高速公路路基边坡防护及支护技术探讨

蒋文瑞

0 引言

1988年沪嘉高速公路的建成通车实现了我国大陆高速公路零的突破，从这时起，我国的高速公路事业如火如荼的进行着，经过20余年的发展，我国高速公路建设取得了重大的成就。高速公路建设的主要特点之一就是路基高填、深挖路段多。要确保路基、路面的稳定性、安全性，延长道路使用寿命，必须加强路基边坡支护技术的研究。公路边坡防护从设计到施工，应根据实际工程因地制宜，采用灵活有效的支护方式，并结合环境保护，在保证边坡安全稳定的前提下，建造生态边坡。

1 路基边坡现存问题

目前路基边坡出现的问题，大多是边坡破坏和坍塌［3，4］。主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷，使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟，冲沟不断发展最终导致边坡破坏，进一步造成路面塌陷，直接影响了行车的安全。沿河路堤及修筑在河滩上滞洪区内的路堤，还要受到洪水的威胁，这种威胁表现为直接冲毁路堤坡脚，导致边坡破坏和坍塌。

2 目前边坡常用的防护和支护技术

2.1 路基的防护技术

路基的防护其类型可分为边坡坡面防护和冲刷防护。边坡坡面防护主要是保护路基边坡表面面貌一新，免受雨水冲刷，降低温差及温度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程序上还可以美化路容，协调自然环境。

2.1.1 边坡种草和铺草皮防护

种草防护适用于边坡稳定，坡面冲刷轻微，且易于草类生长的土质路堤与路堑边坡，用以防止表面水土流失，固结表土，增强路基的稳定性。经常浸水或长期浸水的路堤边坡，种草不宜生长，不宜采用种草防护。边坡上已扎根的种草防护，可容许缓流水短时冲刷。选用草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜，最好采用几种草籽混合播种，使之生成一个良好的覆盖层。种植时草籽宜掺砂或与土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以气候温暖、温度较大的季节为宜［1］。铺草皮适用于需要快速绿化，且坡率缓于1∶1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡，草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种。铺草皮坡面防护施工方法相对简单，需要预先培育草皮，然后铺在坡面上［1］。

2.1.2 工程防护

工程防护适用于不易于草木生长的岩石面上［2］。一般采用框格、抹面、捶面和喷浆、坡面护墙、护坡等框格防护。用混凝土、浆砌片(块)石等材料，在边坡上形成骨架，提高边坡表面粗糙度系数，减缓了水流速度。根据美观需要，框格可做成六角形混凝土块、浆砌片石拱形、浆切片石或预制块做成的麦穗形等各种造型。除对路基边坡有一定的防护作用外，还可在重要景点附近使用。在施工前，应将坡面上的杂质、浮土、松动石块及表层风化岩体等清除干净。在我国山区高等级公路防护中，护面墙采用较多的形式，而且多为实体护面墙。根据边坡高度，岩石风化程度以及岩体的地质特性，采取半防护和全防护形式。在半防护措施中，有时采用坡脚护面墙。因为自然降水从坡顶沿坡面下流，流至坡脚时，速度最大，冲刷最严重。因此，在坡脚处设置护面墙是最起码的防护措施。护坡防护是目前最常用的路基边坡防护形式。在稳定边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石、块石或混凝土预制块等材料，防止地表径流或坡面水流对边坡冲刷。铺砌方式一般采用浆砌。冲刷轻微时，软土地基上的土质路堤防护可采用干砌片石护坡，以适应地基不均匀沉降引起的路基变形。

2.2 路基的常用支护技术

由于仅仅对边坡坡面进行防护，不能满足高速公路一定条件下的整体稳定性和安全适用性［5］，因此，必须对路基边坡进行支护。常见的支护结构形式有很多，各有不同的适用范围，其分类方法也有很多种。按其结构形式和受力特点可分为重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙。按照建筑材料划分可分为砖、石砌、混凝土、钢筋混凝土等。

2.2.1 重力式挡土墙

依靠墙身自重来平衡土压力，一般用毛石砌筑，也可用素混凝土修建，形式简单、取材容易、施工方便。适用于2 m～6 m高的小型挖填方路基边坡，可防止小型隐性边坡滑动，可用于非饱和土工程支挡结构和两侧均匀浸水条件风化岩石和土质边坡支挡。

2.2.2 悬臂式挡土墙

此种挡墙是一种钢筋混凝土结构，由立臂、趾板和踵板组成，断面尺寸较小。踵板上的土体重力可抗倾覆和滑移，相对重力式挡土墙受力较好。适用于4 m～8 m高的填方路基边坡，可防止填方边坡的隐性滑动，可用于非饱和土、地基较软弱土体和两侧均匀浸水条件时的边坡支挡。

