公路项目路基高边坡防护措施分析

张武曲

摘要 文章基于某高速公路工程实践，分析高速公路项目路基高边坡防护措施的应用效果。研究结果显示，排水疏导、生态防护、玻璃钢锚杆防护等方案，在路基高边坡防护中的应用效果明显，且通过不同防护方案的优化重组，能有效提升公路高边坡结构稳定性，边坡生态环境显著改善，水土保持成效突出。

关键词 高速公路项目；路基高边坡；防护措施

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）10-0126-03

0 引言

该文以高速公路路基高边坡结构不稳、滑移情况为基础，结合工程项目特点与地质信息，采用高边坡防护措施优化方案，合理选择排水疏导、生态防护、玻璃钢锚杆防护方案，达到了提高路基边坡稳定性的目标，高边坡结构施工安全性提升，生态效益明显改善，项目施工顺利完成。

1 工程概况

某高速公路项目全程9个标段，全长55.16 km。项目所在区域地形以山丘为主，区域内水土流失严重，滑坡、坍塌地质灾害频发，区域为亚热带季风性气候，降雨季节性明显，雨季集中在4—8月降雨明显，雨季雨量为全年降雨量80%，对高边坡防护工作提出了较大挑战。该项目高边坡结构以岩质边坡为主，无土质边坡，选代表性边坡路段，作为高填路基边坡研究目标，分析不同路基高边坡防护措施的应用效果。

2 高边坡排水防护措施

2.1 排水系统

该项目挖方边坡的排水系统由截水沟、平台沟、急流槽、边沟等组成，填方边坡排水系统则由涵洞和排水沟组成。借助急流槽将边沟与平台沟连接，并将填挖交界处引导至边沟排除。

（1）急流槽。路基高边坡坡面平台沟与边沟处布设急流槽，及时将积水排出，若急流槽槽深较大，采用分段砌筑的方案施工，不同施工段间距以5～10 m为最佳，做好急流槽防水，以防水材料浇筑。槽身粗糙且镶嵌质地坚硬、粒径适宜的石块缓冲水流冲刷力[1]。急流槽消力后的积水，可引流至边沟、天然沟渠、水沟等排水设施中，达到排水的目的。

（2）截水沟。设置截水沟拦截地表径流流向边坡的积水，布设需符合基本要求：①分段控制能力。地形条件影响下，截水沟中间处设置急流槽加以拦截，达到分段控制的效果。②快速排水能力。需确保短時间内将积水排除，保持沟底纵坡水平高于0.5%。③长度适宜。需确保截水沟长度500 m上下，避免其与边沟贯通。结合该项目特点和排水需求，截水沟沟底选用C15混凝土砌筑，侧墙以水泥砖铺筑，截水沟内侧及顶面选用M13水泥砂浆抹面，并控制抹面厚度大于20 mm[2]。

（3）平台沟。高速公路路基边坡多设置为多级，不同层次边坡设置平台沟进行集水和排水。一般情况下，填方高度大于20 m时，按照8 m间隔设置平台沟，并与急流槽交替使用提高排水效果。施工实践中常用的平台沟类型包括水泥砖砌筑型和混凝土预制型两种，可根据实际情况合理选择或交替使用。由项目实践可知，混凝土预制型平台沟具备施工便捷、工程造价高、工期短的特点，水流通过量小，工期紧张的项目可选择该方案。水泥砖砌筑型具备施工周期长、工程造价低、排水流量大特点，工期不紧张情况下优先选择该方案[3]。

（4）边沟。高速公路路基边坡的常见边沟截面包括矩形和梯形两种，可于顶面设置槽盖提高储水能力，合理布设纵坡保持其与路线走向相协调，边沟走向应结合地质条件、桥涵洞位置等加以优化，起到最佳的排水效果。

