高速公路路堑边坡加固防护技术

摘要：对高速公路路堑边坡防护与加固的各种技术措施进行了较全面的总结，提出了预应力锚杆、抗滑桩、档土墙等加固方案以及结合加固工程的边坡防护技术，为不同的地质路段提供了设计施工依据。

关键词：高速公路；边坡；加固；防护

中图分类号：U417.1+1

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2008）08-0202-03

1前言

公路路堑边坡的防护与加固是公路工程中一个非常普遍的技术问题，由于以往公路等级低、车速慢，这个问题在工程中未得到充分认识和注意。随着我国经济的飞速发展，公路建设步伐的加快，公路等级的不断提高，对路堑边坡的防护与加固的要求也就越来越高。本文对高速公路路堑边坡防护与加固的各种技术措施进行了较全面的总结，以供设计施工参考。

2加固技术

2.1 抗滑挡土墙

抗滑挡土墙是目前整治中小型滑坡应用最为广泛而且较为有效的措施之一。对于小型滑坡，可直接在滑坡下部或前缘修建抗滑挡土墙；对于中、大型滑坡，抗滑挡土墙常与排水工程、刷土减重工程等措施联合运用。其优点是山体破坏少，稳定滑坡收效快。尤其对于由于斜坡体因前缘崩塌而引起的大规模滑坡，会起到良好的整治效果[1]。

抗滑挡土墙所抵抗的是滑坡体的剩余下滑力，较一般挡土墙主要抵抗的主动土压力大[2]。因此，为满足其稳定性要求，将墙面坡度采用1：0.3～1：0.5，甚至缓至1：1，有时甚至将基底做成倒坡，工程中常用的断面形式如图1所示。

2.2 抗滑桩

边坡加固工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，而使边坡保持稳定[3]。如图2所示。

锚桩和预应力锚索桩等。钢筋混凝土桩是边坡工程中最常用的方法，桩断面刚度大，抗弯能力高，施工方式多样，可打入、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注，其缺点是混凝土抗拉能力有限。

2.3 锚杆（索）

岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身强度和稳定性的一种工程技术。近年来随着高速公路的迅猛发展，在公路边坡、大型滑坡治理中更多采用预应力锚索加固技术。预应力锚索作用机理是把破碎松散岩层组合连接成整体，并锚固在地层深部稳固的岩体上，通过施加预应力，把锚索长度范围内的软弱岩体（层）挤压密实，提高岩层层面间的正压力和摩阻力，阻止开裂松散岩体位移，从而达到加固边坡的目的。这种方法的最大特点是：可保持既有坡面状态下深入坡体内部进行大范围加固；预先主动对边坡松散岩层施加正压力，起到挤密锁固作用；锚索孔高压注浆，浆液充填裂隙和孔隙，又可提高破碎岩体的强度和整体性；结构简单、工期短、造价低廉。

锚杆在边坡加固中通常与其它支挡结构联合使用[4]：

2.3.1锚杆与钢筋砼桩联合使用，构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。在边坡支护中排桩式锚杆挡墙主要用于下列情况：①位于滑坡区域的边坡支护、路堑开挖造成牵引式滑坡或工程滑坡可能性较大的潜在滑坡区域的边坡支护，在抗滑桩难以支挡边坡推力荷载时，宜优先采用预应力锚索抗滑桩结构，如图3所示。②边坡切坡后，由于外倾软弱结构面形成临空状楔体塌滑可能性较大，造成危害性较大的边坡。③高度大于12m，稳定性较差的土层边坡，此时由于抗滑桩悬臂较长，承受的弯矩过大，为了防止抗滑桩破坏，可采用单锚点或多锚点作法。④坡顶0.5m内有重要建筑物或较大荷载的Ⅲ、Ⅳ类岩石边坡和土层边坡。

2.3.2锚杆与混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙，锚杆锚点设在格架节点上，锚杆可以是预应力锚杆（索）和非预应力锚杆（索）。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡，以阻止岩石边坡因卸载而失稳。如图4所示。

