浅议公路路基高边坡病害与防护

胡新惠

广东中山地质工程勘察院 广东 中山 528427

正文：

1 引言

近年来，我国新建了大量的公路。与此同时，也产生了一系列路基高边坡防护不力的问题。例如，在地质条件复杂的山区修建公路时，一般会形成高陡路基边坡。如无法及时有效地对路基边坡进行处理，易发生碎落、坍塌及滑坡等地质灾害，既破坏环境，更影响交通正常运行，严重时导致中断交通，造成重大经济损失。也可以说，高边坡防护措施对工程的影响至关重要，为保证高边坡稳定，防止坡体坍塌和坡面碎落，需要采取合适的工程措施进行坡面防护，有鉴于此，作者就近年来公路路基高边坡施工中的技术问题进行了探讨。

在公路工程建设存在的高边坡相关地质灾害问题中，又以高边坡滑坡现象尤为严重。本文针对高边坡滑坡现象的类型及成因等进行了分析，并结合广州地区某高速公路扩建互通立交匝道的路基挖方高边坡防护方案，以期对类似高边坡工程施工起到参考借鉴的作用。

2 高边坡主要病害分析

2.1 影响高边坡稳定的因素

高边坡坡度一般较陡，坡体在自身重力及其他外力作用下，有从高处向低处滑动的趋势，从而影响高边坡的稳定。高边坡的稳定涉及的力学机理相当复杂，影响高边坡稳定的因素很多，总的归纳起来可分为如下两类：自然因素和人为因素。每个高边坡所在的区域都有独特的地质和气候条件，所以影响高边坡稳定的自然因素主要包括地质、水文及气候等。同时，工程的建设和使用管理则是影响高边坡稳定的人为因素，主要分为三个方面：设计、施工和养护管理。

2.2 高边坡病害的原因

（1）前期地勘不足，漏判了古老滑坡和不良地质作用，造成开挖后老滑坡复活和新生滑坡。

（2）高边坡数量多，高度大，又缺少详细的地质资料，设计缺乏针对性。

（3）高边坡稳定的预测评估方法不完善，特别是岩质边坡的破坏模式欠合理，设计参数欠准确，常常造成加固力不足，施工后易发生变形。

（4）施工方法不科学，如：不按开挖一级加固一级施工，造成边坡长期暴露，变形由小变大，甚至失稳破坏。

2.3 高边坡病害的防治

高边坡病害的防治，实质上是一个采用工程措施保持或恢复边坡自身平衡的过程。在山区高速公路建设中，大量自然边坡被人为改造后，部分会出现或可能出现局部、整体失稳变形的现象，危及路基构筑物安全，此时就须对边坡进行治理。根据病害特点，可以从以下几个方面着手：

（1）在公路立项阶段，高边坡地段的加固与防护标准应适当提高，应注重高边坡的长期稳定性。

（2）在公路勘察、设计阶段，加强工程地质勘察，合理选线，尽量避开存在不良地质作用区域，无法绕避的则对有可能出现的边坡病害提前预防和治理。

（3）在公路施工阶段，根据设计要求，及时对边坡进行加固和防护，同时采取信息化施工，根据实际情况及时调整设计方案。

3 工程实例

本文以广州市东部某高速公路扩建互通立交匝道的路基挖方高边坡施工方案为例，以期对类似工程的施工提供参考。本立交工程属于A型单喇叭立交，含A、B、C、D、E各条匝道及高速主线加宽桥工程，其中立交匝道全长约2公里,新建匝道桥约1.6公里。项目边坡开挖高度35～45米，边坡长90～180米。总体平面图布置如下：

图1 项目平面布置图

3.1 高边坡防护方案

3.1.1 地质资料

根据勘察资料，本项目场地岩土体主要为粘性土层（重度18.5KN/m3，C： 20.5Kpa，φ：14.4°）、全风化花岗岩（重度20KN/m3，C： 25Kpa，φ：28°）、强风化花岗岩（半岩半土状,重度20KN/m3，C： 28Kpa，φ：30°）、强风化花岗岩（碎块状，重度21KN/m3，C： 26Kpa，φ：33°）及中风化花岗岩（节理较发育）。

3.1.2 边坡防护方案

拟按1：1.5～1：1.0 的坡率进行坡面清理、适当削坡减载，对坡体坡面采用锚索框梁、锚杆格梁、人字型骨架植草、三维网植草及喷薄植草护坡防护。

采用坡脚边沟、平台截水沟、坡顶截水沟及急流槽等进行排水。高边坡的底部均设置仰斜式排水管，及时排除边坡内部水，有利于边坡的整体稳定。

坡面在锚杆格梁、人字形骨架内采用喷播植草绿化护坡，坡脚路面之间直接在护坡道上植草，坡顶恢复原生态形式，以上绿化工程应由专业生态环境建设队伍实施。

3.2 高边坡开挖施工

3.2.1 开挖规划

对于本工程的各个挖方高边坡，首先在进行地形复测的同时，按现场总体规划布置，立即进行空压机站修建、供电线路架设等施工准备。

开挖施工按照“自上而下、分区、分层（段）”的原则进行开挖，根据开挖分区、分层（段）规划，需提前进行上部开挖施工道路的修筑，中部及下部施工道路的开挖随边坡开挖工作面的下落进行。

