深挖方邊坡防護工程設計分析

摘要 邊坡防護工程設計作為公路施工設計的重要組成部分，受公路地理位置、地形及地質條件等因素影響，因此需要工程設計人員結合實際情況，科學合理地完善邊坡防護設計。文章以云南省墨江至臨滄公路SJ-3標土建16-1標段為例，對該公路中深挖方邊坡防護措施進行分析論證，使邊坡生態環境得到很大提高，同時有利于水土保持。

關鍵詞 深挖方；邊坡防護；工程設計

中圖分類號 U416.14 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0135-03

0 引言

深挖方邊坡通常是指土質挖方邊坡高度＞20 cm或巖石挖方邊坡高度＞30 m的區域[1]。在山區公路建設過程中往往由于其復雜的地形地質條件，容易形成多處深挖方，因此深挖方的邊坡防護工程對公路工程的施工安全以及工程造價至關重要[2]。該文以云南省墨江至臨滄公路SJ-3標土建16-1標段為例，通過分析項目工程概況和工程地質概況，提出深挖方邊坡防護方案。

1 工程概況

在《國家公路網規劃》（2013—2030年）中，云南省墨江至臨滄公路SJ-3標工程作為杭瑞高速公路G56天保至猴橋聯絡線（G5615）的組成部分，將臨滄與省會昆明的公路通道有效連接起來，形成了昆明至緬甸的國際大通道。工程的建成將縮短昆磨高速公路至臨滄的通行時間，有利于形成昆明至緬甸的國際大通道，以及提高臨滄和滄源機場的疏港能力。土建16-1標段主線無深挖方段落，振太立交共有2段深挖方段落，段落共計402.68 m長，處治面積共計11 589.75 m2。

2 工程地質概況

2.1 路線范圍內巖土分組

線路出露的地層從中生界至新生界，地質時代跨度較小，巖石種類主要以滇西紅層為主，較為單一。沿線地層巖性從新到老分別敘述如下。

2.1.1 下第三系（E）

（1）下第三系始新統（E2d1）：巖性為紫紅、紫灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖不等厚互層，夾細粒長石石英砂巖。該層主要分布于擬建路線K188+380（左幅K188+350）～K188+806.967段落。

（2）下第三系古新統勐野井組（E1m3）（為景東幅1：20地層代號）：巖性為褐紅、灰黃色泥礫巖，局部夾同色泥巖。該層主要分布于擬建路線K182+920～K188+380（左幅K188+350）等。

2.1.2 第四系全新統（Q4）

景谷河等兩岸亦有分布，據區域地質資料及現場調查，路線區內第四系主要堆積層如下。

（1）人工填土（Q4me）：區內大部分為碎石和角礫，局部為厚1～10 m的粉質黏土夾碎、塊石，壓實度差。人工填土層主要位于居民區和公路路堤填方段。

（2）沖洪積層（Q4al+pl）：物質成分主要為灰、褐灰色卵石和圓礫，局部夾漂石，稍密～中密。河漫灘為粉質黏土與砂土為主，多被辟為耕地段、景谷河河谷及兩岸階地。

（3）坡殘積層（Q4el+dl）：堆積于斜坡地帶，堆積物為褐紅、灰褐、灰紫、淺褐黃色粉質黏土、黏土，含5%～15%砂巖、礫巖、泥巖碎石、角礫。厚度一般0～10 m。

2.2 巖土主要物理力學指標

通過勘察土工試驗和原位測試（標準貫入試驗）結果，參考類似項目的工程經驗，該路線沿線各土層的主要物理和力學指標如表1所示。

3 公路邊坡防護措施

3.1 排水防護

挖方邊坡排水系統由三部分組成，分別是截水溝、平臺溝和邊溝[3]。

截水溝設置主要目的是攔截路基邊坡的地表徑流。主要要求：在短時間內能將地面水迅速排出，溝底縱坡須大于0.5%[4]；在地形條件受限制時，能夠在截水溝中間位置設置急流槽，起到分段處理和有效銜接的作用；最后對截水溝長度也有一定要求，通常控制在500 m以內，并盡量不與邊溝進行連接。

現階段常見的邊溝截面有矩形和梯形，頂面通常設置槽蓋以利于集水。邊坡布設時，應考慮使邊坡縱坡、路線縱坡和邊坡出口與地形、地質條件以及橋涵位置相吻合，能快速將水排出路基[6]。

3.2 生態防護

在路基深挖方邊坡防護中，為彰顯生態理念，可采取生態防護措施，能達到水土保持和增強環境效益的目的。常見的生態防護措施有路塹邊坡生態防護和路堤生態防護。

當公路沿線巖質邊坡為凝灰熔巖、花崗巖和變質巖時，在路基開挖時，坡腳因其剪應力容易發生破壞[7]，因此可使用工程措施和生態措施相結合的方式。在邊坡底部，采取鋼筋錨桿防護措施，內部堆砌植生袋；邊坡中部通常為強風化層，適宜采取的防護措施是用漿砌片石堆砌為拱形骨架，骨架內部撒播或種植本地喬木樹種來防護[8]；在邊坡頂部的全風化層，采取噴播和栽植喬木進行防護。