2.3.3锚杆与钢筋混凝土面板联合使用形成锚板支护结构，适用于岩石边坡。锚杆在边坡支护中主要承担岩石压力，限制边坡侧向位移，而面板则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化。

2.3.4锚钉加固边坡，在边坡中埋入短而密的抗拉构件与坡体形成复合体系，增强边坡的稳定性。该法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡，加固高度较小。

2.3.5锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成柱板式锚杆挡墙，一般采用自上而下的逆作法施工。如图5所示：

2.4 注浆

随着注浆技术和相关技术的迅速发展，注浆在边坡加固与防护中应用相当广泛。注浆是通过把浆液注入岩石的裂隙或土体的孔隙中，一方面增强边坡坡体的抗剪强度、减小坡体的渗透性，从而提高其地基承载力、减小水压力或水动力，另一方面提高可能的潜在滑面的抗剪强度以增强坡体的稳定性。

边坡注浆加固技术一般适用于两种情况：

对于由崩滑堆积体、岩溶角砾岩堆积体、以及松动岩体构成的极易滑动的边坡或由于开挖形成的多卸载裂隙边坡，对坡体注入水泥砂浆，以固结坡体并提高坡体强度，避免不均匀沉降，防止出现滑裂面。

对于正处于滑动的边坡、存在潜在滑动面的边坡、或处于不稳定的边坡，运用注浆技术对滑带压力注浆，从而提高滑面抗剪强度，提高其稳定性。这种情况实际上是把注浆加固作为边坡滑带改良的一种技术，滑带改良后，边坡的安全系数评价一般采用抗剪断标准。由上述可知，边坡注浆加固一般适用于以岩石为主的滑坡、崩塌堆积体、岩溶角砾岩堆积体，以及松动岩体边坡。如图6所示。

3防护技术

边坡防护主要包括植物防护和工程防护。

3.1 植物防护

植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。同时，植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。一般来说，防护工程应优先考虑植物防护，当然其土壤必须适宜于植物的生长，而且边坡比较平缓，坡高不大。在高速公路上，常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等[5][6]。

3.1.1 植草

该防护方法适用于边坡稳定、坡面冲刷轻微的路堤或路堑边坡，一般要求边坡坡度不陡于1：1，边坡坡面水径流速度不超过0.6m/s，长期浸水边坡不适用[7]。当边坡土层不宜于种草者，可先铺一层种植土，厚5～10cm。为使种植土与边坡结合牢固，通常在边坡坡度陡于1：2时，在铺种植土前将边坡挖成台阶形，如图7所示：

3.1.2铺草皮

种草籽或栽草都需要成长过程，见效较慢，在未形成一定覆盖度的情况下若遇到暴雨有被冲刷破坏的可能，而铺草皮则可以用最短的时间收到防护效果。近年来随着生产技术的发展草皮已工厂化生产，产品可以大批量制作，成卷运输。铺草皮适用于边坡比较高陡、土质贫瘠或坡面受冲刷较为严重的地段使用，容许最大速度为1.8m/s。常见的铺筑方法有平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮、卵（片）石方格草皮。如图8所示：

3.1.3植树

在路基边坡种上合理的树种，对于加固路基和防护边坡有良好的效果。也可以和种草、铺草皮配合使用。使坡面形成良好的防护层。但是高大乔木不能植于公路弯道内侧以免影响视线。在边坡上可以种植低矮灌木树丛。该方法适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡。但对盐渍土、经常浸水及经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。

植树的形式可以是带状或条形的，也可以是栽成连续式，如图9所示。植树最好选在1：1.5或更缓的边坡上。树种宜选用在当地土壤与气候条件下能迅速生长、根系发达、枝叶茂密的树种。公路建设的实践已证明植物防护有很明显的优点，且造价低廉、施工简便，不仅可以保护坡面，而且也能防止或减轻冲刷，在一定条件下，可以代替工程防护。所以在适宜植草的路段，均应优先考虑选用。

