市政道路高边坡防护施工技术

石 伟

（湖南智谋规划工程设计咨询有限公司,湖南 株洲 412000）

0 引言

市政道路工程项目中遇到高边坡的施工情况非常多，边坡防护作为这类型道路的重要施工内容，对道路使用性能与寿命都有着直接的影响。在道路事业稳步发展的今天，人们对市政道路的边坡防护提出了越来越高的标准，但一些市政道路的边坡防护存在问题，加剧了塌陷、裂变等问题的发生，影响了市政道路的正常使用。因此，各个市政道路项目实施中，需从根本上重视高边坡防护，综合考虑诸多因素，采取恰当的防护工艺与技术，提升边坡稳定性、安全性。

1 市政道路高边坡稳定性的影响因素

1.1 高边坡岩土自身特性

市政道路高边坡施工中，涉及了边坡防护、开挖等环节，每一环节的施工作业，都需要以边坡结构的稳定与安全为目标。但影响边坡稳定性的因素较多，如岩土特性，根据大量的工程实践经验分析，边坡土质情况对边坡稳定有一定影响，当边坡为砂土时，易发生流沙滑坡现象，相比较而言，黏性土的边坡结构稳定性较好。一些道路工程的边坡为岩质地质，这种边坡条件较为复杂，特别是在岩石结构不稳、局部破裂或者存在软弱层分布的情况下，岩石强度偏小，一旦受到了外部恶劣环境的干扰，无法保持稳定与安全，容易使最弱连接界面损坏，有外界荷载作用时，岩石薄弱部位将发生连续破坏，在一些情况下甚至可能出现坍塌事故[1]。岩石纹理与抗剪强度同样是影响边坡稳定的关键因素，块状与反坡状岩层的边坡条件，稳定性高，顺坡状岩层稳定性差，剪切破坏的概率高。

1.2 场地地质构造特性

高边坡的稳定性同样受到场地地质构造的影响，市政道路中的高边坡，一些为自然形成，还有一些为路基开挖形成，如果为路基开挖形成的高边坡，伴随着开挖作业的持续进行，边坡的稳定性大大降低，对于这类型高边坡，地质构造是影响其稳定性的关键因素。地震或者其他震动作用影响下，也会增大边坡安全风险，如果高边坡现场或者周边发生了地震灾害，其结构完整性与稳定性无法保持，在工程前期，需做好现场调查，掌握地质情况，提前实施加固处理。

1.3 地下水分布特性

市政道路高边坡中，地下水的分布同样会影响边坡结构，地下水通过对岩土物理、力学性能的作用，最终作用于边坡结构，长期的浸泡与侵蚀，导致边坡强度降低、稳定性变差。地下水位频繁上升与下降的过程中，岩石的法向力、剪切力随之变动，对于岩土的脆弱面，变化明显。当边坡岩土中分布有或大或小的裂缝时，随着时间的延长，地下水的作用将使裂缝的宽度、长度逐步增大。

2 市政道路高边坡防护技术

2.1 锚杆施工

高边坡的防护中，锚杆施工是较为常见的技术，利用此项技术时，需在边坡上钻孔，为保障钻孔施工效果，正式的锚杆作业之前，应根据对边坡实际情况的掌握，精准定位锚杆位置，避免因为锚杆位置不准影响边坡的防护效果。钻孔处理中，需使用支架固定钻孔设施，根据对边坡周围地质情况的调查，选择合适的钻孔机械。钻孔作业中密切关注孔内碎屑的变化，一旦发现与现场地质情况不相符的情况，停止钻孔，重新勘察现场的地质条件。钻孔结束后吹干，避免钻孔内留存积水。对于钻完的孔洞应当实施压水试验，在全部的检查工作结束且达到了要求后，将锚杆安插到钻孔内，开始灌浆作业[2]。灌浆作业先从孔底开始，以此将孔内的空气挤压出。钻孔外部的锚杆经常存在锈蚀现象，需定期除锈。锚杆施工作业中，在坡面上增设格构梁，保障坡面强度，但进行格构梁的布设时，要严格根据坡面情况采用正确的布设方式。锚杆施工流程如图1所示。