土石方开挖采用自上而下分层多台阶多工作面的开挖方式，土方开挖每层3～5m，石方每层9～12m，边坡按分层采用侧进施工方法，每层侧向开挖长度约为30～35m，以使每层边坡开挖与支护形成平行工作局面，加快每层的开挖、支护速度。

3.2.2 开挖分层

根据本工程边坡的地形特征、设计平台分布情况以及选用的施工设备性能等，土石方开挖采用自上而下分7～9层（本工程边坡开挖高度大部分约为35～45米），多台阶多工作面的开挖方式，土方开挖每层3～5m，石方每层9～12m。支护施工按照平台分层，每一级平台作为一层，滞后开挖一级平台施工。同时完成相关的安全检测孔造孔施工，满足边坡安全检测要求。

3.2.3 开挖分区

开挖边坡按分层采用侧进施工方法，每层侧向开挖长度约为30～35m，根据平切面积和地形特点，各层均分为3～6个区安排施工（本工程边坡长度约为90～180m），出渣、钻孔和清面等工序交替循环进行。

3.2.4 施工程序

对于本工程的各个挖方高边坡，采用自上而下、由外至内、分区分层进行的程序进行开挖施工。先采用反铲挖土机清除表层覆盖层，再进行土石方开挖，1、2、3区或1、2、3、4、5、6区等依次进行施工。同时每层边坡开挖后及时采用钻机进行锚杆、锚索造孔施工。一般开挖施工作业流程如下图：

图2 开挖施工作业流程图

3.2.5 明挖施工方法

路基及边坡挖方岩土体主要为花岗岩，层理、节理及裂隙发育，岩体破碎。施工前，应先对自然边坡的稳定性进行调查，制定施工组织计划，设计有截水沟时应在路堑开挖前先开挖截水沟，并对截水沟进行保护，严禁山坡水流进入开挖面。对深路堑及顺层路堑边坡开挖，特别是特殊设计、防护的边坡，如遇到坚硬中风化岩石，可采用封闭静力爆破技术，配合机械风炮机开凿，严禁使用大爆破。

边坡开挖后应及时进行加固防护工程施工，以免边坡岩土体风化强度降低而导致边坡失稳。锚杆框架植草和预应力锚索加固方案中，注浆材料采用水泥砂浆，其中：水灰比为0.4～0.45；灰砂比为1：1，浆体强度不小于M30；注浆方式为孔底返浆，注浆压力不小于0.5Mpa，锚孔注浆必须均匀、饱满。框架植草中锚杆锚固力为70KN，锚杆抗拔力不低于100KN。预应力锚索采用4φj15.24高强度低松弛钢绞线，钢绞线标准强度不小于1860Mpa。每孔设计吨位500KN；张拉、锁定：①必须待锚孔内的砂浆及锚梁钢筋砼的强度达到设计强度后，方可进行锚索预张拉。②张拉作业前必须对张拉机具设备进行指定。③锚索超张拉力为锚索设计拉力值的1.05～1.1倍，锚索张拉分两次进行，按中、上、下次序进行第一次张拉，张拉力为预张拉值的一半，必须待每根锚索拉完第一次后，再依次按中、上、下次序进行第二次张拉，直到张拉吨位。每次张拉应分级进行，除第一级需要稳定20～30分钟外，其余每一级需要稳定2～5分钟，并分别记录每一级钢铰线的伸长量。张拉时钢绞线受力要均匀，应采用小千斤顶。④张拉到预张拉值后，即锁定，机械切除多余的钢铰线，严禁电割，并应留长5～10cm的钢铰线以防曳滑，最后用C25砼封闭；预应力锚索试验：在锚固工程施工初期，应进行预应力锚索锚固试验，锚杆试验包括基本试验和验收试验，锚（杆）索验收试验的数量可按工作锚（杆）索的5%控制且每个边坡不少于3根。试验内容及要求应符合《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB56666-2011）的规定。在大面积施工前先进行试验路段的施工，以获取有关砂浆配合比、锚杆抗拔力、锚索张拉力等参数，确定合理的施工方案对岩面客土喷播,施工前应进行相关试验，选定配比，确定绿化基材及混合物植被种子的物质组成，根据现场试验结果再组织施工。

4 结语

在公路建设中，高边坡的防护是非常重要的，这对我国交通事业的安全起着极其关键的作用。在高边坡开挖及防护的设计及施工中，如何解决开挖及防护问题是每个技术人员必须面对的问题。因经验及水平的不同，不同的技术人员会考虑不同的应对措施，但每个技术人员人无不希望有一个最实际的解决方案。合理使用多种防护手段无疑会大大降低自然灾害对路基高边坡的危害。对此，笔者引用了一个实际工程项目的边坡防护方案以期对类似高边坡工程开挖及支护能起到参考借鉴的作用。