3.2 工程防护

对不适宜植物生长的土质挖方边坡或节理发育、风化严重的岩石边坡，只能采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型很多，常用的公路边坡工程防护技术主要有抹面防护、砌石防护、土工合成材料防护等类型。各种防护各有其优、缺点和适用条件，可根据具体适用条件选择使用。

3.2.1抹面、捶面防护

抹面防护适用于易风化的软质岩层路堑边坡，在坡面上加设一层耐风化表层，以隔离大气的影响，防止风化。常用的抹面材料有各种石灰混合料灰浆、水泥沙浆等。抹面厚度一般为3～7cm，可使用6～8年。为防止表面产生微细裂缝影响抹面使用寿命，可在表面涂一层沥青保护层。捶面防护适用于易受冲刷的土质边坡或易风化剥落的岩质边坡，且坡度不陡于1：0.5。其防护性质与抹面防护相近，使用材料也大体相同。一般厚度为10cm，捶面厚度较抹面厚度要大，相应强度较高，可抵抗较强的雨水冲刷，使用期限为8～10年。

抹面和捶面是我国公路建设中常用的防护方法，材料均可就地采集，造价低廉，但强度不高，耐久性差，手工作业，费时费工，在一般等级公路上使用问题尚不显著，若在高速公路上特别是边坡较高时就有一定的局限性。

3.2.2 喷砂浆、喷混凝土防护

适用于坡面易风化、节理裂缝发育、坡面为碎裂结构的岩石坡面，其主要作用是封闭边坡岩石裂缝、节理，阻止地表水侵入坡体内部，防止岩石继续风化，增加边坡的稳定性和保护边坡不发生落石崩坍。喷射混凝土护坡在具有重量轻、防止风化、施工简单等优点的同时，也具有费用高，厚度难控制，易偷工减料，对公路自然景观破坏大，封面阻水易引起边坡饱水坍塌滑坡的缺点[8]。如图10所示。

3.2.3 护面墙

护面墙用于风化严重或易风化的软质岩或较破碎岩石的挖方边坡。护面墙除自重外，不担负其它荷载，也不考虑承受墙后的土压力，因此护面墙必须建在符合稳定边坡要求的地段，且护面墙的基础应设置在稳定的地基上。其优点是既提高了挖方边坡的稳定性，又降低了边坡高度，减少了边坡挖方数量和节省了工程造价。

3.2.4 挂网锚喷防护

对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等，向坡体内打入锚杆或锚钉将网钩牢，向网上喷射一定厚度的素混凝土，对边坡进行封闭防护。

4结论

针对高等级公路路堑高边坡工程地质和水文地质条件，提出了预应力锚杆、抗滑桩、档土墙等加固方案，以及结合加固工程的边坡防护技术，为不同的地质路段提供了设计施工依据。

参考文献：

[1] 林吉.福泉高速公路路堑边坡病害与处理.华东公路，2000,124(3)：67~69.

[2] 邹新军,赵明华.公路衡重式挡土墙优化设计方法与应用研究.公路.2003,1(1)：77~78.

[3] 孙广忠，姚宝魁.中国滑坡地质灾害及其研究.中国典型滑坡.北京：科技出版社.1998,114~118.

[4] 吴恒立，徐积江.公路高边坡稳定性及合理支护的研究.重庆交通学院学报,2000(l)：61~66.

[5] 李旭光，毛文碧，徐福有.日本的公路边坡绿化防护.公路交通科技，1995，12(2)：59~64

[6] 邹胜文,饶黄棠.高等级公路边坡生物防护方式浅析.公路,2000(4)：50~52.

[7] 舒翔,杜鹃,草映混．生态工程在高速公路岩石边坡防护工程中的应用.公路,2001,(7)：86~69.

[8] 金钟.喷砼植草技术在惠河高速公路边坡防护中的试验应用.公路,2001，(2)：18~19.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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