路基挖方边坡防护施工措施研究

许永康

(云南省第三公路桥梁工程公司，昆明 650200)

路基挖方边坡防护施工措施研究

许永康

(云南省第三公路桥梁工程公司，昆明 650200)

公路工程路基挖方边坡(特别是高边坡)的防护形式，主要根据影响边坡稳定的因素而定，主要有地质因素和非地质因素两种。地质因素是边坡发生滑坡的主要条件，即自然状态下也会发生边坡滑坡。非地质因素是引起边坡滑坡的外界条件和外力因素。岩石的岩性、周边地质条件、地下水变化情况、山体结构及重力等都属于影响边坡稳定的地质因素。爆破地震效应、降雨降水、日久风化、人工开挖及露天开采等则属于影响边坡稳定的非地质因素。研究滑坡的成因及行为特点，加强对挖方边坡的防护措施，消除安全隐患，其目的是为了防止边坡滑坡，确保边坡稳定，保证公路畅通和行车安全，保证工程施工和人民生命财产安全。

路基；边坡防护；施工；措施

云南省地质复杂，地形高低崎岖，部分地区雨、雪较多，这些因素影响了公路工程施工，因而路基挖方边坡防护形式有很多。挖方边坡主要有石质边坡和土质边坡，这两种也细分为很多种类。在编写工程施工组织设计时，要全面分析工程特点、水文地质条件、现场环境等因素，制定出能满足边坡施工技术安全要求的施工技术方案及施工措施，必要时聘请专业机构对高边坡施工进行安全风险评估，以便采取相应的防护措施。挖方边坡施工时，要严格执行制定的安全技术措施及有关规范和规程。

图1 路基挖方边坡防护图示Fig.1 Roadbed excavation slope protection figure

1 路基挖方边坡防护施工措施常用形式

为有效防止在公路施工中高边坡开挖时出现土石塌方或滑坡事故，施工前必须对开挖的路基边坡进行地质、地形情况的勘查。施工过程中对施工情况及地质是否变化进行动态的信息监测，对于现场的施工状况和地质地况与原设计有差别的，要第一时间上报有关上级主管单位，重新设计施工方案。对公路路基边坡的稳定情况监测的观察点，可在路基边坡的纵向方向每间隔50 m～100 m的距离设置一个稳定性观测点，对于一些特殊性质的路基边坡还可以根据其特殊情况适当缩小间隔距离，增加观测断面的观测点，进行加密式观测。定期观测公路路基的边坡或边坡其他防护构造物的水平位移和沉降变化情况，在观测过程中，如果发现观测所得的数据超出国家的技术标准或规范值范围，必须立即停止边坡工程的现场施工，还要不间断观察其后续发展态势，增加观测频次，根据不同的数据信息进行点位变动情况分析，第一时间将观测结果上报给上级主管部门，由上级主管部门对变动情况进行具体的、深层的原因分析，制定出有效的治理方案，按照上级部门确定的处理方案解决问题，然后继续观察路基边坡的异动情况，确定是否能进行路基边坡的下一步施工。公路路基的高边坡施工要尽量避免在雨季进行，如果一定要在雨季施工则必须要提前做好边坡的排水设施，以便把边坡积水排放至路基外，避免因雨水冲刷和浸泡边坡而导致滑坡。排水沟或其他排水设施必须根据地形地貌进行设计，要与路基的沟渠相连，保证雨季排水畅通无阻，路基无积水，消除边坡雨季施工时的雨水隐患。

挖方边坡的防护形式主要有以下几种：a.锚杆、锚索框格梁护坡。b.现浇、浆砌人字格或拱形骨架护坡。c.SNS挂网柔性主动防护。d.抗滑桩。e.挂网喷浆防护。f.护面墙、护坡。g.植草、植生袋防护。h.边坡卸载。i.坡面设置排水管。j.石笼防护。k.挂网被动防护，等等。

