公路路基拱形骨架防护工程施工技术

杨佳梁

（长沙市望城区城市建设投资集团有限公司 湖南长沙 410203）

公路路基边坡的稳定性对公路的长期稳定运行有着非常重要的影响，一旦路基边坡出现失稳滑坡现象，就会威胁路面的行车安全。随着我国公路设计和建设要求的不断提高，对路基边坡的稳定性要求也越来越高。在这样的背景下，拱形骨架防护技术得到了很好的发展，在实践中取得了很好的应用效果。基于拱形骨架防护技术对容易出现滑坡的公路路基进行防护，能有效杜绝路基发生滑坡的现象，维持公路路面的平整性，降低路面发生交通事故的概率。本文主要以某公路路基拱形骨架防护工程为案例，对其施工技术方案进行了详细介绍。

1 工程概况

某一级公路需要建设的长度约为10km，设计的是双向6车道，由于道路环境较为复杂，其设计的最高时速为60km。该一级公路处于亚热带地区，地理环境较为复杂，地势起伏相对较大，并且雨水较多，道路路基容易受到雨水的冲刷，影响其稳定性。经过前期的初步勘察，发现公路沿线存在很多种形式和数量的高边坡，且部分边坡位于大型水库附近。这些位置的基岩稳定性相对较差，已经出现了明显的风化裂隙现象。一旦公路开始施工，对这些区域进行开挖，就会加剧基岩的软化失稳，发生崩塌、滑坡等不良地质灾害的概率相对较高。

2 公路路基边坡稳定性分析

2.1 理论公式分析

大量的实践经验表明，公路路基边坡一旦受到水的侵扰，更容易发生不稳定的现象。本文在分析边坡稳定性时，充分考虑渗水压力对其造成的不良影响。斜坡中最容易发生失稳现象的为滑坡带，它是基岩和滑坡体中间出现的裂隙，该部分较为软弱。如果遇到雨水冲刷，在滑坡体重力的作用下，特别容易出现滑坡现象。滑坡体承受的渗水压力可以用下式计算：

式中，U 表示渗水压力，L 和hw分别表示滑面长度和充水高度。

在充分分析滑坡体的受力情况的基础上，可以列出如下公式：

式中，r、h、L 表示滑坡体的密度、高度、长度，α、φ表示基岩坡度和内摩擦角，c表示岩土的粘聚力。

考虑到滑坡体的受力平衡，认为当T=F时，滑坡体正好处于一种临界状态；如果T＜F则认为边坡处于相对稳定的状态；如果T＞F，则认为边坡就会失去受力平衡，最终产生滑坡问题，影响公路路基的稳定性。临界状态下，对上述3个公式进行整合和化简，可以得到滑坡体高度公式：

根据坡角、坡高及极限破坏角度之间的相互关系，可以得到极限破坏角α的计算公式，具体如下：

式中，H和ø分别表示边坡的高度和坡角。

上式中各参数都可以通过测量得到，进而计算得到边坡的极限破坏角。

2.2 路基边坡稳定性计算结果

根据以上理论计算公式，结合公路路基工程项目实际情况，选择5处比较典型的路段，对其边坡稳定性进行计算，所得结果如表1所示。基于表1中的结果可以看出，不同路段由于基岩属性不同，其极限破坏角也不同。

表1 5处典型路段边坡稳定性计算结果

3 拱形骨架防护工程施工技术分析

考虑到一级公路路基边坡的稳定性相对较低，一旦遇到雨水冲刷时有发生滑坡的风险，因此需要对其进行防护［1］。下文主要介绍基于拱形骨架防护技术对路基边坡进行防护的施工技术过程。

3.1 施工准备工作

正式开展施工前，应该组织所有现场施工人员和技术人员开展交底工作，对施工技术方案进行详细学习，掌握施工技术规范等。对需要施工的公路路基边坡坡面进行修整和处理，对临时排水设施进行修订。根据设计图纸中的要求，在现场进行测量和放样，并做好标注工作［2］。开展混凝土配比的实验工作，确保混凝土配比最优，浇筑效果最好［3］。

3.2 施工工艺过程

工程施工过程中，可以使用M7.5水泥砂浆来砌筑拱形骨架、护脚、脚墙、镶边等位置，利用C25混凝土来浇筑预制接水槽，利用M7.5水泥砂浆对顶部拱圈和镶边之间的空隙进行填补，填补的厚度为40cm。为了避免雨季雨水对边坡造成冲刷，在骨架坡顶边底板部位设计泄水口，其方向与路线保持平行，泄水口之间的距离设计为2m，泄水孔为边长为10cm的正方形。拱形骨架在施工时，相关的技术参数主要包含以下几点：如果公路路基边坡的高度不超过8m，则将坡度设计为1∶1.5；如果边坡高度超过了8m，则可以将边坡坡度设计为1∶1.75。为了防止拱形骨架在使用过程中发生热胀冷缩现象从而影响其正常性能，拱形骨架每间隔15m需要设置一道2cm宽度的伸缩缝，并在缝隙内填入沥青。

