公路路基边坡防护工程设计与施工技术张志刚

公路路基边坡防护工程设计与施工技术张志刚

张志刚

中国有色金属工业第十四冶金建设公司云南昆明650031

摘要：公路边坡防护是公路工程中的一项重要内容，其防护效果关系着人们对于公路的整体评价，更决定了边坡的稳定性以及公路的使用寿命。文章首先分析了影响公路路基边坡稳定的因素，阐述了公路路基边坡防护的原则，最后针对边坡加固防护工程措施的工程实例进行了探讨。

关键词：公路路基；边坡防护；设计；施工

1、影响公路路基边坡稳定的因素

当边坡施工完成后，会受到多方面的影响因素，主要是自然和人为的影响。这些影响因素会降低边坡的稳定性，甚至会发生崩塌。具体原因可以分为以下两类。

1.1潜在影响因素

①地形。由于人为或自然因素的影响导致地形变化，所引起的后果具体表现在坡度、坡高、坡宽、坡向等方面。②地质材料。用于建造路基边坡的材料是由一种或者多种地质材料所组成，因此材料质量的优劣将直接影响路基边坡的稳定与否。③地质构造。地质构造对边坡稳定性的影响往往是决定性的。在有些地区的岩体中会出现层面、节理、断层等等，这些不连续的结构面会降低岩体的强度，易受风化，能够轻易地破坏滑动面，降低了路基边坡的稳定性。

1.2诱发影响因素

①环境因素。环境因素千变万化，下面就降雨、风化及地震等自然因素对边坡稳定性的影响进行分析。各地区都会面临降雨，而水则是影响边坡稳定性的主导因素。地表材料被雨水软化后强度降低，孔隙水压增大，雨水还能通过渗透作用会促使地下水位升高，导致边坡稳定性降低。风化会大大降低岩石的强度，破坏了边坡原先的稳固状态，降低了路基边坡的稳定性。地震产生的地表加速度会使边坡下滑力增加，反抗力减小，同时地震释放的水平震波易使缺乏反抗横向剪力作用的边坡发生破坏。②人为因素。人类的生产活动，例如开挖道路、坡地开发、爆破、采矿以及开垦等，如果进行得不当，将会直接影响到边坡的稳定性。

2、公路路基边坡防护的原则

1）边坡防护的基本原则是：“综合设计、就地取材、预防为主、确保施工。”

2）在公路路基边坡的防护中，要巧妙地将设计、施工和养护三者结合起来。通过对当地的气候环境、工程地质以及材料等进行深入调查，选取适宜当地情况的边坡防护措施。不能生搬硬套，应该因地制宜，从而保证路基的稳定。

3）在天气较为恶劣的地区，对于路基边坡的防护尤为重要。遵循边施工边防护的原则，施工单位一旦完成边坡的施工，就要及时地对其进行防护。

4）各地的土质岩性、水文地质条件、坡度、高度和气候等不尽相同，我们要结合路面排水，根据当地情况进行综合考虑。

5）对于边坡底层的侧压力在防护过程中一般不作考虑，因此要求防护的边坡有足够的稳定性。

3、边坡加固防护工程措施的工程实例

3.1喷锚网支护法

3.1.1工程概况

某公路K18+100段右侧高路堑石质边坡，坡面陡立，右边坡最高达83.5m，坡比为1：0.1～1：0.5，坡面岩石以灰白、肉红色中风化厚层夹薄层灰质白云岩，岩石倾向与路基斜交，不利于边坡岩体稳定。一条大型逆冲断层切过全坡面，轴向近东西向，断层破碎带0.5m～1.0m，为浅红、肉红色强风化断层角砾岩，角砾呈棱角状，成分为灰质白云岩，粒径1cm～3cm，胶结物为泥岩、方解石脉及糜棱白云砂，水解溶蚀作用强烈，上盘褶皱显著呈“S”形小褶曲。受断层及次级小褶曲影响，岩体节理裂隙发育，主要为两组共扼“X”形切层高角度顺坡节理最为发育，裂隙宽1mm-30mm，岩体上部节理被粘土、白云砂充填，下部节理被方解石脉、铁锰质氧化物充填。节理、断层、岩层面等构造使岩体溶蚀作用强烈，岩体破碎。此外，因坡面陡立，破碎岩石易沿顺坡节理发生滑塌及掉块，稳定性极差。

3.1.2设计方案

为了进行彻底根治，确保行车安全，经综合比较，决定采用锚喷混凝土对逆断层上盘褶曲发育岩石进行整治防护。设计采用C20喷射混凝土，喷层厚10cm，长1.5m22螺纹钢筋锚杆，立面按照1.5m间距梅花形布设，孔深比锚固深度加深20cm，锚杆外露8cm～10cm，灌浆材料采用M20号水泥砂浆；挂网采用6.5钢筋网，网眼尺寸为25cm×25cm；泄水管采用直径40mm的聚乙烯管，长度40cm，立面按照4.0m间距梅花形布设。

