破施工、錨桿掛網(wǎng)或擋土墻等主動防護施工時帶來的風(fēng)險。造成路塹邊坡施工風(fēng)險的主要原因包括現(xiàn)場技術(shù)人員操作失誤、忽視警告標(biāo)志違規(guī)作業(yè)、使用不安全設(shè)備等，其中，邊坡爆破處理不當(dāng)是造成邊坡失穩(wěn)的主要原因。在爆破影響區(qū)設(shè)置覆蓋層可以防止飛石的飛散，覆蓋材料要求強度高、重量大，韌性好，能相互連接成厚大的整體，并能被牢固固定。同時設(shè)立以爆區(qū)為中心設(shè)立警戒區(qū)，在建筑物安全距離達不到要求時，可修建堅固可靠、能抵御飛石沖擊的避炮棚。

邊坡環(huán)境風(fēng)險主要是在進行邊坡作業(yè)時，工程區(qū)內(nèi)受到臺風(fēng)、暴雨、高溫和大霧等天氣影響，危害現(xiàn)場施工人員的安全和邊坡自身穩(wěn)定。

6 結(jié)語

保證公路路塹邊坡的穩(wěn)定對公路路基和運營時過往人員車輛有重要意義。本文通過對路塹邊坡的植物防護、工程防護和綜合防護的主要類型和各自防護措施的適用條件進行詳細(xì)的總結(jié)說明，對路塹邊坡設(shè)計方案原則和邊坡失穩(wěn)因素進行了闡述。在進行邊坡防護時，要注意因地制宜，綜合考慮邊坡自身狀態(tài)、周邊氣候條件和人為因素對邊坡的影響。