3.3 系統錨桿防護

采取系統錨桿的防護方式，錨桿一般為全長混凝土錨桿，鋼筋通常為高強度鋼筋，即直徑25 mm、32 mm，型號HRB400，抗拔力為121 kN（9 m）和81 kN（6 m）。鉆孔應不小于80 mm，間距2.1 m左右，長9 m、12 m。施工流程為先將坡面清理干凈后測量放線，再進行錨桿鉆孔，最后安裝錨桿和掛網操作。

常見的施工方法和要點：第一，對邊坡進行修整，將邊坡清除干凈，邊坡普遍≤10 cm，若＞10 cm應對坡度進行處理；第二，立錨桿，錨桿通常選用中25螺紋鋼筋，長度為7 m，錨桿布設方式通常為并字形，間距2 m×2 m，保持與水平面16°的夾角，選用水泥砂漿進行澆筑，抗壓強度≥26 MPa。

4 深挖方邊坡設計方案

4.1 設計思路

為確保公路施工安全、運營暢通，邊坡設計工程應遵循現狀與發展相結合的原則，即在整體關注安全、降雨和地震等影響同時，也要體現全面防治和局部治理的理念[9]。高填段落穩定性安全系數為1.2。深挖段落正常工況安全系數為1.2。深挖段落非正常工況Ⅰ安全系數為1.1。深挖段落非正常工況Ⅱ安全系數為1.05。深挖段落根據地質地形條件采用的防護形式為錨索框格梁、錨桿框格梁、現澆混凝土拱形和主動防護網等。

4.2 設計參數及規定

4.2.1 錨固長度

錨固長度計算依據：《路基設計規范》（JTG D30—2004）。

自由段長度由于受穩定地層界面的影響，自由段伸入滑動面或潛在滑動面的長度≥1 m，且自由段長度≥5 m。錨桿和錨索長度結合施工時開挖的具體地質情況進行適宜調整。

4.2.2 錨固角度

錨桿和錨索軸線與水平面夾角取值在10～25°之間。

4.3 施工主要材料

施工主要材料涉及混凝土、普通鋼筋、錨桿材料、錨索材料、水泥砂漿、錨具及管材。

錨桿、錨索框格，橫肋、豎肋柱柱身采用C25混凝土。現澆混凝土澆筑采用C20混凝土。

設計采用鋼筋為HRB400，同時鋼筋質量滿足的標準：《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1—2008）和《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2—2007）。

錨桿采用Ⅲ級鋼筋或精軋螺紋鋼筋，質量要求滿足《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2—2007）。計算直徑32 mm，公稱橫截面面積804.2 mm2，抗拉強度735 MPa，設計錨固力為250 kN。

錨索采用高強度低松弛鋼絞線，公稱直徑15.20 mm，標準強度為1 860 MPa，設計錨固力為450 kN。質量要求滿足《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224—2003）。

灌注錨桿時，灌漿采取一次性灌漿，選用M25水泥砂漿，灰砂比為1∶1，水灰比為1∶0.45。灌漿壓力不低于0.8 MPa。選取新鮮的普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5。為確保氯化物和硫酸鹽對錨桿鋼筋的腐蝕，其含量應精準控制。灌注錨索時，灌漿采取一次性灌漿，選用M30水泥砂漿，水灰比為0.4～0.45。灌漿壓力為0.4～

0.6 MPa。選取新鮮的普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5。為確保氯化物和硫酸鹽對錨索的腐蝕，其含量應精準控制。

錨具采用15-4型張拉端錨固體系及配套YCW型千斤頂。管材采用與錨具配套的鋼管。

4.4 設計治理措施

治理措施見表2。

4.5 綠化施工

4.5.1 坡面直接綠化

坡面直接綠化適用于在土質邊坡以及坡度較為平緩的巖質邊坡，通常可在坡面回填時直接綠化或鋪設植生袋等。

4.5.2 坡面設置三維網

坡面設置三維網時，直接用U型鋼釘進行固定，確保平整，無褶皺。待土工網鋪設后噴草籽。草籽通常選用當地鄉土種，適應性強。草籽和粉料應攪拌均勻。噴播后要開展養護工作，覆蓋薄膜，避免雨水沖刷。

5 結語

擬建工程主線無深挖方段落，振太立交共有2段深挖方段落，深挖方邊坡防護需要考慮眾多影響因素。為科學合理地提出深挖方邊坡防護設計方案，需要掌握工程地形、地質條件以及相關防護設計標準與原則，才能體現邊坡工程的防護能力，保證工程建設經濟性及工程的安全性，促進工程邊坡防護設計工作的規范化和可持續化發展。

參考文獻

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