高边坡防护工程的勘察设计关键与施工分析

冯禄强

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队，贵州 遵义 563000）

各类房建、道路建设工程中，都涉及到地基和边坡支护的设计与施工工作，边坡支护是保证基坑及后期结构施工安全的必要措施。高边坡指高度超过30m的岩质边坡或高度超过15m的土质边坡，较一般高度的边坡而言，其在稳定性等方面更为特殊，需要考虑地质情况进行相关的设计与施工，因此其勘察设计与施工就显得十分重要。该勘察工作主要是对地质进行勘察，结合边坡设计开展稳定性评价，山区经常存在顺向坡、陡倾坡体、滑坡蠕变体等情况，若勘察不到位，或对坡体加固的设计与施工不到位，采取的工程措施不合理，可能引发诸如滑坡、边坡坍塌、地基下陷等工程问题，不仅为延误工期、破坏环境、增加资金投入，还会造成不好的社会声誉，给相关企业后续发展产生不利影响[1]。因此，需要对高边坡岩土、水文等地质进行详细勘察，综合分析影响高边坡的因素，结合工程情况分析工程对岩层产生的力学特性等因素，判断坡体情况，才能采用合理的边坡加固的处理方式及技术手段，提升防护工程施工的安全性，保障其使用质量符合工程要求。

1 因勘察设计、施工不到位可能引起的高边坡问题分析

（1）高边坡坍塌。造成坍塌的由于工程边坡施工在石方爆破、土石方开挖及排水、防护等方面存在的不足导致，如石方爆破所用炸药过量，会导致周围岩体结构疏松，若边坡支护前的勘察不到位，或排水设施不合理，可能因积水过多、支护结构荷载不足等因素导致高边坡坍塌。坍塌后还将对周边岩土层结构产生不利影响，进一步导致周边地质结构疏松，增加了土方开挖、支护施工等工作安全控制的难度。

（2）滑坡。高边坡出现滑坡，与其地质构造及岩石性质、土方开挖卸载情况及水文情况等都具有密切关系，若高边坡坡体的岩石层结构松软，如砂岩、风化粉砂质泥岩等岩层，更容易因爆破、边坡开挖等施工的作用力影响，产生大量结构裂缝，如原始地形在受到开挖产生的应力作用下，出现地形变化，产生边坡临空面，导致高边坡因雨水下渗等作用，增加岩土自重，使其抗剪切能力下降，更易出现侧向变形、滑坡。

（3）边坡倾斜、错落。若边坡支护到位，高边坡倾斜一般是由于自然界地质灾害引起的，若存在软硬相间的岩层，且岩体呈倾斜姿态，就会导致边坡岩土层的平衡性被破坏，易引发高边坡倾斜。高边坡错落主要是由于边坡错落带岩土层临空面不断加大、地下水不断削弱岩体强度、断层或其他部位光滑岩体与边坡稳定岩体分离等原因造成的。

（4）结构崩塌。结构崩塌主要是由于高边坡区域开挖处理过程中，对该区域临近位置产生冲击力导致的，崩塌的区域也一般是这些受施工冲击的临近边坡，崩塌现象可能对施工人员造成人身伤害，同时导致施工单位浪费了不必要的人力、物力，也增加了后期施工的难度。当前许多工程高边坡工程的土方施工量十分大，而地质环境是影响事故质量的重要因素，为避免发生上述工程事故，则需要加强勘察设计与施工的各个关键环节。

2 高边坡防护工程勘察设计的关键点分析

（1）地质勘查。开始高边坡防护设计之前，需要通过地质勘查获取工程地质、水文条件等重要设计依据，常用的有钻探、物探、坑探及现场原位测试等方式，具体目的为：①全面掌握边坡施工周围的地形地貌条件，如“息烽”项目通过全面勘查，发现其高边坡施工区域为侵蚀-溶蚀斜坡地貌，其东南侧为山麓斜坡，坡面是耕地，部分区域为裸露基岩，平均的坡度为25°～50°，地形的起伏较大；②通过勘查岩土特征，了解其风化情况工程特性，“息烽”项目岩土构成主要有素填土、红粘土、白云岩，通过采样分析，发现素填土由粘性土与碎块石组成，结构稍密，但厚度变化大、均匀性差；红粘土含少量角砾，局部有风化碎块，具有结构致密、粘性好、含水量低、均匀性差、层状分布等特点；白云岩处于中风化状态，通过钻探发现其岩芯呈短柱状、碎块状，整体较破碎，基本质量等级为Ⅳ级，属边坡岩体类型Ⅳ类；③了解项目周围河流等地表水及地下水等水文情况，包括水量、分布情况等内容。

在获取高边坡地质勘查信息后，评价其稳定性，有定量、定性两种评价方法，前者根据规范进行计算，后者采用类比法结合当地工程经验进行判断，如“息烽”根据《建筑边坡工程技术规范》进行定量稳定性评价，最终明确了各区段的安全等级、安全系数、稳定性系数、整体的稳定性评价结果及破坏模式、不利位置等信息，为边坡防护设计工作提供了具体、准确的依据[2]。

（2）边坡支护设计。高边坡支护设计应遵循经、合理等原则，应结合岩土性质，通过计算获得坡体岩土松动带、深挖产生的新松动带及相应的松弛带规模、变形量等具体信息，然后采取喷浆、锚固等措施，如“息烽”项目中在计算出相关参数后，对不同区段采取不同支护技术，有衡重式挡土墙、重力式挡土墙及放坡开挖+锚杆+挂网喷砼+格构梁三种处理方式（对路基进行加固等）。

