浅述公路边坡防护与自然灾害的治理

◎ 漳州市公路局南靖公路分局 林文琛

一、工程概况

1、概况

南靖县山梅公路建成正式通车后不久即发生崩塌，并在山体中上部陆续发现裂缝；2010年6～7月，受连续暴雨影响，裂缝进一步延伸扩大，呈进一步发展的趋势，严重威胁山梅公路安全运行。山梅公路为世界文化遗产—南靖土楼旅游的唯一通道，因此，必须尽快进行治理。

2、场地地层岩性、水文地质条件

根据福建省水文地质工程地质勘察研究院的勘察报告，场地岩土体自上而下分布如下：

①素填土（Qml）：浅黄色，松散为主，干。成份以粘粉粒、碎石为主，局部表层约30cm为水泥板。主要分布在山梅公路路基附近。揭露厚度0.30～0.80m。

②坡积含碎石粉质粘土（Qdl）：浅黄色，硬塑，湿。成份以粘粉粒、碎石为主，粘韧性一般，碎石含量约20～30%、粒径多为3～5cm，局部达10cm以上，岩性主要是石英砂岩，分布不均，整体结构较为松散。揭露厚度1.40～8.50m。

③残积粘性土（Qel）：灰黄色，坚硬。母岩为石英砂岩，组织结构完全破坏，原生矿物均已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解。局部夹有少量的碎块状强风化粉砂岩孤石。揭露厚度3.70～16.80m。

④全风化石英砂岩（T3W）：灰黄色，岩芯呈砂土状，组织结构完全破坏，除石英外，原生矿物均已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解。局部夹有少量的碎块状强风化石英砂岩、粉砂岩孤石。属极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级，揭露厚度4.00～19.70m。

⑤散体状强风化石英砂岩（T3W）：紫色、浅黄色，岩芯呈砂土状，组织结构基本破坏，除石英外，原生矿物均已风化成土状，岩芯遇水易软化、崩解。风化不均，局部夹有约20～35%的强风化碎块。属极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。仅局部（K12孔）分布，揭露厚度2.40m。

⑥碎块状强风化石英砂岩（T3W）：浅灰色、灰黄色，局部为灰黑色粉砂岩，岩芯呈3～8cm碎块，局部呈5～20cm短柱状，节理裂隙发育，岩芯锤击易碎，块体大部分已通体风化，矿物成份风化明显。风化不均，局部夹有约20%的散体状强风化岩芯。属极软岩，RQD=0～10%，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。未揭穿，最大揭露厚度17.25m。

边坡内的地下水类型主要为基岩风化带的孔隙裂隙水，属弱透水层，赋存于基岩各风化带中，自坡顶向坡脚排泄，边坡地下水水力坡度较陡，主要接受大气降水及上游边坡地下水的补给，径流排泄途径短，地下水交替循环作用强烈，水位变化幅度大。勘察期间地下水静止水位标高为468.48～561.44m。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）表G.0.1判定本场地的环境类型为Ⅱ类。场地地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

二、设计主要计算参数（表1）

表1 主要计算参数

三、主要材料选用及要求

1、钢筋：采用HPB235级钢(图中符号φ)及HRB335级钢(图中符号φ)，钢材均应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）要求，不得采用改制材。

2、预应力锚索：采用φS15.2、fptk=1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线，钢绞线应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）及国家其它有关规范的要求。

3、水泥：注浆与喷射混凝土采用早强型普通硅酸盐水泥，框架梁采用普通硅酸盐水泥，除注浆水泥标号为P.O42.5R，其余水泥标号均为P.C32.5（R）。混凝土强度应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）及国家其它有关规范的要求。

4、焊条：采用E43xx(用于I级钢筋及I级钢与II级钢筋焊接)，E50xx(用于II级钢筋焊接)。

四、边坡治理工程方案

综合考虑该场地的地形地貌、工程地质及水文地质条件，边坡支护采用削坡减载+预应力锚索支护+局部锚杆格构+拱形骨架与土工格室护坡+排水+监测等综合治理措施。

1）挖除剖面1-1’至剖面3-3’之间滑坡周界内的表层滑动土体，主要为坡积粉质粘土。

2）在剖面4-4’至剖面5-5’之间坡面按1:0.72-1:1.0坡度进行削坡，每隔10m高程设置一道平台，平台宽2m，以挖除坡顶及坡面残留的粉质粘土及风化块石，坡面采用土工格室进行护坡，其中坡面480～490m、510～520m加设锚杆格构进行加固。