2 路基挖方边坡防护措施施工技术要点分析

第一，锚杆、锚索框格梁护坡。首先，锚杆框格梁的施工操作要注意以下几点：其一，根据路堑边坡防护工程设计图纸，在需要钻锚孔的位置，必须搭设横向和纵向的脚手架作为钻机和施工人员的操作平台。锚杆框格梁防护更适用于土质挖方边坡，施工过程中，框格梁要每隔10 m施工一道2 cm宽的竖向伸缩缝，用沥青和麻丝在缝内填塞。施工前，要充分做好准备工作，对于锚孔的布置、钻孔及锚杆的放置和注浆工作都要做好充分准备，施工过程中对于锚孔位置的定位一定要精准。当锚杆安放完毕后至水泥浆强度到设计龄期前不可以随意碰撞动摇锚杆，要做好锚杆的保护工作，有效防止因受到敲击、碰撞或拉拔锚杆而造成锚杆废除的问题。其二，当锚杆施工完成后方可进行横向肋柱的架线放样，确定骨架边距，进行骨架坑槽的开挖工作。其三，对于边坡框架结构的钢筋制作安装作业，须按照路基边坡的伸缩缝位置进行分解制作，按设计尺寸绑扎钢筋形成框架，钢筋骨架尺寸的规格要符合施工设计要求，钢筋加工完成后要对其进行焊接，保证各骨架连接牢固，形成一个整体结构。其四，边坡框格梁的框架模板必须使用质地坚硬平整的木质模板进行安装，保证模板的安装尺寸正确，模板必须支撑牢固，接缝紧密，线形顺直，保护层的厚度必须符合施工设计的要求。其五，框架混凝土浇筑时要振捣密实，框架表面抹平收光，混凝土浇筑完成后必须洒水覆盖养护。其六，当锚杆的注浆强度达到龄期后，对锚杆进行拉拔力检测，拉拔力值合格后，方可进行框格梁的下道工序。其七，框架内植草。可采用高强土工格室加喷播草籽进行防护，其施工流程为坡表处理→土工格室放置、固定→回填土→喷播草籽→当幼苗植株长到5 cm～6 cm或2～3片叶时揭去覆盖的无纺布。其次，预应力锚索框格梁的施工工艺除了要进行锚索的制作、安装和张拉外，其他操作环节与锚杆的施工流程是大致相同的。在预应力锚索的锚固体与台座的混凝土浇灌后，注浆和混凝土强度达到养生龄期并满足设计强度的标准后，方可进行锚索的张拉作业。对其进行张拉作业必须采取分级张拉，使用专用的穿心式组合千斤顶进行张拉作业，这样才能确保张拉结果与理论计算值的差值满足设计及规范要求。

表1 锚杆检查记录表Tab.1 Bolt inspection record sheet

图2 锚索张拉图示Fig.2 Anchor tensioning illustration

实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1锚索孔深(mm)不小于设计查钻孔记录2锚索孔径(mm)不小于设计查钻孔记录3锚索长度(mm)不小于设计查原始记录表4△注浆强度(MPa)不小于设计附录D和F检查5△张拉锚固力(KN)符合设计查原始记录表6锚孔间距(mm)±100抽查10%，用钢尺量7张拉伸长率(%)符合设计规定；设计未规定采用±6尺量：每索8断丝、滑丝数每束一根，且每断面不超过钢丝总数的1%目测：逐根(束)检查

图3 锚杆(锚索)框格梁施工工艺流程图Fig.3 Anchor (anchor cable) grid girder construction process flow chart

第二，现浇混凝土及砂浆砌人字格、拱形骨架边坡防护。首先，现浇混凝土拱形、人字格骨架边坡防护施工工艺为：a.施工前，按照路基拱形骨架设计的施工大样图和边坡施工现场的坡面情况，对拱形、人字格骨架在边坡上进行施工位置定点放样，将坑槽和拱形、人字格位置在施工现场标识清楚，拱形部分采用特制形状的样架放样，为保证骨架的平整性和完整性，挂线采用坡面挂线和横向挂线相结合的方式进行施工放样。b.严格控制骨架坑槽开挖的宽度和深度，尺寸符合设计及规范要求，不得超挖和欠挖，保证其骨架边线顺直，从上往下开挖。c.按照设计图纸要求的孔深、孔径钻进锚孔，锚孔经检验合格后安放锚杆并注浆。d.骨架的网层钢筋采用Φ16钢筋，网层钢筋与锚杆应焊接牢固，钢筋骨架经检验合格后才能进行模板安装。e.浇筑骨架混凝土应按照由下往上分段依次浇筑。注意必须采用人工插钢钎振捣或振动棒振捣混凝土至密实。由于混凝土需要在坡面上浇筑，须严格控制混凝土坍落度(5 cm～7 cm)，且保证和易性良好。f.拱形、人字格护坡的沉降缝应每隔2道纵向骨架设一个，急流槽的设置以实际地形为准，间距不小于20 m。g.待混凝土初凝后，拆除模板，对混凝土骨架进行洒水覆盖养护不少于7 d。拱形、人字格骨架框格内可植草防护和绿化。其次，浆砌拱形、人字格骨架护坡施工流程如下：清理边坡→基槽开挖→浆砌片石施工→7.5#砂浆砌拦水块→10#砂浆进行抹面→骨架框格内填土植草→沿路线方向每间隔10 m～15 m拱顶、护肩、边坡平台及护脚处设置一道沉降缝，并用沥青麻絮填缝。