图1 锚杆施工流程

2.2 混凝土挂网喷射

高边坡防护中，如果采用的是混凝土挂网喷射的方式，则需在边坡上布设脚手架，脚手架的结构抗拉性、表面平整性需满足施工要求，确保现场的相关施工人员，严格执行操作规范，提高挂网喷射施工的安全性。脚手架搭设好后，应做好坡面清理，以保障坡面的整洁性、平整性，将钢筋网挂设在坡面上，与锚杆焊接牢固，避免钢筋网在坡面上出现位移现象。混凝土喷射环节，应加强对喷射间距的控制，把控好喷射压力、喷射厚度，确保这些参数能完全与边坡防护施工要求相一致。在参数符合要求后，即可进入喷射施工环节。具体的喷射施工中，强化喷射顺序管理，严禁中断喷射，始终保持喷头与坡面的垂直性。当混凝土喷射作业结束，待其充分凝结，进行第一次的喷水养护作业，喷水养护时，应做好对水压的控制，水压不能过高，一旦水压过大，易破坏混凝土表层。如果喷水养护的过程中发现混凝土表面存在裂痕、脱落等质量问题，立即安排有关人员处理，以保障混凝土表面的完整性。

3 工程概况

以某市政道路工程为例，此工程项目中，路堑边坡表层、基座分别为全风化、强风化砂质板状页岩，属于顺层高陡边坡，岩层构造、破碎岩体挤压的双重作用下，边坡稳定性不足。随着路堑开挖施工作业的进行及道路投入使用后的车辆荷载作用，不利结构面在边坡坡脚的应力过度集中，再加上大气降水，夏伏天基座的力学支撑无法维持原状，引发了坡体失稳、变形与破坏。为保障边坡稳定，综合考虑边坡类型、作用力情况、稳定性，适用预应力锚索框架梁防护技术，其中，锚筋体为预应力物粘接钢绞线，锚固深度、锚固长度、锚孔直径与倾角分别为22~22.5 m、8 m、130 mm、20°[3]。为达到最佳的边坡防护施工效果，现场施工作业按照钻孔→清孔→钢筋制作→安装→锚墩现浇→锚孔灌浆→锚索张拉→锁定→封锚的流程展开，不同流程之间应保持高度的衔接性，上一流程按照规定完成并通过验收后，进入下一流程。

4 市政道路高边坡防护施工技术的施工要点

4.1 锚孔钻造

钻孔阶段，为保障钻孔符合施工要求，工程单位需安排相关人员进入工程现场实施测量，参考坡面测放孔位，做好钻机的安装作业，在钻机安装结束后，需对钻机进行固定处理，否则，在后续钻孔作业过程中，施工产生的作用力将会导致钻机频繁移动，难以正常开展施工作业。当现场的钻机按照规定完成了安装后，由专人根据现场情况，调整机位，确保进入锚孔开钻环节以后，横向、纵向的孔位偏差均不超50 mm，高程偏差不超100 mm。正式的钻进作业开始之前，由专人负责钻孔倾角和方位误差的纠正与控制，配备地质罗盘仪，正确操作仪器，得到可靠的测量结果。钻孔时对钻进方法有要求，该项目中，为提高钻进安全，确保成孔质量，应用了无水风压浅孔冲击回转工艺，现场复杂，分布有不良地段，钻进遇到不良地质时，在原先的钻进方案下，调整风压，适当降低风压，来回多次活动钻杆；软塑层、松散层的钻进作业中，适合选择跟管钻进工艺[4]。当钻孔作业中遇到坍孔问题，立即停止钻孔作业，采用灌浆固壁的处理方式，当砂浆初凝以后重新扫孔并钻进。钻孔作业结束之后，借助高压空气，清理孔底沉渣、粘滞水体，风压应当保持在0.2~0.4 MPa之间。

4.2 锚索编束

此工程项目的边坡防护为预应力锚索框架梁，防护效果与工艺应用、材料规格与性能都有着直接的关系，按照防护要求，对比了市场上的同类型材料，选择的锚索为3索φ15.24 mm预应力钢绞线，这一材料的强度偏高，能在边坡防护中发挥材料性能优势。锚索编束是重要步骤，与锚索防护作用有关，编束之前，全部的钢绞线均应顺直，不得有扭曲、弯曲现象，将这些钢绞线在现场排列好。锚索制作环节，按照前期的设计要求，注意制作细节的把关，加强参数控制，提升制作的质量水平，针对制作时的锚索截取，配备切割机完成，下料长度为锚固段、自由段、1.5 m外露张拉端的总和。钢绞线的除锈工作也极为重要，将钢绞线上的全部锈蚀清除干净后，按照设计标准组合铁皮导向帽、扩张环、紧固环、注浆管，在这些不同要素之间建立连接关系。锚索自由段上要涂刷一定的除锈涂料，外套波纹管的内部，注满黄油，外部缠绕工程胶布，保持两端封闭处理的效果[5]。