3）排水：滑坡外侧顺地形条件设置截水沟，拦截坡体外侧地表水。每个平台内侧设置挡水埂，平台之间设置急流槽，及时排除坡体内的地表水。

4）监测点：在坡面上共布置8个地表位移监测点，监测时间为2个水文年。监测频率2个月监测1次，7～9月台风暴雨较频繁，每个月监测1次，合计监测次数为15次。当监测发现异常情况时应加密监测。

五、施工顺序

本边坡削坡为台阶状，每个台阶高度约10m，整体高度70～100m，边坡施工应按从上到下顺序逐级削坡、加固进行施工。

1、边坡施工原则：

(1)雨季施工时应做好水的疏导和坡面防护工作。

(2)边坡工程开挖后应及时按设计实施支护结构或采取封闭措施，避免长期暴露，降低岩土强度，影响边坡稳定性。

(3)边坡工程施工需按规范要求进行质量检验、监理、变形监测及竣工验收。

2、土方开挖、支护结构施工：

边坡从上到下逐级加固，直至全部防护工程结束，确保坡体稳定和结构安全。

3、排水工程施工：

地表截排水沟要求在边坡土石方开挖施工前施做，并发挥作用。

六、施工注意事项

（一）削坡减载工程

1、削坡减载工程必须按控制点坐标及高程施放削坡周界范围。

2、边坡开挖要求应按设计坡率自上而下有序进行开挖，高陡边坡部分，由于坡面较陡，应采用人工开挖。开挖过程中严禁出现大挖大填等超挖、填补现象，弃土应从原滑坡地段运走，禁止直接往外侧坡面倾倒，以免导致边坡附加变形或破坏现象发生。

3、当边坡工程施工出现险情时，应做好边坡支护结构和边坡环境异常情况收集、整理及汇编工作。

4、当边坡变形过大，变形速率过快，周边环境出现沉降开裂等险情时应暂停施工，根据险情原因采取相应应急措施，如对支护结构临时加固；对险情加强监测；尽快向勘察设计等单位反馈信息。

（二）预应力锚索施工

1、钻孔式预应力锚索采用干法成孔，定位偏差不宜大于20mm；偏斜度不应大于5%，钻孔深度应超钻0.5m。锚索长度具体详见相关图纸，且不同岩土层的锚固段长度应根据基本试验结果作相应调整。

2、预应力锚索的成孔过程中，必须对其成孔的各岩土层分布进行详细编录，一旦发现与设计条件不同，应及时通知设计人员进行变更。

3、预应力锚索施工前，应选择典型岩层进行锚索抗拔力基本试验，且不同锚固段的岩层基本试验根数不少于3根，以确定岩层摩阻力及锚索承载力。

4、锚索注浆采用纯水泥浆，水灰比0.4～0.45，水泥采用P.O42.5R早强型普通硅酸盐水泥。

5、注浆前应清孔，排放孔内积水；注浆管宜与锚杆同时放入孔内，注浆管端头到孔底距离宜为100mm；浆体强度检验用试块的数量每30根锚杆不应少于一组，每组试块应不少于6个。

