填石路基边坡防护形式及经济性分析

李金成

(中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510220)

0 引言

随着我国公路事业40余年的长足发展，实现了从无到有，零的突破，截至2020年底，我国高速公路总里程已达15.5万km[1]。我国公路在建设和运行中，也因路基存在病害导致事故发生，常见的的路基边坡病害有路基边坡坍塌、路基边坡滑坡、路基边坡崩塌，以及因水文地质因素导致路基边坡滑坡、坍塌等[2]。

因此在公路建设的过程中，越来越重视对公路路基边坡的防护工作。国外众多学者基于强度折减理论，采用有限元软件进行数值模拟，研究边坡稳定性的影响因素[3-4]；而国内专家除了采用数值模拟方法计算边坡稳定性系数[5-6]，大多数专家从工程实际出发，对不同边坡防护形式进行探究。刘垒根据某公路工程实际情况，为路基边坡防护形式提出合理性建议[7]；李炜善为降低边坡滑坡等病害对公路路基造成的不良影响，对某公路路基边坡防护进行详细设计[8]；杨佳娜以云临高速为例，对路基边坡防护形式开展大量研究并提出有效的防护措施[9]。

目前，路基边坡防护的主要技术为植物防护、工程防护和其他防护。如何选择防护形式，应根据工程特征进行选择。本文依托广连高速公路工程TJ09标，对填石路基边坡防护形式进行相关介绍，并从经济性角度优选出适用于本工程的边坡防护形式。

1 工程概况

广连高速公路工程TJ09标起于阳山县青莲镇，设新田隧道、盐田隧道、高峰隧道，线路全长18.441 km。本标段主线路基是由标段内隧道矿渣经破碎后形成的大粒径碎石填筑而成的填石路基。为了保证填石路基边坡稳定性及安全行，从适用性、经济行角度考虑，起初边坡防护的设计方案有边坡码砌防护、格宾挡墙防护、喷播植草护坡、人字型骨架植草防护等。

2 不同边坡防护形式技术要点

根据《公路路基设计规范》JTG D30-2015[10]可知，坡率根据路基填土高度、工程地质条件、地形条件、填料类型等综合确定。当填方路基边坡高度小于8 m时，设一级边坡，边坡坡率为1:1.5；当边坡高度为8～12 m时，上部8 m边坡坡率采用1:1.5，下部边坡坡率采用1:1.75，设置为折线坡；当边坡高度为12～18 m时，上部8 m边坡坡率采用1:1.5，下部边坡坡率采用1:1.75，并在坡顶下8 m处设置2 m平台。

一般填方边坡坡脚设置护坡道，填方高度不大于6 m时，护坡道宽度为1 m，当填方高度大于6 m时，护坡道宽度为2 m。护坡道设置外倾3%的横坡。考虑到多方面原因，现场施工并没有选择码砌，而是采用了更生态的喷播植草防护，因此只对喷播植草和人字型骨架植草防护的技术要点进行介绍。

2.1 喷播植草技术要点

植草护坡分为挂网喷播植草和不挂网喷播植草。为防止水土流失，现场采用挂网喷播植草。挂网喷播植草施工工艺流程如图1所示。

图1 挂网喷播植草工艺流程图

1)修整边坡。喷播植草防护要注意修整边坡，将容易滑落、影响边坡稳定的岩石处理掉，使坡面尽可能平整以利于喷混植生施工。

2)锚杆、挂网。锚杆施工主要是对岩石边坡表面和浅层进行加固处理，防止发生局部崩塌，同时有效地固定用作客土喷播基础的土工格栅网。锚杆施工内容是钻孔和插锚杆。挂网施工时采用自上而下放卷，沿纵向每隔2 m设一条φ 8 mm钢筋与主辅锚杆相连以增强格栅网与锚杆的连接。

3)喷播植物种子。客土喷播植草厚度为(3+3) cm，基层和表层自上而下分2次实施喷播，第一次喷播厚3 cm有机基材基层，待稳定后再喷播3 cm含草籽及灌木种籽的有机基材的表层。挂网喷播植草工艺施工图如图2所示。

