張武曲

摘要 文章基于某高速公路工程實(shí)踐，分析高速公路項(xiàng)目路基高邊坡防護(hù)措施的應(yīng)用效果。研究結(jié)果顯示，排水疏導(dǎo)、生態(tài)防護(hù)、玻璃鋼錨桿防護(hù)等方案，在路基高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用效果明顯，且通過(guò)不同防護(hù)方案的優(yōu)化重組，能有效提升公路高邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，邊坡生態(tài)環(huán)境顯著改善，水土保持成效突出。

關(guān)鍵詞 高速公路項(xiàng)目；路基高邊坡；防護(hù)措施

中圖分類號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0126-03

0 引言

該文以高速公路路基高邊坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、滑移情況為基礎(chǔ)，結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)與地質(zhì)信息，采用高邊坡防護(hù)措施優(yōu)化方案，合理選擇排水疏導(dǎo)、生態(tài)防護(hù)、玻璃鋼錨桿防護(hù)方案，達(dá)到了提高路基邊坡穩(wěn)定性的目標(biāo)，高邊坡結(jié)構(gòu)施工安全性提升，生態(tài)效益明顯改善，項(xiàng)目施工順利完成。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目全程9個(gè)標(biāo)段，全長(zhǎng)55.16 km。項(xiàng)目所在區(qū)域地形以山丘為主，區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重，滑坡、坍塌地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，降雨季節(jié)性明顯，雨季集中在4—8月降雨明顯，雨季雨量為全年降雨量80%，對(duì)高邊坡防護(hù)工作提出了較大挑戰(zhàn)。該項(xiàng)目高邊坡結(jié)構(gòu)以巖質(zhì)邊坡為主，無(wú)土質(zhì)邊坡，選代表性邊坡路段，作為高填路基邊坡研究目標(biāo)，分析不同路基高邊坡防護(hù)措施的應(yīng)用效果。

2 高邊坡排水防護(hù)措施

2.1 排水系統(tǒng)

該項(xiàng)目挖方邊坡的排水系統(tǒng)由截水溝、平臺(tái)溝、急流槽、邊溝等組成，填方邊坡排水系統(tǒng)則由涵洞和排水溝組成。借助急流槽將邊溝與平臺(tái)溝連接，并將填挖交界處引導(dǎo)至邊溝排除。

（1）急流槽。路基高邊坡坡面平臺(tái)溝與邊溝處布設(shè)急流槽，及時(shí)將積水排出，若急流槽槽深較大，采用分段砌筑的方案施工，不同施工段間距以5～10 m為最佳，做好急流槽防水，以防水材料澆筑。槽身粗糙且鑲嵌質(zhì)地堅(jiān)硬、粒徑適宜的石塊緩沖水流沖刷力[1]。急流槽消力后的積水，可引流至邊溝、天然溝渠、水溝等排水設(shè)施中，達(dá)到排水的目的。

（2）截水溝。設(shè)置截水溝攔截地表徑流流向邊坡的積水，布設(shè)需符合基本要求：①分段控制能力。地形條件影響下，截水溝中間處設(shè)置急流槽加以攔截，達(dá)到分段控制的效果。②快速排水能力。需確保短時(shí)間內(nèi)將積水排除，保持溝底縱坡水平高于0.5%。③長(zhǎng)度適宜。需確保截水溝長(zhǎng)度500 m上下，避免其與邊溝貫通。結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)和排水需求，截水溝溝底選用C15混凝土砌筑，側(cè)墻以水泥磚鋪筑，截水溝內(nèi)側(cè)及頂面選用M13水泥砂漿抹面，并控制抹面厚度大于20 mm[2]。