3.1.3主要施工技术

1）工艺流程。挂网喷射混凝土支护的施工程序是：搭设脚手架→整修边坡→制作安装泄水孔→第一次喷射混凝土→锚杆钻孔、注浆、安放锚杆→钢筋网（铁丝网）制作→挂网→第二次喷射混凝土→养生→拆除脚手架。

2）施工注意事项。及时封闭及时加固，及时性指喷射混凝土支护可在边坡开挖后几小时内施作。初喷即开挖后立即喷一层3cm～5cm厚的混凝土，用以保护坡面。在实际施工中这一工序往往不被重视，特别是全程开挖时，由于喷浆工艺难以紧跟开挖作业，往往延误初喷，使开挖面因雨水侵蚀或风化而坍塌。初喷混凝土还可使坡面光滑平整，根据坡面混凝土的裂纹还可判断坡体是否发生失稳。在钻孔、下锚、注浆的工序中，目前一般都是整个坡面钻孔完成后再下锚，然后再注浆。这对于一般软质边坡是可以的。但是对于高陡边坡，钻孔、下锚、注浆的工序应分段进行。即将整个坡面按长度分段，一段内的上述三道工序完成后，再进行下一段的三道工序。这样，能做到及时封闭开挖坡面，及时加固坡体，确保开挖坡体的稳定性。

由于现有的岩石边坡破碎松散且不平整，故必须将松散的浮石和岩渣清除干净，用石块补砌空洞，用高压水冲洗受喷面；对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理；在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量的泄水孔。喷射混凝土之前，用清水将坡面冲刷干净，湿润岩层表面；钻孔要垂直边坡面。注浆时注浆管应插至离孔底5cm-10cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，注浆要保证砂浆饱满，不得有里空外满的现象。铁丝网长边要相互搭接，并挂在同一列锚杆上，铁丝网还要挂在锚杆弯头内，距坡面距离一般为1cm～2cm。喷射作业应自上而下分层喷射，灰体达到初凝后立即洒水养生，持续7d-10d。在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因，采取措施进行修补，以防后患。

3.2预应力锚索加固

3.2.1工程概况

某公路施工的K251+050-K251+210等两段路基边坡滑坡整治工程，采用的是锚索框架和路基注浆相结合的方法，整治后，滑坡位移量和路基下沉量几乎为零。

3.2.2变形破坏情况及分析

某公路K251+050-K251+210段路基为高填方路堤，两段路面均有裂缝出现。K251+050高路堤为二级深填方路段，裂缝出现范围内一级路堤最高约为8.0m，二级路堤最高约为17.0m；K251+210高路堤位于一级深填方路段，裂缝出现范围最高约为12.0m。通过实地观测，K251+050段裂缝出现区内的一级边坡已经初步形成了滑坡体，由于土体的错动，导致排水通道堵塞，致使雨水对边坡冲刷严重，加速滑坡体的形成。二级边坡未出现明显的破坏征兆，但边坡是否稳定尚需进一步判断。K251+210段裂缝出现区内的破坏情况与滑坡出现规律基本一致，但尚不能证实一定是滑坡。

3.2.3治理工程措施

为保证公路路基的安全和稳定，根据工程地质条件和现场病害情况对K251+050-K25t+210段高路堤边坡采取锚索框架工程治理措施。在一级边坡设I型C25钢筋混凝土预应力锚索框架三排，共44组，预应力锚索396根，每组框架由三片竖肋、三根横梁组成，竖肋和横梁的截面尺寸为0.5m×0.5m，竖肋埋深1.6m，竖肋间距3m，每片竖肋设3孔A型（515.2）预应力锚索，每孔锚索设计拉力为550kN，锚孔下倾与水平夹角为30°，锚固段长10m。在二级边坡设I型C25钢筋混凝土预应力锚索框架一排，共7组，预应力锚索63根；1型C25预应力锚索框架一排，共9组，预应力锚索54根。I型C25钢筋混凝土预应力锚索框架的布设与一级边坡相同；I型C25预应力锚索框架由三片竖肋、两根横梁组成，竖肋和横梁的截面尺寸为0.5m×0.5m，竖肋埋深1.6m，竖肋间距3m，每片竖肋设2孔A型（515.2）预应力锚索，每孔锚索设计拉力为550kN，孔径130mm，锚孔下倾与水平夹角为25°，锚固段长10m。

3.2.4工艺流程

在施工过程中，项目组决定采取如下施工工艺流程：边坡坡面整理→测量孔位→钻孔和清孔→制作安装锚索→注浆压浆→制作框架梁→养护→锚索张拉与锁定→封锚。锚索框架梁的施工工艺见图1。

图1框架梁施工工艺流程框图

4、结束语

本文结合工程实例介绍了两种常见的边坡防护技术，可以看出，采用合理的公路边坡防护技术，可以达到节省工程费用、美化环境和保护生态环境的效果。