表3 现浇混凝土拱形、人字格骨架护坡检查记录表Tab.3 Cast-in-place concrete arch, chevron frame slope inspection record sheet

第三，SNS挂网柔性主动防护工程实施所规定的技术参数和技术要求主要有以下几点：其一，SNS编网和支撑的绳子及拉锚系统所用到的钢丝绳都必须符合国家的标准规定，所选用的钢丝强度不能低于设计规定值，热镀锌的技术等级不能低于AB级。高强度的钢丝网格栅可以选用重量不小于150 g/m3的锌铝合金进行镀层处理。其二，编网所使用到的钢丝绳交叉的连接点处使用的固定装置必须采用钢制卡扣，钢制卡扣厚度不能小于2 mm，且表面必须经过电镀锌处理，表面处理层的厚度必须大于或等于8 μm。编网所使用的铝制接头套管长度必须大于或等于50 mm，接头套管的外直径不能超过30 mm，接头套管的管壁厚度必须大于或等于3 mm，铝制接头套管使用前，须经相关检测单位进行性能测试，确保其连接能力必须大于或等于施工中的连接钢丝绳的最小破坏力。其三，钢丝绳的交叉结点处必须全部使用卡扣进行加固处理，在钢丝绳接头处必须使用铝制接头套管进行闭合压接，施工时严禁使用外表出现裂痕或有明显破损的卡扣和接头套管，一经发现，立即将不合格材料清除出场。钢丝绳交叉结点处的抗错位拉力不能小于5 kN，钢丝绳出现错位后，钢丝绳的剩余抗破断拉力必须保证大于或等于原始的最小抗破断拉力的90%。钢丝绳交叉处的结点抗脱落拉力不能小于10 kN。其四，挂网柔性主动防护施工中严禁使用有断丝或脱丝的钢丝绳，如发现使用不合格材料，立即返工处理，并将不合格材料清除出场。钢丝绳网保持平整，保证网绳无打结或扭曲，一张钢丝绳网不得用三根以上的钢丝绳编制，以此保障网的强度能满足设计及规范要求。施工时选用单根直径不小于16 mm的钢丝绳，弯折后用卡扣或铝合金固定套管紧固后作为钢丝绳锚杆，并在固定后的环套内嵌套鸡心环。

SNS挂网柔性主动防护的每个网格支撑绳的横向和纵向长度均可设计为4.5 m，即形成正方形的网格形式铺设安装钢丝绳网，支撑绳与布置在每个网格上的钢丝绳锚杆连接后，进行预张拉。施工时必须保证每张钢丝绳网与四周的支撑绳之间用缝合绳连接牢固并牢牢拉紧，这样防护网就能紧紧贴在坡面上，对边坡实施了很大的法向约束力，增强了坡体的稳定性，防止出现边坡塌方或滑坡，并能够将小部分坠落物限制在防护网内。SNS挂网柔性主动防护的施工工序如下：

清坡→定位放线→架设安全配备→钻孔→灌浆→钢绳锚杆制安→支撑绳安装→钢绳网安装→检查验收

第四，通过地质勘查和分析，可预见高边坡存在滑坡的可能，且滑坡面通过坡脚，可在坡脚设置抗滑桩，消除滑坡危险。抗滑桩施工顺序为：清理场地→测放桩位→清理并稳固桩孔附近坡面和拦截地表水→人工跳一孔挖一孔→施工抗滑桩锁口→开挖一节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇筑护壁混凝土→开挖下一节桩孔→重复上面桩孔开挖工序直到设计标高→封底混凝土→绑扎桩身钢筋→浇灌桩身混凝土→养护→桩身质量检测→交工。