（3）平臺(tái)溝。高速公路路基邊坡多設(shè)置為多級(jí)，不同層次邊坡設(shè)置平臺(tái)溝進(jìn)行集水和排水。一般情況下，填方高度大于20 m時(shí)，按照8 m間隔設(shè)置平臺(tái)溝，并與急流槽交替使用提高排水效果。施工實(shí)踐中常用的平臺(tái)溝類型包括水泥磚砌筑型和混凝土預(yù)制型兩種，可根據(jù)實(shí)際情況合理選擇或交替使用。由項(xiàng)目實(shí)踐可知，混凝土預(yù)制型平臺(tái)溝具備施工便捷、工程造價(jià)高、工期短的特點(diǎn)，水流通過(guò)量小，工期緊張的項(xiàng)目可選擇該方案。水泥磚砌筑型具備施工周期長(zhǎng)、工程造價(jià)低、排水流量大特點(diǎn)，工期不緊張情況下優(yōu)先選擇該方案[3]。

（4）邊溝。高速公路路基邊坡的常見(jiàn)邊溝截面包括矩形和梯形兩種，可于頂面設(shè)置槽蓋提高儲(chǔ)水能力，合理布設(shè)縱坡保持其與路線走向相協(xié)調(diào)，邊溝走向應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、橋涵洞位置等加以優(yōu)化，起到最佳的排水效果。

（5）排水溝。排水溝多用于排除路面系統(tǒng)積水，常匯集于填方路段邊坡填挖交界處，可將排水溝與挖方邊坡邊溝有效銜接，將積水有效排出路基并引入天然河流。設(shè)置排水溝時(shí)，施工單位應(yīng)當(dāng)合理布設(shè)，結(jié)合項(xiàng)目地形特點(diǎn)加以優(yōu)化，結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)，排水溝沿填方邊坡坡腳布設(shè)，保持排水溝與路基坡腳2 m以上距離，同時(shí)采用梯形結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷面設(shè)置。排水溝內(nèi)部采用漿砌片石和干砌片石交錯(cuò)砌筑，按照上下錯(cuò)縫的方式交叉搭接，以水泥沙填補(bǔ)縫隙，采用平縫和凸縫的方案進(jìn)行勾縫[4]。

2.2 排水策略

（1）施工階段平整路基高邊坡坡面，使被沖刷破壞的坡面結(jié)構(gòu)無(wú)明顯的低洼現(xiàn)象，防止雨水在低洼區(qū)域蓄積。結(jié)合路基邊坡實(shí)際情況，若邊坡較高可采取漿砌片石骨架的方案加筑，提高結(jié)構(gòu)牢固程度的同時(shí)，匯集積水引入排水系統(tǒng)，借助排水溝排出路基路面[5]。

（2）路基邊坡表面易出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，需結(jié)合工程實(shí)際情況及時(shí)修筑排水溝并進(jìn)行強(qiáng)夯壓實(shí)，路基路面下層鋪設(shè)排水管，及時(shí)將路面積水通過(guò)排水管排出路面。

（3）施工環(huán)節(jié)需對(duì)路基土體含水量加強(qiáng)控制，防止邊坡結(jié)構(gòu)過(guò)度沉降。施工階段，施工方可采取路面下方鋪設(shè)橫向排水管或結(jié)合線路走向合理布設(shè)排水溝的方案，路基壓實(shí)中選擇高噸位設(shè)備增加壓實(shí)度，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低雨水滲入水平，減少路堤沉降影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[6]。

3 玻璃鋼錨桿防護(hù)

3.1 黏結(jié)性能

玻璃鋼錨桿防護(hù)是路基高邊坡防護(hù)的常見(jiàn)措施，水泥砂漿與玻璃鋼錨桿的黏合性能是決定防護(hù)效果的關(guān)鍵。結(jié)合項(xiàng)目施工實(shí)踐可知，玻璃鋼錨桿多為玻璃纖維與樹(shù)脂混合而成的新型材料，對(duì)該材料性能進(jìn)行測(cè)試，基于拉伸試驗(yàn)結(jié)果，無(wú)內(nèi)螺紋套管加固的情況下，拉力值達(dá)到80 kN時(shí)，桿體表面存在明顯脫落?？刹扇≡囼?yàn)方案通過(guò)拉拔測(cè)試明確玻璃鋼錨桿與水泥砂漿黏結(jié)性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)[7]。