图2 挂网喷播植草工艺参考示意图

2.2 人字型骨架防护技术要点

现场采用填方人字型骨架防护，填方人字型骨架正式图和施工流程图如图3、图4所示。

图3 填方人字型骨架正式图

图4 人字型骨架施工流程图

1)基槽开挖。由于坡面高度有8～10 m，坡面高度开挖4～5 m后进行基槽第一次施工，等剩余的挖完后再进行第二次基槽开挖。施工前先清刷坡面浮土，填补坑凹，使坡面大体平整。对不稳定的挖方槽底及坡面要做换填夯实处理。同一级边坡挖方顺序是：由上至下，一步到位，槽底密实平顺，禁止超挖。开挖出来土方须清除大部分，剩余小部分可留作骨架施工完成之后回填超挖部分。开挖示意图如图5所示。

图5 人字型骨架开挖示意图

2)护脚施工。人字形骨架护坡混凝土砌筑顺序为：由底级到上级，先基础后沟槽开挖再拼装预制砼。填方人字形骨架沟槽先用30 cm厚的M7.5浆砌片石铺砌，预制块饰面，预制块间采用M7.5砂浆砌。填方人字形骨架护脚一般采用M7.5浆砌片石护脚A支挡，护脚宽度40 cm，埋设深度不小于40 cm，护坡长度不得低于60 cm。

3)喷播植草。客土喷播植草厚度为(3+3) cm，基层和表层自上而下分2次实施喷播，第一次喷播厚3 cm有机基材基层，待稳定后再喷播3 cm含草籽及灌木种籽的有机基材的表层，灌木种子含量为种子量的30%～40%。

3 边坡防护形式的适用性和经济性分析

3.1 边坡防护形式的适用性分析

在试验段施工时发现码砌对劳动力需求过大，对码砌材料要求高，效率低；由于码砌高度较高，容易产生滑移，施工风险较大；填石路基石料粒径不均匀等问题，易造成边坡码砌与填筑路基之间结合部产生脱空现象，不能保证路基稳定性；边坡码砌质量无法控制，且在后续路堤持续受荷作用下，会引起变形和崩塌，影响后续路堤使用的安全。

因此现场决定填石路堤的防护形式拟采用格宾挡墙、喷播植草和人字型骨架植草3种形式。但由于格宾挡墙(见图6)对劳动力需求较大，功效较低，但其边坡植生效果较好，景观效果明显，适用于互通式立交的防护，其他区域适用性不足。因此，填石路堤的防护形式主要采用喷播植草和人字型骨架植草，如图7和图8所示。

图6 格宾挡墙

图7 喷播植草

图8 人字型骨架植草

3.2 边坡防护形式的经济性分析

为更好呈现出喷播植草边坡的经济性，从经济、工效、安全、环境等方面对边坡码砌、喷播植草、人字型骨架等防护形式进行优选。为便于计算，3种防护形式拟采用于同一段填石路堤，该段路堤为一级边坡，边坡高度为8 m，坡率为1:1.5，坡长为100 m，对比分析表如表1所示。

表1 边坡防护形式不同方案对比分析表

以上3种边坡防护方案均考虑人工费，分析表1可得出以下结论。

1)经济上。边坡码砌方案需要多花费35万元以上，且需要约800 m3不可再生的石材资源；而采用人字型骨架植草的防护方式比喷播植草多花费2万元，但同样需要对边坡喷播植草，且出于美观考虑，植草工程量相较于喷播植草还大，人字型骨架植草有些浪费资源，不符合绿色施工的要求。

2)工效上。喷播植草受降雨影响较小，效率最快，不需要过多人力；人字型骨架也不需要太多人力，但受降雨影响较大，需要对刷坡后的边坡挖槽进行骨架砌筑，效率较慢；而边坡码砌需要耗费大量的人力物力，且工作危险性较大，工效很慢。

3)3种边坡防护形式均能保证边坡的稳定性及美观性。

4)因此从经济性的角度出发，优选喷播植草作为本项目的边坡防护形式。

4 结语

边坡防护是提升公路使用寿命的关键因素，为顺应自然发展，响应生态工程建设，通过对比分析边坡码砌、喷播植草、人字型骨架防护在经济、工效、安全方面的差异，喷播植草更经济、高效，在稳定性满足要求的前提下，喷播植草可作为填石路基边坡防护的首选方案，相关技术可供其他标段及类似工程作为参考，具有一定的指导意义。