浅析公路高边坡稳定性评价及支护优化设计

　　一、对传统边坡开挖与支护理念的质疑

　　1)在支护理论方面，多考虑支护，很少考虑岩土的自稳功能，更没有注入对岩土“少扰动”的理念。在隧道开挖的工法中，无论是传统矿山法或是新奥法，其共同点之一，就是少扰动。也就是说，在边坡开挖时，必须严格控制，尽量减少对边坡的扰动次数，扰动强度，扰动持续时间和扰动范围。在上世纪五六十年代，我国山区铁路施工因大爆破造成山体松动导致的高边坡长期的坍塌、落石的沉痛的教训，证明了对边坡过度扰动有害无益。可是多少年来在公路边坡支护的传统理论中多以放坡和支锚求得边坡稳定，很少考虑岩土的自身稳定功能，施工中对岩土扰动较大，既不符合科学规律，又事倍功半。所以传统的支护理论必须更新。

　　2)重支轻护，对于边坡绿化、美化和低碳的概念考虑较少。上世纪90年代以前的山区高等级公路，像一把利剑，开山劈地，遇水搭桥，逢山开路。多考虑边坡安全，少涉及绿化、环保和与大自然的和谐。高边坡支护过分追求强度功效，破坏了多样性自然生态的和谐，使边坡开挖处绿色一去不复返，代之以坚硬呆板的水泥结构，毫无生气可言。而随着时间的推移，岩石风化，混凝土老化，钢筋锈蚀，支护效果越来越差。今天所倡导的植物防护则与此相反，开始作用非常虚弱，随着植物的生长和繁殖，植物根系对岩土的加固能力增强，对减轻坡面不稳定和侵蚀的作用越来越大，并逐渐恢复坡面的生气，保持了生态平衡。

　　3)设计规范滞后，不能适应新的设计理念。现行的公路路基设计规范已不能适应路基边坡开挖与支护的需要，例如:

　　①标准断面中的碎落台的设计:每8~10 m必须设一个2~5 m宽的碎落台，在旧理念下碎落台功能如下:a)承接上落的碎小石块及其它杂物;b)改善坡面受力，降低坡脚应力集中，防止大面积坡面滑塌; c)方便坡面施工，给边坡砌石的施工操作、砂石料转运提供场地;d)便于边坡检查(方便巡山工行走)、排水与维护;以上的设计理念主要针对砌石护坡，当绿化代替砌石，碎落台的功能就消失殆尽。a)草木可以阻挡碎石下落，无需设台阶;b)坡面去掉一层片石，减少了边坡的负载，其受力得到了一定的改善，同时降低了坡脚的应力集中;c)施工方法改变后，无需台阶;d)绿化后边坡检查与维护方法也有所变更，碎落台已可有可无。综上所述，高边坡碎落台的设计完全可以重新考虑，要么减少数量，要么缩减宽度。

　　②不能够充分吸收水利、铁路和工民建等其他专业的长处。在公路高边坡设计中铁路的挡渣明洞、水利的水坝灌浆和工民建的垂直绿化等都没有在公路高边坡设计中得到很好的推广和使用，多是以“放坡锚固”为主，千篇一律，设计思路固化。其实综合他人之优势为我所用就是一种创新，如英法海底隧道的设计就是博采世界各家隧道之长，取得了很好的使用成效。

　　③边坡绿化尚没有切实可行的标准。在交通部公路路基设计规范有关坡面防护的条例中，只是作了原则性的规定，诸如坡面绿化的灌木与植草的搭配和喷播料的配合比等，均没有较详细的条文。设计部门对坡面绿化亦没有给以足够的重视，所以有些边坡绿化的效果不够理想，达不到95%(岩质坡80%)的标准。

　　二、边坡支护处理技术

　　开挖边坡采用预裂爆破技术形成光滑永久边坡，开挖施工中需对岩石边坡及时支护处理，以确保施工期和运行期安全。支护在开挖完成一个马道高度后立即跟进。根据岩石边坡开挖后揭露的不利结构面组合和破碎情况，主要采用了注浆锚杆、挂网喷混凝土、素喷混凝土和锚筋桩等的支护方式。