（1）分別選取環(huán)氧樹(shù)脂和普通樹(shù)脂兩種材料的玻璃鋼錨桿材料樣本進(jìn)行室內(nèi)拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)中試樣一端套內(nèi)螺紋鋼管，一端選用C30水泥砂漿固定，采用固定劑和環(huán)氧樹(shù)脂、普通樹(shù)脂調(diào)和黏結(jié)內(nèi)螺紋管與鋼錨桿，在模具內(nèi)完成伸拉試驗(yàn)。采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)加載拉力值，直至玻璃鋼錨桿試驗(yàn)受損，通過(guò)計(jì)算機(jī)獲取最大荷載值水平，并判斷水泥砂漿黏合性能與玻璃鋼錨桿之間的關(guān)系。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，玻璃鋼錨桿錨固深度越大，黏合力水平越高[8]。

（2）基于上述水泥砂漿黏結(jié)力與玻璃鋼錨桿關(guān)系的室內(nèi)拉伸試驗(yàn)，通過(guò)增加鋼筋錨桿試驗(yàn)的方案判斷水泥砂漿與鋼筋錨桿之間的黏合力關(guān)系，對(duì)玻璃鋼錨桿與鋼筋錨桿黏結(jié)力大小進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示，兩者的黏結(jié)力水平基本相當(dāng)，即鋼筋錨桿與水泥砂漿的黏結(jié)力與玻璃鋼錨桿與水泥砂漿的黏結(jié)力水平相當(dāng)。

（3）玻璃鋼錨桿試樣在拉拔試驗(yàn)中，隨著荷載水平的增加沿界面滑脫。研究結(jié)果顯示，玻璃鋼錨桿表面受損且螺桿螺紋間無(wú)明顯破壞現(xiàn)象，但有部分水泥砂漿殘?jiān)嬖?，螺桿螺紋肋咬合部位結(jié)構(gòu)受損較為明顯，水泥砂漿界面劃痕清晰。綜合分析可知，機(jī)械咬合面受損是玻璃鋼錨桿與水泥砂漿界面破壞的主要誘因，剪切破壞則是水泥砂漿界面磨損的主要來(lái)源。

3.2 主要特點(diǎn)

（1）玻璃鋼錨桿桿體重量約為同等規(guī)格其他材質(zhì)錨桿質(zhì)量的四分之一，提高了施工安裝便捷性，降低了施工操作勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）玻璃鋼錨桿的主要材質(zhì)為玻璃纖維、不飽和聚酯樹(shù)脂等構(gòu)成的復(fù)合材料，具備耐腐蝕性強(qiáng)、耐酸堿度高、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，無(wú)電磁波反射能力，可滿足邊坡永久性防護(hù)的基本要求，實(shí)際應(yīng)用范圍廣。

（3）玻璃鋼錨桿易于施工操作，切割中無(wú)火花，提高了施工安全性與工程效率。材質(zhì)抗拉強(qiáng)度高，耐久性持久，最高強(qiáng)度達(dá)600 MPa，遠(yuǎn)高于其他錨桿承載水平。

3.3 應(yīng)用要點(diǎn)

（1）安裝玻璃鋼錨桿前需進(jìn)行質(zhì)量檢查，判斷其型號(hào)和性能是否達(dá)標(biāo)，檢查外觀有無(wú)裂縫、斷絲等現(xiàn)象，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)抽檢，嚴(yán)禁存在質(zhì)量問(wèn)題的原材料進(jìn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)存在質(zhì)量問(wèn)題的玻璃鋼錨桿要及時(shí)更換為合格產(chǎn)品。施工前確保玻璃鋼錨桿螺紋完好無(wú)瑕疵并及時(shí)使用銼刀將多余樹(shù)脂清除，查驗(yàn)托盤、螺母是否存在質(zhì)量問(wèn)題。施工前，作業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)提前了解玻璃鋼錨桿的正確安裝方法和施工順序，掌握玻璃鋼錨桿鉆桿機(jī)使用方法[9]。