3.2.1 施工放样

施工放样前，需要对图纸进行仔细阅读，然后严格按照图纸中的设计要求，开展施工放样工作。放样过程中，需要根据边坡坡率、公路路面标高以及防护坡道标高等数据，对坡脚的具体位置进行准确计算，再以坡脚位置为基准，开展施工放样工作，整个放样过程中需要做好标记［4］。

3.2.2 坡面修整

为确保后续施工过程的顺利推进，在完成施工放样工作后，需要对边坡坡面进行清理和修整，确保整个坡面的平整性和夯实性［5］。

3.2.3 墙脚和沟槽开挖

开挖前，首先需要根据设计的骨架防护形式进行挂线，明确需要开挖的部分，然后就可以对墙脚和沟槽进行开挖。开挖时，必须确保开挖的轮廓线顺直。该工序完成后，需要经过现场监理进行验收，合格后才能够进入下一道工序。如果检查不合格，则需要进行整改。

3.2.4 墙脚和骨架砌筑

利用M7.5水泥砂浆对墙脚部位进行砌筑，砌筑的墙脚宽度和总高度分别为1m 和1.3m。为了应对水泥砂浆在使用过程中的热胀冷缩问题，墙脚部位每间隔15m 需要设计伸缩缝，且伸缩缝和骨架中设置的伸缩缝保持平齐。对公路路基骨架进行施工过程中，首先需要在两边竖立杆子并挂线，尤其是要保证外线的平直，逐层收坡。为避免施工过程对立杆造成影响，施工过程中，每间隔一段时间需要对立杆的位置进行确认，如果发现立杆存在移位现象，则需要及时对其进行校正，只有这样才能够保证施工得到的拱形骨架达到设计要求［6］。在对路堑骨架进行施工时，同样是从上到下进行放线并施工，所有的路基骨架和路堑骨架的衔接位置应该保持同样高度，确保骨架与路基边坡表面保持紧密接触，避免中间出现间隙的问题。另外，拱形骨架两端必须深入嵌入到主骨架内部。在进行砂浆砌筑时，必须确保砂浆的配比、密实度等满足设计要求，砌筑体和面板相接触的部位不得出现水泥砂浆，因为水泥砂浆会对面板铺贴造成不利影响。

3.2.5 挡水板的设置

为了快速地将雨水排走，避免雨水对路基边坡造成不良影响，在主骨架和次骨架内侧全部需要设计挡水板，挡水板主要是利用C25混凝土浇筑预制而成，挡水板边缘应该保持平齐和顺直，且高度比骨架高出10cm左右。

3.2.6 养护

由于拱形骨架在施工过程中进行了混凝土浇筑，因此，在完成施工后的15h左右，需要对其进行洒水养护。为了确保混凝土浇筑表面的湿润，避免水分的快速流失，可以在表面铺盖麻布。整个养护时间需要持续一星期以上。

3.2.7 砌筑沉降缝

正式施工前，需要对片石进行修凿处理，确保沉降缝的边缘保持平行状态，防止出现凹凸不平的问题，影响沉降缝的砌筑效果。沉降缝内部可以用水泥砂浆进行抹平，确保水泥砂浆彻底凝固后才可以在表面上施加载荷。如果水泥砂浆在凝固前受到外界的冲击和敲打，则会导致内部产生裂纹，从而影响其性能。

4 实践应用效果分析

本次公路路基防护工程项目于2019年3月份正式开始施工，整个施工周期持续3个月，于当年6月份全部施工完毕。经历2年时间后，从整体效果看，路基边坡整体情况较为稳定，没有被雨水冲刷而失稳的现象。与其他防护技术相比较，拱形骨架防护技术方案具有更多的优势，如制作运输方便、施工过程简单、实践应用效果好等。

5 结语

为了提升公路路基服役过程的稳定性，避免后期使用时边坡受到外界因素影响产生滑坡问题，有必要对其边坡进行防护。在长期的工程实践中，人们总结了很多边坡防护技术方案，其中就包括拱形骨架防护技术。已有的实践经验表明，此项技术防护方案可以取得很好的应用效果。本文主要分析介绍了拱形骨架防护技术在公路路基边坡中的成功实践，以期对其他工程项目有所借鉴。