（5）排水沟。排水沟多用于排除路面系统积水，常汇集于填方路段边坡填挖交界处，可将排水沟与挖方边坡边沟有效衔接，将积水有效排出路基并引入天然河流。设置排水沟时，施工单位应当合理布设，结合项目地形特点加以优化，结合该项目特点，排水沟沿填方边坡坡脚布设，保持排水沟与路基坡脚2 m以上距离，同时采用梯形结构进行断面设置。排水沟内部采用浆砌片石和干砌片石交错砌筑，按照上下错缝的方式交叉搭接，以水泥沙填补缝隙，采用平缝和凸缝的方案进行勾缝[4]。

2.2 排水策略

（1）施工阶段平整路基高边坡坡面，使被冲刷破坏的坡面结构无明显的低洼现象，防止雨水在低洼区域蓄积。结合路基边坡实际情况，若边坡较高可采取浆砌片石骨架的方案加筑，提高结构牢固程度的同时，汇集积水引入排水系统，借助排水沟排出路基路面[5]。

（2）路基边坡表面易出现滑移现象，需结合工程实际情况及时修筑排水沟并进行强夯压实，路基路面下层铺设排水管，及时将路面积水通过排水管排出路面。

（3）施工环节需对路基土体含水量加强控制，防止边坡结构过度沉降。施工阶段，施工方可采取路面下方铺设横向排水管或结合线路走向合理布设排水沟的方案，路基压实中选择高吨位设备增加压实度，提高结构稳定性，降低雨水渗入水平，减少路堤沉降影响结构稳定[6]。

3 玻璃钢锚杆防护

3.1 黏结性能

玻璃钢锚杆防护是路基高边坡防护的常见措施，水泥砂浆与玻璃钢锚杆的黏合性能是决定防护效果的关键。结合项目施工实践可知，玻璃钢锚杆多为玻璃纤维与树脂混合而成的新型材料，对该材料性能进行测试，基于拉伸试验结果，无内螺纹套管加固的情况下，拉力值达到80 kN时，杆体表面存在明显脱落。可采取试验方案通过拉拔测试明确玻璃钢锚杆与水泥砂浆黏结性能之间的内在关联[7]。

（1）分别选取环氧树脂和普通树脂两种材料的玻璃钢锚杆材料样本进行室内拉拔试验。试验中试样一端套内螺纹钢管，一端选用C30水泥砂浆固定，采用固定剂和环氧树脂、普通树脂调和黏结内螺纹管与钢锚杆，在模具内完成伸拉试验。采用万能材料试验机加载拉力值，直至玻璃钢锚杆试验受损，通过计算机获取最大荷载值水平，并判断水泥砂浆黏合性能与玻璃钢锚杆之间的关系。室内试验结果证实，玻璃钢锚杆锚固深度越大，黏合力水平越高[8]。

（2）基于上述水泥砂浆黏结力与玻璃钢锚杆关系的室内拉伸试验，通过增加钢筋锚杆试验的方案判断水泥砂浆与钢筋锚杆之间的黏合力关系，对玻璃钢锚杆与钢筋锚杆黏结力大小进行对比，结果显示，两者的黏结力水平基本相当，即钢筋锚杆与水泥砂浆的黏结力与玻璃钢锚杆与水泥砂浆的黏结力水平相当。

（3）玻璃钢锚杆试样在拉拔试验中，随着荷载水平的增加沿界面滑脱。研究结果显示，玻璃钢锚杆表面受損且螺杆螺纹间无明显破坏现象，但有部分水泥砂浆残渣存在，螺杆螺纹肋咬合部位结构受损较为明显，水泥砂浆界面划痕清晰。综合分析可知，机械咬合面受损是玻璃钢锚杆与水泥砂浆界面破坏的主要诱因，剪切破坏则是水泥砂浆界面磨损的主要来源。

3.2 主要特点

（1）玻璃钢锚杆杆体重量约为同等规格其他材质锚杆质量的四分之一，提高了施工安装便捷性，降低了施工操作劳动强度。

（2）玻璃钢锚杆的主要材质为玻璃纤维、不饱和聚酯树脂等构成的复合材料，具备耐腐蚀性强、耐酸碱度高、强度高等特点，无电磁波反射能力，可满足边坡永久性防护的基本要求，实际应用范围广。

