多雨山区路堑高边坡防护技术研究

肖雪

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 研究背景

自1951年第一版《公路工程设计准则（草案）》颁发以来，我国公路开始逐渐摆脱完全借鉴国外技术的阶段，发展日新月异，迄今建设规模和建设速度均已跃居世界前列。随着物质生活水平的逐渐提升，公路建设质量也越来越受到人们关注。

在山区建设公路时，巨大的海拔差使得路堑高边坡无可避免。路堑高边坡一般是指土质挖方边坡高度大于20m 或者岩石挖方边坡高度大于30m 的路堑边坡。由于环境复杂，当高边坡岩质较差或坡率较陡时，受外界环境、地质条件、气候等因素的影响，经常会发生崩解、坍塌、滑移等情况，引发一系列的安全事故。基于这类灾害的客观性和危害性，为进一步提升公路建设质量，需要专门研究高边坡防护技术。

为避免边坡因遭受雨水冲刷发生灾害，往往会在边坡设计时就充分考虑边坡环境、地质等基础资料，选用植被护坡、改变受力、填土反压等合理的边坡防护方式，确保路基稳定。

2 研究区概况

桂西北部大石山区主要以剥蚀中、低山及溶蚀峰林、盆地为主，岩溶区遍布，地形复杂，山势陡峻，高差大，山地、峰林、盆地相间分布，海拔在250～900m 之间。山间基岩出露，沿线山地坡残积层较薄，溶蚀盆地坡残积层稍厚。这一区域地层主要有第四系（Q）、三叠系（T）、二叠系（P）、石炭系（C），其中三叠系地层分布最广，第四系次之。

区域位于中南亚热带之间的季风气候区，局部灾害天气频繁。受亚热带季风性气候影响，每年5～10月为雨季，雨季长达6 个月，为高边坡施工带来了许多麻烦。

区域内水资源较匮乏，地表水主要由地表径流及大气降水组成。降水时，雨水以面流形式汇集于沟谷，汇入河流或渗入基岩裂隙，汇水面积较大，水量与降雨量成正比。

区域内最高边坡高度85m，山体多陡峭，施工便道开挖方量大，靠山侧开挖坡度陡，雨季施工存在安全隐患。

3 边坡防护施工准备

3.1 踏勘

在设计阶段，设计人员需仔细进行现场踏勘，了解现场地下水位、地形地貌、土质分层情况等，根据不同情况确定设计方案。如有特殊的地下设施，如文物、给排水管网、电缆线路等，应详细了解其埋深、走向、位置等，给予相应保护或迁改措施。如有房屋、道路、河沟等，应在施工前组织拆迁或改造，保障工程的顺利开展。

3.2 施工便道布置

由于施工便道难以在规范允许坡度内修筑至高边坡的每一级台阶处，且“之”字形便道在转弯处转弯半径多小于规定值。施工便道按三级设置，一级施工便道设于国省道引入线；二级施工便道设于驻地、各类场站、隧道口引入线；三级施工便道为施工主线和支线。

依据道路等级设置纵横坡坡度、转弯半径、路面材料和错车间距。施工便道经过水沟地段，纵向设排水沟，埋置钢筋混凝土圆管，确保排水畅通。

3.3 场地清理

在全面熟悉设计文件并通过测量对路基放样后，进行场地清理。用人工配合反铲、装载机挖装，用自卸车运输，清除基底范围内覆盖的植被、草皮、腐殖土及树根等。当地面自然横坡小于1∶5 时，清表完毕就可以进行路基填筑；当自然横坡大于1∶5 时，要先在原地面开挖台阶，然后分层推平碾压后进行密实度测定，确保满足设计规范要求后进行排水施工。

3.4 截水沟、急流槽施工

对具备施工条件的部位，可以将临时截水沟和永久截水沟结合起来；对不具备施工条件的部位，在永久截水沟外侧先砌筑临时排水沟，排水沟断面大小与永久截水沟一致，断面呈梯形，对边坡长度较长或排水量较大的部位进行硬化。在边坡较陡地段的坡顶截水沟内适当设置一些踏步，便于养护。在挖方边坡平台上，根据边坡防护类型和边坡地质设置平台截水沟。

当坡面路堑较陡时，需设置急流槽，出水部分需设置消力坎，在适当位置设置变形缝并填塞沥青油浸麻丝。按设计图纸严格控制跌水和急流槽的坡度，基槽有坑穴应采用级配碎石或碎石土分层夯实至基槽地面，跌水和急流槽与路基边沟高度和线形应顺接。

3.5 脚手架搭设

脚手架主要用于锚杆施工中。脚手架底部应置于稳定的基础上，并用锚杆将脚手架的立杆及横杆都连接到边坡的土体或岩体中。固定顺坡面的斜杆搭设两层，上部采用剪刀撑及短横杆加以固定，确保脚手架稳定。

