公路工程高边坡施工技术的实践运用研究

崔 敏

（甘肃省交通工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

黄土作为第四纪松散沉积物的一种，自身构成与性质的特殊性决定了其在工程建设领域中的特殊地位。和同期其他沉积物相比，黄土在地理分布上也存在着一定的规律，我国黄土面积约64 万km²，在国土总面积中占比6.6%左右[1]。因为黄土物理构成、结构以及自身所处地貌及构造环境的特殊性，如果在切割强烈、地形起伏偏大的黄土沟壑与梁峁区修筑公路项目，在现有技术及客观条件等因素的限制下，势必会进行大范围开挖施工，形成高陡的黄土边坡。高边坡的稳定与支护效果直接影响着公路运行安全性、基础建设投资效益和养护成本，故应加大对相关施工技术的研究力度，最大限度的提升高边坡的建设水平。

1 工程概况

B 公路工程处于黄土地区，工程路线起终点K15+145.791～K20+094.561，路线全长4.950 km，工程公路等级达到二级，设计车速60 km/h，双向两车道、路基、车道宽度分别是12 m、3.5m。在本工程中新建2 座桥梁，1 座隧道，工程造价10488.5 万元。本标段共计有5 段属于高边坡防护工程，分别是：①K15+400～K15+525 段；②K16+640K16+740 段；③K17+501～K17+540 段；④K17+700～K17+779 段；⑤K19+221～K19+260 段。

公路黄土高边坡的形成和沿线的地形地貌之间存在密切关系，本公路工程线型主要沿沟谷布置，并靠近自然斜坡坡脚位置，修建道路过程中对路段采用的是半填半挖及全挖工法，这是黄土高边坡形成的重要基础。本标段中形成的高边坡基本是由新、老黄土构成，局部深切沟谷路段形成了由老黄土和第三系红粘土与基岩构成的边坡。图1 是K15+400～K15+525 高边坡的剖面图[2]。

图1 K15+400～K15+525 段高边坡的剖面图

2 高边坡支护施工现状及存在的问题

2.1 防护力度明显不足

既往有人员对陕西、甘肃、河南等7 个省区黄土地区已建成的高边坡进行现场调研，在被调查的6000 km的线路中，发现黄土区域公路高边坡数高于250 处，90%以上的高边坡分布在省内新建高速公路、一级公路及国道二级公路改造区段，前两者均进行了一定支护防护设计，二级公路上仅有局部进行了支护设计，三级之下的公路黄土边坡基本没有进行防护，边坡出现的各种病害直接影响公路营运安全性。

2.2 支护防护型式较单一

因为型式单一，会造成大范围护面墙施工对生态环境的破坏，还可能因护面墙设计高度不精准对坡面完整性造成不同程度的损害。在布设护面墙时，设计方有可能未深入了解整个坡面的土质状况，对本地降雨特点认识不全面等，造成对坡面进行防护的设计欠缺完整性，采用传统低等级公路的设计理念与方法，仅将一定高度浆砌片石护面墙布置在坡脚局部，没有重视强化护面墙上部边坡的坡面稳定性[3]。

3 边坡施工技术的实践应用

3.1 拦渣墙或挡土墙

拦渣墙工法主要适用于高边坡开口之外还存有较高自然边坡，公路工程里程相对较长，沿线道路状况较复杂的工况中，用于高山、峡谷等地区公路建设中有相对较高陡的自然边坡，且边坡上存在着不能控制的危岩体，为规避岩石崩塌掉落而损坏公路工程，建议在和公路工程边坡开口线之外一定范围中布置长度适宜的拦渣墙，其对高边坡上岩石滚落过程能起到较好的拦截作用，进而使公路工程的安全性得到更大保障。挡土墙工法主要被用在边坡开口线之外有一定面积的覆盖层前缘，在高边坡具体施工阶段，若不能彻底清理掉覆盖层，则施工方可以尝试将一道挡土墙布置在覆盖层的前缘，并配合使用“植草+框格梁”的固化方法。

3.2 锚索框架梁施工

本工程施工中，因为遇到了连续强降雨天气，K19+221～K19+260 段边坡在K19+76 部位坡顶上两处泉眼在极短时间中朝向外部冒水，并且还有断层生成的破碎带，雨水持续渗流到本段边坡坡体中，造成局部坡面发生溜塌情况。为应对上述问题，采用8m×8m 预应力锚杆框架梁对区段进行防护。预应力锚索框架有施工难度大、工序繁琐、工期漫长等特征，本区段整个边坡长32m，配合应用4 束钢绞线锚索，锚索长度共3034m，锚固段长8～12 m，单孔拉力设计350kN，呈方形排布，设定间距4.0 m×5.5m，截面规格0.5m×0.6 m。锚索施工流程可以做出如下表述：锚索设计与加工→修筑坡面及测孔→钻孔→安装锚索→输注浆液→封孔→框架梁、锚斜托→张拉、锁定以及局部补浆→C30 砼封锚处理[4]。