（2）安裝玻璃鋼錨桿時(shí)，利用鉆桿機(jī)在提前確定的鉆孔位置進(jìn)行鉆孔，將鉆桿取下并向鉆孔內(nèi)置入錨固劑，并將玻璃鋼錨桿置入鉆孔內(nèi)完成安裝。借助錨桿將錨固劑加入鉆孔內(nèi)，并將玻璃鋼托盤和螺母擰緊，利用助錨器將其安裝在玻璃鋼錨桿尾部，與鉆桿連接套牢固連接。

（3）使用錨固劑將玻璃鋼錨桿頂部牢固頂住，使用鉆機(jī)推動(dòng)支腿上升后把錨固劑置入鉆孔內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)錨桿將錨固劑攪拌均勻，插至孔底，快速旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)再次攪拌錨固劑，使其拌和均勻，攪拌時(shí)間控制在20 s以內(nèi)。錨固劑固化后，擰出錨桿安裝器并下沉鉆機(jī)，完成玻璃鋼錨桿的安裝。

（4）完成玻璃鋼錨桿安裝后，使鉆機(jī)回落下降，操作中嚴(yán)禁以手扶支腿，防止出現(xiàn)操作意外。

4 生態(tài)防護(hù)

路基高邊坡防護(hù)方案可堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)的理念，采用生態(tài)防護(hù)方案，突出綠色意識(shí)，對(duì)原邊坡充分保護(hù)的基礎(chǔ)上，防止水土流失并提高生態(tài)效益。具體可執(zhí)行的生態(tài)防護(hù)方案如下：

4.1 路塹邊坡生態(tài)防護(hù)

該項(xiàng)目工程沿線路塹邊坡以土質(zhì)、巖質(zhì)、類土質(zhì)、巖土二元結(jié)構(gòu)等為主，矮小邊坡多為土質(zhì)或類土質(zhì)邊坡，高邊坡多為巖土二元結(jié)構(gòu)邊坡。以不同施工區(qū)域邊坡類型為基礎(chǔ)，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和生態(tài)需求選擇差異化的生態(tài)防護(hù)方案，詳情如下：

（1）項(xiàng)目公路沿線巖質(zhì)邊坡為主，包括變質(zhì)巖、花崗巖、凝灰熔巖等，基于路基邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型合理選擇防護(hù)方案。路基開(kāi)挖環(huán)節(jié)，剪應(yīng)力主要出現(xiàn)在邊坡坡腳處，易出現(xiàn)坡腳受損被破壞現(xiàn)象。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和施工實(shí)踐，施工單位在施工中可采取生態(tài)防護(hù)和工程防護(hù)相結(jié)合的方案。具體實(shí)施的過(guò)程中，邊坡底部剪應(yīng)力相對(duì)集中，可應(yīng)用鋼筋錨固結(jié)構(gòu)加以防護(hù)提高土壤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防護(hù)能力，并在防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部堆砌植生袋進(jìn)行生態(tài)防護(hù)。對(duì)邊坡中部區(qū)域強(qiáng)風(fēng)化層，則以漿砌片石拱形骨架方案進(jìn)行防護(hù)，在骨架內(nèi)部栽種本地喬木實(shí)現(xiàn)生態(tài)防護(hù)。邊坡頂部以全風(fēng)化層為主，可選用噴播方案，或優(yōu)選適合本地環(huán)境的喬木加以防護(hù)[10]。