3.6 路堑开挖

路堑开挖采用分段分层纵挖法，对土方、软石、次坚石等采用机械开挖。挖至上路床底面时，对土质路堑测定CBR 值，对石质路堑测定其回弹模量。开挖完成后，人工进行边坡修整。对不能用机械开挖的石方采用爆破施工，通过设计爆破参数严格控制坡面和坡率。

4 防护技术

防护工程与路基施工应交叉进行。在施工前做好协调安排，确保时间和工序安排的合理性，防止路基施工后未及时防护造成的重复施工，保证施工安全。如在雨季施工，应尽量在不下雨的时段进行，并将当天施工完成的路段及时碾压和整平。根据设计做好横坡施工，避免雨水在路基长时滞留，此外，还需及时清运挖掉的土石方。

由于研究区为大石山区，植物生长基础较为缺乏，因此选用挂网喷播、锚杆框格梁、路堑挡土墙三种防护技术。

4.1 挂网喷播施工

4.1.1 适用范围

除组成材料为硬质岩石、软质岩石和易风化的硬质岩石的边坡以外，其余材质边坡都利于植物生长，可以采用挂网喷播施工。

挂网材料一般分为两种：一种是机械编织的蜂巢式菱形铁丝网，另一种是高强度的塑性材料制成的土工网。坡面采用由种植混合基材层、锚杆、挂网组成的喷射种植混合基材灌草护坡。挂网喷播一般采用专用的喷射机，将草籽混合材料分层喷在挂网上。

挂网喷播主要采用植被护坡的方式进行防护，技术成本低，生态性强，既可以保持水土，又可以美化边坡。

4.1.2 施工工艺流程

挂网喷播的主要施工工艺流程为：清表并整平坡面—钻孔—安装锚杆—挂网—拌和草籽—喷播草籽—养护。

在清表并整平坡面时，要将坡面的碎石、草根、有害垃圾等清理干净后，尽量整平坡面，为坡面和基材的良好结合做好铺垫。

在钻孔时，依据设计的锚杆和泄水孔位置钻孔，用钻机垂直于坡面方向钻孔，钻孔完毕应清孔。

在安装锚杆时，采用水泥砂浆固定锚杆，用机器注入水泥砂浆并振捣密实，使水泥砂浆充盈钻孔，锚杆裸露在坡面以外的部位需刷上防腐材料。

在挂网时，先在坡顶铺设一排锚钉，将网挂入锚钉后，沿着坡面从上向下拉紧并设置植生板，用铁丝或固定钉将挂网扎紧。

在拌和草籽时，把种植土、泥炭土、保水剂、黏合剂、复合肥及混合草籽等按设计比例拌和均匀。草籽混合料应在需要使用时拌和，随拌随喷。

在喷播草籽时，把拌和均匀的草籽混合料倒入混凝土喷射机后分层喷射，一般分两层或三层喷播，共喷播约10cm 厚。喷射应尽可能垂直边坡进行，每层均匀喷播，防止漏喷。

在养护时，早期覆盖无纺布养护，待草长到3cm左右，撤去无纺布。保证坡面湿润，养护一般采用雾化喷雾器洒水进行，洒水时应避免冲刷草籽混合料。在雨季，要经常查看边坡的完整性，发现问题及时修整。此外，还需根据草籽的特性和季节特点播撒不同的肥料。

4.2 锚杆框格梁施工

4.2.1 适用范围

锚杆框格梁可用于土质边坡、破碎岩石边坡的加固防护，除在完全松散地层、无自稳能力地层、长期受地下水或水汽侵蚀的滑坡体中需要与其他支档结构联合使用外，在许多地方都可以单独使用。

锚杆框格梁是采用预应力锚杆和框格梁两种材料组合受力，当不稳定的边坡坡面发生滑移时，锚杆由于受到拉应力，将力传递到框格梁上，框格梁受力后，发挥作用箍住边坡表层岩体，岩体受到支撑力成为承载体，减缓表层岩土的破坏和变形。

锚杆框格梁用改变受力的方式进行防护，成本低，效果好，此外，材料运输方便，施工完毕还可以在框格梁中种草，改善土体支护条件。

4.2.2 施工工艺流程

锚杆框格梁的主要施工工艺流程为：场地清理—测量定位—钻孔—锚杆安装—注浆—锚杆试验—框格梁基础开挖—钢筋及模板安装—混凝土浇筑及拆模养护—锚杆张拉及封锚。

在场地清理时，对开裂、松动的危岩采用人工配合机械切割方法清除，及时清除堆积在脚手架附近的土石方，使施工面平整。

在测量定位时，按设计要求将锚杆孔位置准确放线在坡面上。

在钻孔时，在钻孔位置铺设脚手板，严格按设计要求布置孔的位置、深度。应根据不同的土质层采用不同的钻进工具，钻孔应超钻50cm 作为沉渣段，钻进达到固定深度后要继续稳钻1～2min，钻孔到位后用高压风清孔。