（3）玻璃钢锚杆易于施工操作，切割中无火花，提高了施工安全性与工程效率。材质抗拉强度高，耐久性持久，最高强度达600 MPa，远高于其他锚杆承载水平。

3.3 应用要点

（1）安装玻璃钢锚杆前需进行质量检查，判断其型号和性能是否达标，检查外观有无裂缝、断丝等现象，加强现场抽检，严禁存在质量问题的原材料进场，发现现场存在质量问题的玻璃钢锚杆要及时更换为合格产品。施工前确保玻璃钢锚杆螺纹完好无瑕疵并及时使用锉刀将多余树脂清除，查验托盘、螺母是否存在质量问题。施工前，作业技术人员应当提前了解玻璃钢锚杆的正确安装方法和施工顺序，掌握玻璃钢锚杆钻杆机使用方法[9]。

（2）安装玻璃钢锚杆时，利用钻杆机在提前确定的钻孔位置进行钻孔，将钻杆取下并向钻孔内置入锚固剂，并将玻璃钢锚杆置入钻孔内完成安装。借助锚杆将锚固剂加入钻孔内，并将玻璃钢托盘和螺母拧紧，利用助锚器将其安装在玻璃钢锚杆尾部，与钻杆连接套牢固连接。

（3）使用锚固剂将玻璃钢锚杆顶部牢固顶住，使用钻机推动支腿上升后把锚固剂置入钻孔内部，旋转锚杆将锚固剂搅拌均匀，插至孔底，快速旋转钻机再次搅拌锚固剂，使其拌和均匀，搅拌时间控制在20 s以内。锚固剂固化后，拧出锚杆安装器并下沉钻机，完成玻璃钢锚杆的安装。

（4）完成玻璃钢锚杆安装后，使钻机回落下降，操作中严禁以手扶支腿，防止出现操作意外。

4 生态防护

路基高边坡防护方案可坚持生态保护的理念，采用生态防护方案，突出绿色意识，对原边坡充分保护的基础上，防止水土流失并提高生态效益。具体可执行的生态防护方案如下：

4.1 路堑边坡生态防护

该项目工程沿线路堑边坡以土质、岩质、类土质、岩土二元结构等为主，矮小边坡多为土质或类土质边坡，高边坡多为岩土二元结构边坡。以不同施工区域边坡类型为基础，结合项目特点和生态需求选择差异化的生态防护方案，详情如下：

（1）项目公路沿线岩质边坡为主，包括变质岩、花岗岩、凝灰熔岩等，基于路基边坡地质结构类型合理选择防护方案。路基开挖环节，剪应力主要出现在边坡坡脚处，易出现坡脚受损被破坏现象。结合项目特点和施工实践，施工单位在施工中可采取生态防护和工程防护相结合的方案。具体实施的过程中，边坡底部剪应力相对集中，可应用钢筋锚固结构加以防护提高土壤的结构强度和防护能力，并在防护结构内部堆砌植生袋进行生态防护。对边坡中部区域强风化层，则以浆砌片石拱形骨架方案进行防护，在骨架内部栽种本地乔木实现生态防护。边坡顶部以全风化层为主，可选用喷播方案，或优选适合本地环境的乔木加以防护[10]。

（2）土质路堑边坡的高度值较低，坡度多小于1∶1.5且结构稳定性强，边坡防护时需注重对坡面的保护，防止降雨冲刷影响其结构稳定性，施工环节可采取客土喷播的方案加以防护。边坡坡度大于1∶1.5时，由于降雨对坡面冲刷易导致严重的水土流失，可选用拱形骨架与客土喷播相结合的方案，通过生态防护有效降低土层压力，减少坡面被冲刷的风险，并促进植被的生长。边坡坡顶位置的防护方案需结合实际情况合理选择，多结合该地实际情况选择合适的乔木加以绿化并达到生态防护的目的。