图4 抗滑桩施工图示Fig.4 Anti-slide pile construction figure

第五，挂网喷浆防护可采用C20喷射混凝土，锚杆采用φ22 mm钢筋，按间距3 m(垂直)×3 m(水平)正方形布置。钢筋的网格要选用φ10 mm钢筋， 每个钢筋网格制作的尺寸为各边长200 mm。锚孔内的注浆标号为M30的水泥砂浆。喷浆层与坡面之间要安装具有弹性的软透水管，透水管的安放间距沿路线方向为2.5 m，才能有效地将积水排放到路基施工区域外。挂网喷浆防护的施工流程为：施工前组织工作→对施工现场进行测量→搭设脚手架及施工操作平台→人工进行坡面清理工作→用钻孔机械设备在坡面钻锚孔→对锚孔进行验收→对锚孔注水泥砂浆→安放锚杆→进行嵌入式透水管的安装→按边坡台级分级安装钢筋网→对钢筋网进行连接并焊牢固→分级进行喷射混凝土施工→拆除脚手架和操作台→对喷射混凝土进行养护→对锚杆拉拔力进行检测→验收挂网喷浆防护工程。

第六，边坡整体较稳定，但坡面有零碎土石，坡面不平整，而且边坡不高时，可采用护面墙、护坡防护，防止坡面日久风化、边坡冲刷，防止小面积的滑动型、流动型及落石型边坡坍塌。护面墙和护坡除自重外，不担负其他荷载，亦不承受墙后土压力，因此护面墙和护坡所防护的挖方边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求。

路堑边坡护面墙及护坡一般是M7.5浆砌片块石，或是C20片石混凝土，这里介绍M7.5浆砌片块石护面墙及护坡施工。按照设计图尺寸测量出结构物位置，设置坡度尺并挂线施工，要保证墙体和坡体的厚度、坡度和砌体的砂浆强度。护面墙镶面石的厚度不得小于250 mm，选用合格的片块石，严禁使用风化石，石料抗压强度不得低于30 MPa，按照施工技术规范要求采用座浆挤浆法进行砌筑，做到砂浆饱满，砌体无通缝。按设计图中的施工要求设置泄水孔，泄水孔设置须正面低，背面高，以利于排水，泄水孔背面铺设250 g/m2无纺土工布包裹碎石，利于坡面积水进入泄水孔。镶面石按设计要求采用块石进行砌筑，考虑美观和砌体结构稳定，采用两顺一丁的工艺进行施工。砌筑后及时做好砂浆及抹面的养生工作。护面墙及护坡外观要线形美观，砌筑完成后进行勾缝。每隔10 m～15 m设置一道沉降缝，施工时沉降缝必须用20 mm厚泡沫板填塞，贯通沉降缝后再将泡沫板抠出，缝内填塞沥青麻絮。在护面墙及护坡上每隔100 m左右(可视情况而定)设一道流水槽，当边坡率陡于1∶1时，应在开挖路堑边坡两端修筑人行踏步兼流水槽，将各边坡碎落台的流水通过流水槽引入到路基排水沟或涵洞内。

第七，在路堑边坡植草防护中，有部分路堑边坡用三维网加播草籽防护，其施工的具体方法和施工要求如下：要对坡面进行清理，清除坡面上的松散土石及垃圾杂物，要保证坡面施工后平整、稳定。在边坡安装三维网时，三维网在坡顶面要多延伸出去0.8 m～1 m的长度再将其进行固定，三维网埋入坡顶截水沟或土层中的长度必须大于或等于0.5 m，自上而下平铺在坡面上。相邻的三维网之间的间搭宽度不能少于20 cm，保证网面紧贴在坡体，不能出现折皱和悬空现象。铺设三维网时使用直径为8 mm的钢筋做成“U”型的钢筋钉对三维网进行锚固，边坡中间锚固间距为100 cm，坡顶锚固间距为50 cm，“U”型钢筋钉必须将三维网紧紧地锚固在坡面上。在铺设好三维网的坡面上进行回填土施工，回填土选用路基清表时的耕植土壤或黏性土壤，回填土的厚度要达到平均值7 cm，且要保证回填后坡面平整，保证三维网不出现外露、悬空、冒出空包。最后在回填土表面喷播草籽并用无纺布覆盖，定期洒水浇灌喷播的草籽，保证草籽能够快速发芽生长，然后揭去无纺布。

图5 边坡植草防护示意图Fig.5 Slope grass protection diagram

还有的路堑边坡在边坡框架内填土植草或安放植生袋防护，框架内回填耕植土后，喷播植草或安放植生袋，达到绿化及边坡防护的功效。填土植草施工工艺为：坡表处理→土工格室展开→固定→回填土→喷播→揭膜。