　　1)锚杆、锚筋桩施工

　　① 布孔、造孔 锚杆孔布设呈梅花形，孔、排间距为 2m*2m，孔深分别为9m、6m、4.5m，采用 YT28 手风钻成孔，孔径为42mm。9m孔为锁口锚杆，在最上层布置，6m、4.5m 为系统锚杆，梅花形间隔布置。锚筋桩在局部不稳定岩体处报监理工程师批准后布置，钻孔采用 100-B 风动潜孔凿岩机，孔径 覫90mm。系统加固锚杆孔轴方向一般垂直于开挖轮廓线;局部加固锚杆的孔轴方向一般与可能滑动方向相反并与可能滑动面的倾向成约45°的交角。

　　②锚杆、锚筋桩安装 锚杆杆体材料采用Ⅱ级钢筋，分别为直径 覫28mm、覫25mm，长度为 9m 、6m、4.5m，外露一般为 10cm，便于挂网喷混凝土。锚筋桩采用 3 根 覫32mm 螺纹钢，长度 12m，三根组合焊接而成，人工安装。

　　③ 注浆 水泥砂浆的强度等级除特别要求外采用 M20，选用P.O32.5 普通硅酸盐水泥，为了提高水泥砂浆的密实度，锚杆安装一般采用“先注浆后插杆”的施工工艺，注浆管必须先插到孔底，然后退出 50mm-100mm，开始注浆，注浆管随砂浆的注入缓慢匀速拔出，锚杆安装后孔内必须填满砂浆。砂浆采用 BW-250 泥浆泵注入。

　　2)喷射混凝土施工

　　①喷面清理与挂网 喷射施工前清除开挖面的浮石、石渣和堆积物。采用高压风清扫岩面;处理好光滑岩面;埋设控制喷层厚度的标志;用校直后经除锈、除污处理的覫6.5钢筋，沿开挖面按照200mm*200mm的尺寸编制近似正方形网格，网和岩面保持间距，交接点用22号铁丝绑扎，并应与锚杆连接牢固。

　　②集料拌和 采用干喷法，砂子与水泥的混合料在施工现场采用强制式搅拌机搅拌均匀，其配合比以试验室提供的配料单为准，人工将搅拌好的混合料上至喷射机筛网内。当喷射混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象，这时的水灰比是合适的，一般在0.4-0.45。

　　③混凝土喷射 混凝土喷射采用干喷法，选用 PZ-5D 型混凝土喷射机施工，喷层厚度 8cm。喷射混凝土采取分段分片分层由下至上进行，喷射时，喷头要与坡面垂直，距离不大于 1.0m，呈“S”形运动;先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约 30cm，使喷出的混凝土层面平顺光滑。为了减少回弹量，不断调整气压与水压，确保喷射混凝土与岩面紧贴。根据喷射混凝土的厚度，分层进行喷射，每层控制厚度不大于 5cm。

　　3)排水孔施工

　　坡面设置排水孔，孔径不小于 42mm，孔深3m，间排距为 3m*3m，梅花形布置，仰角 10°。待坡面喷射混凝土完成后进行排水孔施工。造孔方式同锚杆造孔。

　　三、结语

　　采用以上的科学的注浆锚杆、挂网喷混凝土、素喷混凝土和锚筋桩等的支护方式，便能很好的使公路高边坡稳定性大幅上升，注浆锚杆、挂网喷混凝土及锚筋桩在料场的高边坡支护中的应用效果显著，保证了施工期及运行期安全，值得推广。

　　参考文献：

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　　[2]穆鹏。甘肃某公路高边坡稳定性研究[J]公路，2011，(3)。

　　[3]刘娟。“岩石高边坡稳定性反馈分析和预警系统关键技术研究”项目通过验收[J]水力发电，2011，(2)。

　　[4]黄波。路堑高边坡稳定性评价以及设计[J]科技创新导报，2011，(1)。

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文章名称： 浅析公路高边坡稳定性评价及支护优化设计

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