（3）土质路堑边坡高度有所差异，不同土质边坡高度明显不同，部分土质边坡高度可达40 m，部分土质边坡高度仅为16 m，需结合实际情况选择合适的防护方案。边坡高度大于40 m时，坡底应力较为集中，需采用高稳定性和土壤保护性突出的玻璃钢锚杆进行生态防护，提高边坡稳定性的同时满足生态需求，多于边坡内客土喷播。边坡中部多选择截水能力突出的浆砌片石拱形骨架进行防护，同时配备客土喷播或栽种本土乔木的方案防护。

4.2 路堤生态防护

坡率较缓的全填路堤边坡，易风化软土或细粒土为主的填土适合植被生长，可对该类型边坡进行土木格与客土喷播结合的方案进行防护，边坡底部采用人字形骨架配合客土喷播加以防护，或选择符合本土性质的乔木种植以提升防护效果。半填路堤边坡则可以以全填路堤边坡生态防护方案为基础，相比于全填路堤边坡，半填路堤的平整度不足，可以项目需求为基础，结合工程特点在坡脚处设置挡墙进一步提高路堤边坡结构稳定性。

4.3 生态防护技术优选

路基高边坡生态防护策略应结合方案设计特点及工程施工需求合理选择，充分考虑工程地质条件进行生态防护方案的优化。以该工程所在区域的降雨特点为基础，结合地质条件和地下水分布情况，拟定了三种生态防护方案，详情如下：一是人字形骨架法与喷播草籽相结合的方案；二是土木格室护坡法与客土喷播相结合法；三是植被纤维毯法。从成本层面分析，第一种和第二种方案水平相当，第三种的成本最低，但是后期维护成本第三种最少。综合考虑各项影响因素，最终选定第二种方案为该项目的生态防护方案，虽然在一定程度上增加了前期防护成本，但是后期维护费用较少，综合经济效益最佳且防护效果较好。

5 结论

综上所述，高速公路路基高边坡防护十分复杂，作为系统性工程，其路基高边坡防护质量与结构稳定性关系密切。路基施工环节，为防止高边坡出现滑移、坍塌等质量问题，需及时针对项目特点和路基情况采取有效的防护方案。路基防护过程中应当坚持生态防护的基本理念，通过生态防护技术的优化，完成边坡防护的同时，减少水土流失，达到生态效益最佳的目标。

参考文献

[1]海晟平. 高速公路路基高边坡锚固防护施工技术与控制措施[J]. 交通世界， 2020（12）： 24-25.

[2]孙应昌. 道路路基高边坡锚杆防护的应用——以昆明市皇贡区新太阳养生苑周边地块路网工程为例[J]. 广西城镇建设， 2021（6）： 73-75.

[3]邢宗锐. 高边坡锚杆防护施工技术在公路路基中的应用分析[J]. 交通世界， 2021（33）： 129-130.

[4]简思羽， 晏堃. 高速公路路基高边坡防护施工技术[J]. 交通世界， 2020（31）： 71-72.

[5]丁文辉， 李玉忠. GPS在高速公路路基高边坡滑塌监测中的应用[J]. 西部交通科技， 2022（8）： 12-13+129.

[6]张叔恩. 高速公路路基高边坡锚固防护施工技术要点探究[J]. 工程建设与设计， 2022（15）： 213-215.

[7]高福聚， 焦霄杰， 刘琮， 等.  基于位移条件的高边坡防护结构可靠度分析[C]. 天津大学， 天津市钢结构学会. 第十九届全国现代结构工程学术研讨会论文集， 2019： 422-425.

[8]杨涛. 平利至镇坪高速公路高边坡防护预应力锚索施工技术[J]. 黑龙江交通科技， 2022（12）： 37-39.

[9]杨小珠. 湄潭至石阡高速公路路基高边坡锚固防护的施工控制[J]. 交通世界， 2019（12）： 48-49.

[10]郭义飞. 深挖路基边坡预应力锚索施工技术研究[C]. 贵州贵黄高速公路有限公司， 《中国公路》杂志社. 贵阳至黄平高速公路项目论文集， 2022： 166-168.