（3）截排水设计。截水、排水设计也是高边坡设计的要点，排水设计主要以保障通畅排除路面、坡面雨水为目标，截水主要是基于支护安全性考虑，避免雨水下渗影响地质情况，主要通过截水沟扽构造拦截地表的水体，使其向排水沟方向流动，汇入边坡排水系统。一般在坡脚位置设置排水孔，在坡顶附近设置截水沟，在各级边坡坡脚位置设置外倾式的排水沟，需要通过计算汇水量等数据，最终确定合理的排水沟断面尺寸。

（4）坡度设计。坡率设计,需综合考虑地质条件及边坡高度各项因素，并结合施工需求，通过力学分析，在保障边坡稳定性、考虑边坡使用年限等因素的基础上，合理的确定边坡施工坡度，制定可行的支护施工方案，如坡率较高的边坡，应采用衡重式挡土墙等支挡加固措施，保障边坡及填土的稳定性，避免沉降变形。

（5）边坡抗滑设计。高边坡设计中，为增加土坡稳定性，还应通过增加支护结构，以施加更多外力抵消或平衡土坡下滑力，或通过提升边坡土体强度等措施，保障斜坡土地维持稳定状态。

3 高边坡防护工程施工分析

（1）格构锚杆技术施工。“息烽”项目支护方式主要有格构锚杆和挡土墙两种。施工前通过承载力实验确定锚杆支护的具体材料、结构，对于岩土层具有腐蚀性质的施工段，为预防锚杆被腐蚀，可选用无粘结钢等材料。首先，进行边坡处理，即清理坡面浮沉、危石，若人工清理，需做好佩戴安全帽、安全绳等防护措施，并在坡下搭建防护网，以阻挡边坡坠物。然后，使用架管搭建施工作业台，确定固定端，开展锚杆砼素喷、注浆、封口及格构等施工操作。

（2）衡重式挡土墙施工。挡土墙施工包括测量放线、基槽开挖、立模加固、泄水孔安装、滤水层施工、混凝土浇筑、拆除模板及养护、墙后回填等具体工作。

由专业团队开挖，一般应避免爆破开凿，挡土基坑的开挖应以分段、跳槽挖掘的方式进行，即开挖一段后立即浇筑混凝土、回填。混凝土浇筑施工应分层进行，合理留置施工缝，并加强后期养护，避免因温差出现收缩开裂。

地面以上的混凝土墙施工，在横纵方向都应每隔2m设置泄水孔，孔内应预埋尺寸合适的PVC管，在最下方的泄水孔下设置防渗层；墙背回填的碎石反滤层，应保障碎石粒径符合工程要求；为更好的防治风化岩层出现破裂、岩土坠落，若挡土墙宽度大，挡墙基础可设置为台阶状的基础。

（3）高压旋喷桩施工要求。“息烽”项目边坡路基施工采用高压旋喷桩技术，其施工流程包括造孔、安装、插管、喷射、移位等。造孔应采用工程钻机进行，施工中注意校正机械水平、垂直度，若孔内坍塌，应用泥浆护壁；安装通过旋喷主机进行，在校正完毕后按设计下喷。下喷施工应根据地的不同情况，适当调节施工速度，施工结束后洗管，移机进行下个孔位的施工。

（4）边坡回填。“息烽”项目为高填方项目，对回填质量要求较高。因此需选择级配较好的碎石土等材料，分层压实应控制最大粒径小于400mm，以减少回填层空隙，回填土不得使用淤泥、耕植土等，并控制回填土含水量，回填土石方一般采用3:7的土石比；回填前，先清除边坡表层土壤，用振动机械等设备压实，然后检验回填土含水率是否符合要求，若含水率高，采用晾晒等措施，含水率低则采用洒水润湿等处理措施，并对回填段地形、剖面进行复核测量，在复检合格后才能开始回填施工；分层回填时应控制每次的厚度，并在回填后进行多次碾压达设计要求。

（5）施工组织及险情处理。施工组织，应由建设、施工、监理单位在施工前协商，以明确工程交接、检查标准等内容，做好组织计划。在施工临近时发布各项施工内容和施工制度，提前设置安全标志、标牌。

施工险情处理，应包括预防措施、紧急处理措施等方面。保障边坡稳定是施工的首要因素，保证文明施工是现代施工要求[3]。应根据施工环境即地质条件，合理调整坡比、护坡形式等施工内容，保障边坡的稳定性，结合勘查报告对危险区域做好相应险情处理准备工作，提升施工安全性，并加强支护结构位移、沉降等的监测，便于在事故发生前及时采取措施。施工时，若建存在边坡土体裂缝、少量滑移等现象，应立即合理卸载边坡部分土体及上方材料、设备，若大面积塌方，需立即全面停工，联系设计及各方协同解决该问题。

4 结束语

综上所述，我国城镇化进程不断加快，公路及加油站、服务站等配套设施的建设也随之迅猛发展，而我国地形多样，在山区、丘陵等地带的建设中，为保证工程建设的使用质量及建设安全，常常需要开展高边坡防护工程。而高边坡工程受工程、水文等地质的影响十分明显，因此需要重视地质勘察设计与施工工作中的各项关键点，以提升这两项工作的质量，提升高边坡的稳定性。