（2）土質(zhì)路塹邊坡的高度值較低，坡度多小于1∶1.5且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，邊坡防護(hù)時(shí)需注重對(duì)坡面的保護(hù)，防止降雨沖刷影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，施工環(huán)節(jié)可采取客土噴播的方案加以防護(hù)。邊坡坡度大于1∶1.5時(shí)，由于降雨對(duì)坡面沖刷易導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，可選用拱形骨架與客土噴播相結(jié)合的方案，通過(guò)生態(tài)防護(hù)有效降低土層壓力，減少坡面被沖刷的風(fēng)險(xiǎn)，并促進(jìn)植被的生長(zhǎng)。邊坡坡頂位置的防護(hù)方案需結(jié)合實(shí)際情況合理選擇，多結(jié)合該地實(shí)際情況選擇合適的喬木加以綠化并達(dá)到生態(tài)防護(hù)的目的。

（3）土質(zhì)路塹邊坡高度有所差異，不同土質(zhì)邊坡高度明顯不同，部分土質(zhì)邊坡高度可達(dá)40 m，部分土質(zhì)邊坡高度僅為16 m，需結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的防護(hù)方案。邊坡高度大于40 m時(shí)，坡底應(yīng)力較為集中，需采用高穩(wěn)定性和土壤保護(hù)性突出的玻璃鋼錨桿進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，提高邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)滿足生態(tài)需求，多于邊坡內(nèi)客土噴播。邊坡中部多選擇截水能力突出的漿砌片石拱形骨架進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)配備客土噴播或栽種本土喬木的方案防護(hù)。

4.2 路堤生態(tài)防護(hù)

坡率較緩的全填路堤邊坡，易風(fēng)化軟土或細(xì)粒土為主的填土適合植被生長(zhǎng)，可對(duì)該類型邊坡進(jìn)行土木格與客土噴播結(jié)合的方案進(jìn)行防護(hù)，邊坡底部采用人字形骨架配合客土噴播加以防護(hù)，或選擇符合本土性質(zhì)的喬木種植以提升防護(hù)效果。半填路堤邊坡則可以以全填路堤邊坡生態(tài)防護(hù)方案為基礎(chǔ)，相比于全填路堤邊坡，半填路堤的平整度不足，可以項(xiàng)目需求為基礎(chǔ)，結(jié)合工程特點(diǎn)在坡腳處設(shè)置擋墻進(jìn)一步提高路堤邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4.3 生態(tài)防護(hù)技術(shù)優(yōu)選

路基高邊坡生態(tài)防護(hù)策略應(yīng)結(jié)合方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)及工程施工需求合理選擇，充分考慮工程地質(zhì)條件進(jìn)行生態(tài)防護(hù)方案的優(yōu)化。以該工程所在區(qū)域的降雨特點(diǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)條件和地下水分布情況，擬定了三種生態(tài)防護(hù)方案，詳情如下：一是人字形骨架法與噴播草籽相結(jié)合的方案；二是土木格室護(hù)坡法與客土噴播相結(jié)合法；三是植被纖維毯法。從成本層面分析，第一種和第二種方案水平相當(dāng)，第三種的成本最低，但是后期維護(hù)成本第三種最少。綜合考慮各項(xiàng)影響因素，最終選定第二種方案為該項(xiàng)目的生態(tài)防護(hù)方案，雖然在一定程度上增加了前期防護(hù)成本，但是后期維護(hù)費(fèi)用較少，綜合經(jīng)濟(jì)效益最佳且防護(hù)效果較好。

5 結(jié)論

綜上所述，高速公路路基高邊坡防護(hù)十分復(fù)雜，作為系統(tǒng)性工程，其路基高邊坡防護(hù)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性關(guān)系密切。路基施工環(huán)節(jié)，為防止高邊坡出現(xiàn)滑移、坍塌等質(zhì)量問(wèn)題，需及時(shí)針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)和路基情況采取有效的防護(hù)方案。路基防護(hù)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持生態(tài)防護(hù)的基本理念，通過(guò)生態(tài)防護(hù)技術(shù)的優(yōu)化，完成邊坡防護(hù)的同時(shí)，減少水土流失，達(dá)到生態(tài)效益最佳的目標(biāo)。

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