第八，在保证边坡上方及两侧稳定的情况下，可在存在滑坡危险的主动区进行卸载，但不得在被动区卸载，以此减少边坡的荷载，消除滑坡隐患，保证施工安全。边坡卸载宜采取从上而下，从一端向另一端或从高到低逐级纵向开挖的施工方法。沿边坡纵向将边坡分为几个台阶依次开挖，根据边坡现场实际情况确定排危卸载的开挖宽度及深度，如开挖的宽度及深度不大，可以按横断面全宽纵向分层挖除，严禁在卸载施工范围内堆载土方，及时将卸载的土石方清理出现场，堆放在指定的场地。卸载过程中，若实际地质情况与设计出入较大，应及时向相关上级单位汇报，采取相应措施，确保边坡稳定。

第九，坡面设置排水管，边坡内浸水较大时，截水沟和急流槽亦无法将浸水排出路基范围，此时可在坡面设置排水管，排出边坡坡体内的地下水。排水管施工技术要点如下：a.按照设计图纸把排水管的位置在边坡坡面上测量放样出来，做好标记，排水管位置呈梅花形布置，间距3 m～5 m。b.排水管可用PVC管，排水管长度视设计孔深而定，排水管除出水一端留1 m长度不钻孔，在其余管壁上钻Ф10 mm的小孔，以利于地下水进入管内。c.按设计尺寸用钻孔设备在坡面上钻φ10 cm的管孔，孔深按设计图纸而定，管孔经检验合格后，将排水管用无纺土工布包裹，有孔一端插入坡面孔内。排水管安装好后用黏土将出水口端60 cm长度范围的管周空隙堵塞密实即可。

第十，除以上边坡防护形式外，常用的还有石笼防护及被动防护网等。石笼防护施工工艺为：坡脚定线→基底开挖→钢筋石笼制作→钢筋笼安装→填石。被动防护网是由钢丝绳网、高强度铁丝格栅网、锚杆、工字钢柱、上下拉锚绳、消能环、底座及上下支撑绳等部件构成，系统由钢柱和钢绳网连结组合构成一个整体，对所防护的区域形成坡面防护，从而阻止崩塌岩石的下坠，起到防止边坡上的坠物伤害到车辆及人员的作用，保证公路畅通无阻。

3 路基挖方边坡防护施工措施综合运用

高边坡防护形式除主要考虑以上措施外，还应注意水的因素，边坡施工时，应同时施工排水设施，将地下水及时排出路基外，如水量过大，须开挖一级防护一级，如在雨季开挖，边坡防护前可用遮雨布盖住开挖坡面，防止雨水浸透边坡导致滑坡。施工中如边坡出现裂缝，须采取措施封堵裂缝，或进行边坡卸载，或在坡脚回填反压，或采取其他补救防护措施，待边坡稳定后，方可进行下一步施工。同一边坡的防护形式不是单一、孤立的，根据施工现场实际情况，几种防护形式或措施可同时使用，以达到最佳、最经济、最安全的边坡防护功能。

4 结语

公路工程建设坚持以人为本，高边坡施工时，注意人和机械设备安全，严格按制定的高边坡专项施工安全方案操作。边坡防护工程设计方案的制定，应综合考虑多种影响因素，特别是地形、地质、降水、施工工艺等不利影响，结合公路施工技术标准及规范，确保工程安全，力争不留安全隐患，不诱发边坡灾害，保证公路安全营运，并充分考虑工程施工的便利性、可实施性、务实性，使挖方边坡成为一个稳定、安全、经济的合格工程。

[1] 杨航宇.公路边坡防护与整治[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 王森昌.SNS柔性防护系统在边坡防护中的应用[J].铁道建筑技术，2004，(05)：26-28.

[3] 张富山.浅谈高等级公路路基边坡的损坏形式及防治[J].中国科技博览，2009，(03)：49-50.

Studyonprotectivemeasuresforslopesideexcavation

XU Yong-kang

(Yunnan Third Highway Bridge Engineering Company, Kunming 650200, China)

The forms of protection for the side slope (especially the high slope) of the excavation of highway engineering subgrade are mainly based on the factors that affect the stability of the slope. Geological factors are the main conditions for the landslide on the slope. Non-geological factors are the external conditions and external forces that cause landslides. Rock lithology, the surrounding geological conditions, groundwater changes, mountain structure and gravity belong to the geological factors that affect the stability of the slope. Blasting seismic effects, precipitation, weathering, artificial excavation and open-pit mining belong to the non-geological factors. The purpose of this study is to prevent landslides, ensure the stability of slope, ensure the smooth flow of highway and traffic safety, and ensure safety of construction and people’s life and property.

Roadbed; Slope protection; Construction; Measures

U417.1

A

1674-8646(2017)24-0015-05

2017-10-17