框架梁、自由段、锚固段组合制作预应力锚索，配合应用4 束钢绞线锚索，沿着锚索体轴线方向在钢筋每间隔2m 布置一道架线环，锚索体保护层厚度≥2 cm；用HDPE 管作为自由端套管，封堵自由端时应用防水胶布多层绑扎处理。手工安装锚索体过程中，配合使用高压风吹孔，缓缓将锚索安置进孔中，利用钢尺度量孔外露的预应力筋长度，据此测算出孔内锚索长，确保锚固长度的有效性。本工程中选用普通硅酸盐水泥注浆，水泥砂浆配比1:1，水灰比控制在0.4～0.5，强度≥40 MPa。注浆压力0.5～0.8 MPa，具体操作时观察到孔口连续溢浆5 min 以后暂停注浆，砂浆凝固以后发现其体积收缩时，要尽早进行补浆，直到整体注满。钢筋砼框架梁施工阶段，控制框架梁坡度1：1，利用C30 砼实现整体浇筑，竖梁浇筑在前，横梁浇筑随后，人工捆绑钢筋，立模板，钢筋锚固模板以后浇筑砼，确保以上操作的连贯性，拆模后持续养护7d。本工程中，锚索设计拉力350 kN，张拉分级稳压3 min，最末级稳压5 min；封锚时采用的砼等应高出框架梁砼一级。

3.3 坡体排水

地下水是导致高边坡出现失稳变形问题的主要因素之一，应用地下排水措施时是采用减少滑坡土体内含水量的方法，提升其抗剪能力，进而改善抗滑性能。渗沟、隧洞、渗井、仰斜排水孔等均是当下可供选择的地下排水工法，其对高边坡能起到较好的加固作用[5]。

3.3.1 坡体内部排水

采用仰斜式排水孔能较好的排出坡体内部的地下水，且经济性较高。采用该种工法前，要全面掌握地下水的水量大小、补给始源、运动迁移规律及岩土赋水性。通常将仰斜排水孔的深度控制在30～50m。过长时不仅会增加钻孔方向的控制难度，也易造成孔中出现塌孔或堵塞情况，降低应用效果。仰斜排水孔的间距控制在5～10m 内，孔上仰角度5～10°，孔径70～150mm，用直径60～100mm 塑料或金属管插进孔中组作为滤水管。管底局部是流水槽，上部 3/4 范围中均匀预钻Φ5～12mm 孔眼以促进集水过程。管壁外部包裹1～2 层镀锌铁丝网或土工布，其对淤塞形成能起到一定防控作用。

本工程中滑面处于开挖面之下12～15m，结合监测资料发现整个滑坡均处于稳定状态。且路堑设计标高位处于地下水位之下3～8m，综合分析后认定地下水位偏高是造成坡体变形的一项敏感性因素，确定了如下的综合整治方案：

顺沿路堑坡脚布置仰斜排水孔，孔深 32.5m，仰角 5°，孔口标高按照路基设计高出1.2m，共计24 根；

边沟下方布置纵向排水盲沟，总长350m；

对坡顶进行清方减载处理，削方平台上布置截水沟；

坡脚处布置高度达5m 的抗滑挡土墙，坡面均采用窗口式骨架护坡。

3.3.2 坡体浅层排水

主要用于排除挡土墙、护面墙后方的地下水，既往利用将泄水孔布设在以上构造上的方法，可能会因设计精确度不足、施工不规范等，导致泄水孔失效，还会在水流作用下导致墙体或坡体坍塌。鉴于以上情况，本公路工程建设阶段，决定应用PVC 半花管将传统泄水孔取代，取得了较好的排水效果。PVC 管材经济性较高，半花管加工操作简单，施工快捷，能取得较好的排水效果。

3.4 植物防护

植物护坡技术主要是应用坡面植被的地下根系及地上茎叶的作用，实现对坡面的有效保护，将冲刷、侵蚀的危害程度降到最低。近些年，公路建设者在黄土地区不同道路建设中采用了多种植物防护方法，常用的有如下几种：

3.4.1 栽藤护坡

即将攀缘性藤蔓类植物栽种在护面墙、抗滑桩挡土墙等之上，用其遮挡和环境协调性较差的人造景观，对环境能起到较好的美化作用。藤蔓类植物自身有较强的覆盖性。在防控降水对坡面的击溅作用方面也表现出良好效能。在公路工程建设实践中，如果发现岩质或土石质等不适合栽种草树的低矮边坡上，可以尝试采用栽藤的方法，进而减轻降水对边坡造成的破坏。

3.4.2 三维网植草护坡

该项护坡技术主要是应用三维塑料网自身具备的固土能力，将单层适合植物生长的耕植土堆填在刚挖出的坡面上，而后将一些植物栽种在填土之上。具体施工过程可以做出如下阐述：坡面清理→开挖固定槽→铺筑三维网→填土撒种→管理养护。

3.4.3 厚层基材喷播

采用特定额度机械设备把植被种粒、肥料、土壤、保水料等混合物添水后，通过高压喷射至岩质坡面。在确定喷射层粘结硬化以后，便会在岩面上形成具备较强抗冲刷能力的硬化层，这种硬化层内具有连续空隙构造，为植被根系生长创造良好空间。

4 结束语

总之，边坡是公路工程的重要构成部分之一，为确保边坡施工过程的安全性、稳定性，在边坡施工中应合理应用适宜的支护技术方法进行防护，前期应做好公路工程现场地质勘测工作，在此基础上选择适宜的支护施工方法，并加强各项技术应用过程管控，确保公路工程应用过程的安全性、可靠性，为我国公路事业健康发展保驾护航。