4.3 锚索安装

实施锚索安装作业之前，有关施工人员要对锚索编号与孔位情况进行一一核对，确保二者一致，随后通过人工与机械相互配合的方式，将锚索平缓顺推至孔中。锚索安装中出现挤压、弯曲或者扭转的概率较高，为减少这些问题的出现，一切的操作均应按照规定展开，确保锚索与锚孔的入孔倾角、方位保持一致，控制偏差。锚筋体的入孔长度也是锚索安装中需关注的重点方面，这一参数需与设计长度相等或者适当超出一部分，但与孔底的距离不得大于20 cm。

4.4 承压板及锚墩制作

锚索预应力张拉施工中，承压板是支撑受载体，在此市政道路的高边坡施工中，锚墩由C30钢筋混凝土现浇而成，背部尺寸、厚度封闭为1.0 m×1.0 m、0.2 m。锚索孔为钢套管，直径130 mm、长50 cm，插入孔内深度20 cm。锚墩制作时，预先制好的锚墩钢筋笼焊接于套筒上，张拉固定锚垫板平焊于钢筋笼上，将张拉固定锚垫板与固定垫板之间垂直焊接，二者的中心要完全一致。锚墩导向管上需焊接两根特定型号的铁管，此铁管在后续的施工作业中，可作为二次进浆管与排气管的预埋管使用。

4.5 锚孔灌注

此工程现场的施工条件特殊，受此条件的影响，注浆泵与锚固孔之间的距离非常远。注浆设备采用的是挤压式灰浆泵，此设备在注浆时的最大注浆压力为2.0 MPa。在进行锚固段的灌浆作业时，使用M40水泥砂浆，浆液水灰比、灰砂浆比分别为0.45∶1、1∶1，注浆压力保持在0.6~0.8 MPa之间。锚孔灌浆作业中，为保障灌浆施工达到最佳效果，采用孔底返浆注浆法，当锚孔孔口溢出浆液以后，停止注浆作业，水泥砂浆强度达到了5.0 MPa时，如果锚固体内未充满密实，需实施孔口补浆作业。

4.6 锚索张拉

当锚墩混凝土的强度达到了设计强度的80%以上且达到了设计28 d的强度时，即可进入锚索张拉施工环节。结合对此工程的施工要求分析，张拉控制应力为380 kN，正式的锚索张拉作业开始之前，标定千斤顶，得到千斤顶拉力、油压表压强之间所对应的张拉方程式，通过已知量、未知量的综合判定，计算荷载变化情况下张拉油表读数的变动。张拉操作应规范，按以下要求展开：

（1）锚斜托台座承压面，需强化平整度控制与调节，承压面与锚筋轴线垂直。

（2）张拉实施前，率先开展预张拉，取10%~20%倍设计张拉值，实施1到2次预张拉，借由张拉使锚固体不同部分紧密接触，张拉时的钢绞线应保持平直。

（3）锚具安装与锚垫板、千斤顶密贴对中，千斤顶轴线、锚孔与锚索的轴线处于同一直线，不仅要承载均匀且需同轴。

（4）对于同一级边坡锚索，在张拉施工中需坚持先左右后中间、先上下后中间、先对角后中间的顺序。

（5）边坡锚固工程中，针对工程孔的张拉作业，最好采用超张拉方法，在超张拉过程中，超张拉力应为设计拉力值的1.1倍，锁定荷载分5次实施，分别为25%、50%、75%、100%、110%。在每一级的荷载施加以后，需保持至少10 min以上的稳定观测时间。当锚索锁定48 h后，一旦发现存在应力松弛的情况，则要补偿张拉。

4.7 锚索锁定

锚索张拉设定到达最大张拉荷载值的情况下，此时应保持10~15 min的持荷时间，随后再进入卸荷环节实施锁定，在锁定作业环节需配备专有型号的锚具、钢垫板，以使得锚固处理取得最佳效果。

4.8 锚孔封锚

锚筋锁定以后，利用有关机械将多余出露的锚筋切割下来，锚筋的外露长度一般保持在5~10 cm之间，用水泥净浆注满锚垫板与锚头各个部分的空隙，与锚梁采用同标号的混凝土实施封头，避免钢筋锈蚀。

5 结束语

总之，市政道路的边坡防护对整个工程质量的影响巨大，施工单位在市政道路项目的实施中，需格外重视边坡防护，分析影响边坡稳定性的因素，从影响因素出发，制定更有针对性的防护施工方案。未来的各个市政道路项目实施中，要加大边坡防护方面的技术创新，灵活应用绿化防护、护面墙防护、混凝土预制块防护、砌片防护、土工布防护等技术，保障边坡性能，延长道路使用寿命。