6、锚索张拉锁定

锚索张拉宜在锚固体强度大于20MPa并达到设计强度的80%后进行、框架梁砼达设计强度80%后进行，锚具为钢质锥形锚具，张拉应隔根跳开进行避免相近锚杆相互影响。

（三）锚杆格构施工

1、全粘结型锚杆孔位间距按各段锚杆布置图进行布孔，孔径φ110mm，倾角20°，锚杆钢筋见剖面，外端头弯勾长250mm。

2、框架应嵌入坡面200mm，格构梁采用C25混凝土现场浇筑。格构横梁水平间距8m处设置一道伸缩缝，缝宽20mm，填塞沥青麻筋或沥青木版。

3、注浆采用早强型硅酸盐水泥，标号为P.O42.5R，水泥砂浆水灰比为0.45，灰砂比为1:1，水泥浆强度不低于25MPa。

4、锚杆抗拔力检验：应由设计单位和监理单位选定锚杆总数的5%且不少于5根进行锚杆验收试验。

（四）拱形骨架施工

截水骨架植草护坡施工工序为:平整坡面、浆砌片石骨架施工、回填客土、铺草皮、草皮养护。

（五）土工格室施工

1、土工格室：抗拉强度≥150MPa，延伸率≤15%，网格尺寸25cm×25cm，展开尺寸4m×12.5m (整幅为单根筋带制作），格室高度为100mm。

2、施工工艺：坡表处理→土工格室展开、固定→喷播混合基材→揭膜。

3、施工方法及要求：

a：坡表处理：坡面应顺直、圆滑、平整且稳定，将坡面不稳定的石块或杂物清除，不得有松石、危石，边坡开挖凸出或凹进均不应大于10cm，否则应进行坡面处理。

b：土工格室沿坡面、路线方向张开至最大尺寸，土工格室四周用φ16“U”型钢筋锚钉固定，且坡顶锚钉间距70cm；中间用φ12钢筋固定，坡面锚钉按三角形固定，间距为1.05m，将铆缝节点紧紧固定在坡面上。

c：喷播基材草籽：在坡面上喷播符合要求基材和草籽，喷播后，用30g/m的无纺布覆盖好。

d：揭膜：喷播后应加强管理，适时适度喷水。当幼苗植株长到5～6cm或2～3片叶时，揭去无纺布。

4、厚层绿化基材混合物由绿化基材、植物纤维、种植土及草籽按一定的比例掺和而成。绿化基材由有机质、土壤结构改良剂等材料制成。植物纤维可就地取秸秆、树枝、稻草等粉碎成10～15mm长，含水量≤20%。种植土应选用工程土原有的地表土或附近农田土粉碎过筛，粒径≤8mm，含水量≤20%。大面积施工前应进行现场调查及试验，确定合适的配比，试验基材混合物的体积比为绿化基材∶植物纤维∶种植土=1∶2∶2，基材必须有相当的粘附力，以保证不会塌落。

5.植物种子应根据"最大恢复自然景观"的设计理念的原则择优选取，被选择植物应根系发达，生长迅速，能在短期内覆盖坡面,且必须适当混合当地矮灌木种子，灌木可根据其种类采用喷播或插栽的办法。为确保绿化效果，植被种子在使用前应做发芽试验，发芽率应大于90%以上方可使用，对于难发芽的植被种子播种前对种子做催芽处理。

6.锚钉孔眼垂直坡面，孔径≥45mm，灌浆须饱满，边、角的挂网锚钉应适当加密。

7.喷射基材混合物施工结束后,每天应用高压喷雾器使养护。

（六）坡脚浆砌片石护坡及排水工程

1、坡脚浆砌片石护坡砂浆采用M7.5砂浆，要求严格按挤浆法施工，保证砂浆饱满，墙顶采用M7.5砂浆抹平，厚20mm。

2、坡脚浆砌片石护坡每隔10～15m设置一道缝宽20mm的沉降缝(伸缩缝)，自墙顶作到基底，缝内填塞沥青麻筋等有弹性的防水材料。

3.坡脚浆砌片石护坡泄水管可采用φ100mm的PVC管，外倾坡度不宜小于5%。上下间距2.0m，水平间距为2.0m，按梅花型布置，进口设置反滤包。墙身每隔H/3高度设置一个防滑台。

4、砌制截水沟、排水沟、急流槽料石为浆砌片石，要求片石必须干净，致密坚硬。水沟采用M7.5砂浆，人工抹面采用M7.5砂浆。水沟的流向根据现场地形确定，要求沟底坡降大于0.3%。

5、截水沟的具体位置可根据现场实际地形作适当的调整。

七、现场监理

本工程监理人员应驻现场，按设计要求严格控制施工质量，做好监理记录。边坡监测应由业主委托有资质的监测单位编制监测方案，经设计、监理、业主等共同认可实施后。