在锚杆安装时，要确保钢筋和锚杆符合设计要求。在插入锚杆时核定锚孔编号。插入锚杆后，用钢尺测量锚杆的外露长度，通过计算核定锚杆插入深度符合设计要求。选用高强度低松弛的预应力钢绞线，并预留锚杆张拉长度从张拉面起不小于1.2m，以确保锚杆与框格梁连接稳定，安装完毕要复查孔位和倾斜角。

在注浆时，在清孔排除积水、石粉和石渣后，将注浆管插入距孔底100mm 的位置，自上而下连续灌注，并随砂浆的注入缓慢匀速拔出。浆液应在使用时拌制，注浆应连续，注浆量和注浆压力要满足设计要求，待孔口浆液不断溢出时停止注浆。在浆液初凝前要进行二次注浆，注浆时做好相应记录。

在锚杆试验时，每种类型要选取不少于3% 且不少于3 根锚杆进行试验检测抗拔力，抗拔力要符合设计要求，见表1。

表1 锚杆设计抗拔力一览表

在框格梁基础开挖时，在框格梁起始两端的坡脚、坡顶同一里程分别打入4 根钢筋，在设计标高的宽度上预留10cm。在挖出单根梁肋轮廓后，将预留间隙开挖到位后绑扎钢筋。框格梁采用先竖梁后横梁的顺序，保证梁节点横平竖直。在基础开挖完毕后，浇筑混凝土，做好雨季混凝土施工的防护措施。

在钢筋及模板安装时，钢筋接头需错开，钢筋绑扎完成后，要尽快浇筑混凝土。模板安装前要打磨光滑平整，安装时底部紧贴坡面防止跑浆。

在混凝土浇筑时，应按坡脚到框架梁的顺序施工。施工时，混凝土应边振捣边浇筑，保证振捣密实。及时修整浇筑表面，浇筑应分两遍进行，完成后进行压光处理。横向框格梁每隔一段距离设一道贯通伸缩缝，缝中填塞沥青油浸麻丝，待混凝土凝期达到要求后，进行拆模养护。

在锚杆张拉及封锚中，待框格梁混凝土强度达到设计要求后进行锚杆张拉。在张拉过程中，记录好相应张拉参数，待抗拔力达到设计值的1.05～1.1 倍时锁定，并进行端头切割和封锚。

4.3 路堑挡土墙施工

4.3.1 适用范围

当边坡坡度较陡，多坍塌、破碎岩石或极易受到水流冲刷时，可采用路堑挡土墙防护。路堑挡土墙主要利用自身重力支撑边坡坡面，防止边坡失稳。路堑挡土墙采用填土反压的方式进行防护，既可以减少防护施工的土地占用量，又可以减少填方使用量。

4.3.2 施工工艺流程

路堑挡土墙的主要施工工艺流程为：基础开挖—模板安装—片石混凝土浇筑—设置伸缩缝及防水—模板拆除—片石混凝土养护—墙背回填。

在基础开挖时，应分节跳槽开挖，避免超挖，路堑挡土墙基础埋深不小于0.5m，墙端应紧邻路堑，挡土墙端部嵌入原地层。挡土墙基底纵坡应小于或等于5%，当坡度大于5%时，应将挡土墙基底设置成台阶，以确保挡土墙基础稳固。

在模板安装时，墙身模板采用钢模板制作，侧模用螺栓对拉定位，螺栓横向及纵向间距应满足设计要求。为保证位置正确，需在制作完成后检查模板的平整度、垂直度及稳定性。

在片石混凝土浇筑时，要提前确定浇筑间隔及浇筑顺序，采用吊车配合料斗，从一端开始向另一端水平分层浇筑。在浇筑过程中，设专人巡视。浇筑完成后，及时修整浇筑表面。浇筑应分两遍进行，完成后进行压光和拉毛处理。

在设置伸缩缝及防水时，需根据墙体材料、地质条件、墙高设置伸缩缝。伸缩缝需整齐垂直，缝中填塞沥青油浸麻丝，以满足防水要求，同时设置泄水孔。

在模板拆除时，混凝土强度应满足相关要求，按立模顺序逆向进行拆除，拆除时要避免对混凝土造成伤害。

在片石混凝土养护时，要重点监控养护的温度和湿度等指标，用洒水养护的方式进行，保证混凝土表面处于持续湿润的状态直至终凝，养护期间要对养护过程做详细记录。

在墙背回填时，采用碎石、砾石、粗砂等透水性好、抗剪强度较高的填料分层摊铺和夯实，在离墙面小于1m 范围应采用小型夯实机具分层夯实。

5 结语

植被护坡、改变受力、填土反压是常见的三种边坡防护方式，每种方式都对应不同的防护技术。结合桂西北部大石山区特点，研究在多雨山区路堑高边坡上常采用的挂网喷播、锚杆框格梁、路堑挡土墙三种边坡防护技术。在实际施工中，这三种技术都具备可行性和实用性，可根据边坡具体情况选用最佳的防护技术，保障边坡的稳定性与安全性，为公路运营安全提供有力保障。