2.2.3 扶壁式挡土墙

此种挡墙是一种钢筋混凝土结构，由立板、趾板、踵板和扶壁组成，断面尺寸较小。踵板上的土体重力可抗倾覆和滑移，立板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力，与悬臂式挡土墙相比受力好。适用于6 m～12 m高的填方路基边坡，可防止填方路基边坡的隐性滑动，可用于非饱和土、地基较软弱土体和两侧均匀浸水条件时的边坡支挡。

3 轻型支挡结构

由于传统的挡土墙在路基边坡使用中的不稳定性，以及该种挡墙的局限性和造价过高等问题的发现，使得最近几年出现了一种新的轻型支挡结构［6，7］。其主要有土钉墙支护技术、锚杆挡墙支护技术和格构梁预应力锚杆支护技术。

本文主要探讨一下格构梁预应力锚杆支护技术［8］。格构梁预应力锚杆支护结构是最近几年随着支护结构的发展而被提出的一种新型支护结构。它由格构梁、挡土板、锚杆和墙后土体组成，属于轻型挡土结构。挡土板的作用是挡土，它与一系列间距相等的框架刚性连接而成为连续板;格构梁的作用是其立柱为挡土板的支座，横梁将两侧的挡土板连接成整体保持挡土墙的稳定;锚杆的外端与格构梁连接，内端锚固在土体中，挡土板所受的土压力通过锚头传至钢拉杆，再由拉杆周边砂浆握裹力传递至水泥砂浆中，然后再通过锚固段周边地层的摩擦力传递到锚固区的稳定地层中，以承受土压力或水压力对结构所施加的压力，从而利用地层深处的锚固力。另外，框格构梁与锚杆构成空间框架，协同钢筋混凝土挡土板一起共同承担基坑或山体的土压力，即墙后土体产生的土压力通过框架横梁和立柱传给锚杆。事实上，在格构梁预应力锚杆支护结构中，锚杆在一定的锚固区域内形成压应力带，通过格构梁及挡土板形成压力面，从根本上改善土体的力学性能，变传统支护结构的被动挡护为充分利用土体本身自稳能力的主动挡护，有效地控制了土体位移，随边坡向外破坏力的增大，支护力随之增大，直至超出极限平衡而破坏，支护力随锚杆的拔出逐步减弱，形成柔性支护结构。

格构梁预应力锚杆柔性支护结构与传统的挡土墙支护结构相比有以下优点:1)改变了受力原理。传统的挡土墙是被动受力结构，只有当路基边坡发生位移后，土压力作用在支护结构上，才能起到支护或加固的作用。而格构梁应力锚杆柔性支护结构是主动受力结构，施加的预应力提高了边坡的稳定性。2)克服了传统边坡支护结构的支护高度受限制、造价高、工程量大、稳定性差等缺点，同时在施工过程中对边坡的扰动较小。3)可以有效地控制路基边坡的侧移。锚杆上施加的预应力可以使格构梁产生沿土体方向的位移，对严格控制路基边坡的变形十分有效。4)在公路和铁路路基边坡采用该支护结构施工完毕以后还可以结合一定的绿化措施，这比较符合公路、铁路边坡的生态支护理念。

由于框架预应力锚杆柔性支护结构存在以上诸多优点，尽管它的作用机理和理论研究还不是很成熟，但是其在公路和铁路路基边坡工程实践中已经得到了广泛的应用。

4 结语

由于道路边坡失稳影响行车安全，甚至掩埋道路，中断交通，造成不可估计的经济损失事件时有发生。所以加强道路边坡的防护及支护至关重要。在路基边坡工程的处理过程中，应综合考虑现场施工条件及环境因素，采取防护与支护相结合的措施，从而保证路基边坡的稳定性和安全性。

［1］ 史成武.高速公路路基边坡生态防护设计方案探讨［J］.科技信息，2010(20)：358-366.

［2］ 谢光武.高速公路路基边坡防护相关问题探讨［J］.开发应用，2010(33)：21.

［3］ 赵月明.高速公路路基边坡防护浅析［J］.民营科技，2010 (11)：267.

［4］ 钱 波，张明剑，李 鹏.梅河高速公路程华段高填路基边坡治理研究［J］.路基工程，2010(5)：198-200.

［5］ 苏春华，燕云飞.路基边坡稳定性分析及防治措施［J］.黑龙江交通科技，2010(4)：3.

［6］ 郭万红.浅析路基边坡支挡设计相关问题［J］.山西建筑，2010，36(9)：283-284.

［7］ 孙力虹.喷锚网技术在路基边坡中的应用［J］.黑龙江交通科技，2010(2)：9-10.

［8］ 李 萍，温学涛.框架预应力锚杆在深路堑边坡工程中的应用［J］.2010，29(4)：90-95.