路基高边坡防护工程施工技术

巩万祯，张校磊，魏文杰，张旭阳

（1.中交路桥建设有限公司钢结构分公司，北京；2.中交路桥华北工程有限公司，北京）

前言

近几年，框架梁锚杆因施工简便、造价低廉、防护效果佳的优良特点而被广泛应用于工程实践，特别是路基边坡防护与治理工程。但是，当前关于路基边坡防护用框架梁锚杆的研究多针对单级框架锚杆，尚未形成完善的高边坡防护用框架梁锚杆作业方案。因此，根据路基高边坡特点，探究框架梁压力注浆锚杆、挂网植草组合加固技术的应用具有非常重要的意义。

1 路基高边坡防护作业背景

天府新区至邛崃高速公路第二标段项目路基工程（K8+790～K9+060 段）长270 m，路基右侧边坡为高边坡，坡比为1:500，路堑边坡最大高度为45.9 m，路堑边坡平均高度为35.5 m。工程所在地为丘陵地貌，区域内地表自然坡度为20°～40°，出露基岩为白垩系中统夹关组砾岩、泥质粉砂岩，岩层产状为275°∠64°，坡面覆盖厚度为0.5 m～2 m。根据地质钻孔勘探资料，工程坡体整体稳定，但坡面主要为全风化到中风化泥质粉砂岩及砾岩，岩块稳定性较差，开挖后前缘易形成临空，出现岩体垮塌、掉块现象，需加强防护。

天府新区至邛崃高速公路第二标段项目拟选择框架梁压力注浆锚杆、挂网植草组合加固方式（具体见图1），框架面积为12 359 m2，为钢筋砼框架，工程拟运用HRB400 钢筋68 293.8 kg、HPB300 钢筋13 893.4 kg、现浇C30 砼815.7 m3以及现浇C25 砼417.7 m3、C25 小石子砼58.5 m3、支撑墩C30 砼27.3 m3。

图1 路基高边坡框架梁压力注浆锚杆+挂网植草右侧边坡立面图

图1 中，1 为坡口线；2 为五级边坡（坡比1:1.0）；3为四级边坡（坡比1:1.0）；4 为三级边坡（坡比1:1.0）；5为二级边坡（坡比1:0.75）；6 为一级边坡（坡比1:0.75）；7 为4 m×3 m 锚杆框架梁+挂网植草（压力注浆锚杆长9 m）；8 为平台；9 为平台截水沟；10 为4 m×3 m 锚杆框架梁+挂网植草（压力注浆锚杆长12 m）；11 为右侧路基边缘线；12 为急流槽。

2 路基高边坡框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护技术方案

2.1 锚杆结构

2.1.1 短锚杆

框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护用短锚杆结构见图2。

图2 框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护用短锚杆结构

图2 中，1 为框架格梁现浇C30 钢筋砼；2 为φ16焊接钢筋（4 根），长4×0.45 m，重2.84 kg；3 为框架格梁钢筋骨架；4 为定位器；5 为φ25 螺纹钢筋，长2.4 m，重9.24 kg；6 为M30 水泥砂浆锚固；7 为超钻部分（原钻孔长2.2 m，钻孔直径90 mm）[1]。

2.1.2 压力注浆锚杆

框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护用压力注浆锚杆结构见图3。

图3 框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合中压力注浆锚杆结构

图3 中，1 为C30 钢筋砼框架梁；2为框架梁N1筋；3 为φ16 焊接钢筋（共4 根），可与框架梁中N1筋焊接固定锚杆；4 为φ10 钢筋支架，与锚杆体牢固焊接，2 m 等间距布置，确保锚杆下入钻孔后居中；5 为φ32 螺纹钢筋；6 为M30 水泥砂浆；7 为超钻部分；8 为设计坡面线。

单根压力注浆锚杆工程数量见表1。

表1 单根压力注浆锚杆工程数量

2.2 框架单元格设计

框架单元格大小为4 m×3 m，根据边坡存在多个滑动面的特点，分别对滑动面进行稳定性计算，计算公式如下：

式中：Ri为第i 个滑动面的抗滑力，kN/m；Ni、t 分别为第i 个条块滑体在滑动面法线上的反力、条块滑体在滑动面切线上的反力，kN/m；g 为重力系数，9.8 N/kg；为第i 计算条块滑支动面上岩土体内摩擦角标准值，kPa；ci为第i 计算条块滑体地表路基边坡岩土体粘结强度标准值，kPa；li为第i 条块滑动面长度，m[2]。

根据式（1）计算结果，设定一个框架单元格内工程数量见表2。

表2 框架单元格内工程数量

3 路基高边坡框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护技术实施流程

3.1 场地布置

在锚杆施工前，借助挖掘机械从上层到下层分层修坡，每层开挖高度为锚杆上下横梁间距大小[3]。进而落实每开挖一级、防护一级、覆盖一级（彩条布覆盖防雨水冲刷）的方针，直至锚杆格梁边坡根底，准备施作锚杆。

3.2 钻孔

根据实际坡面要求，结合设计方案，完成坡面锚孔的准确测放，并借助红油漆标注现场钻孔位置，确保锚孔位置偏差小于等于±20 mm。锚杆钻孔选择无水钻进成孔，采用YQ100 型电按潜孔锚杆钻机，短锚杆钻孔直径为90 mm，压力注浆锚杆钻孔直径为110 mm，钻孔深度超出设计钻孔深度0.2 m～0.3 m。钻孔期间及时检测孔斜，一旦发现孔斜倾角误差超出±1.0°立即停钻调整[4]。完毕后，借助高压气（风压0.3 MPa±0.1 MPa）清除孔壁坍塌，保障成孔质量。

3.3 下锚杆

在钻孔完毕后，准确测放锚杆孔位，按制锚杆孔位误差≤±50 m。随后将锚杆缓慢送入孔内设计位置，按制锚杆高程误差小于100 mm。

在锚杆入孔时，若出现孔壁掉块问题，应立即取出锚杆，先清除钻孔内岩块，再重新下入锚杆，确保锚杆入孔深度与设计要求相符。

3.4 注浆

下入锚杆至设计位置后，经孔底注入前期配置完毕的M30 水泥砂浆，注浆压力为0.2 MPa～0.4 MPa。在注浆孔口溢出饱满密实浆液且持续5 min，暂停注浆，等待砂浆凝固收缩，在孔口继续补充浆液。

3.5 施作框架梁

路基高边坡防护用框架梁选择C30 砼现场整体浇筑。边坡框架梁施作前，人工搭设双排脚手架操作平台，支设模板，沿着模板处理竖梁根底，促使竖梁根底向基础下伸展50 cm 及以上，且位于完整岩石层[5]。

竖梁根底处理完毕后，人工制作钢筋，现场绑扎，确保绑扎钢筋接头错开1 m 以上。若短锚杆、竖梁箍筋存在冲突，则适当调整箍筋间距。完成竖梁钢筋绑扎后，根据施工图纸中规定的框架梁断面尺寸、竖梁长度、横梁分段长度，布置横梁，并依据13.5 m±1.5 m 的分段长标准进行横梁间伸缩缝设置。在框架竖梁、横梁终点以及伸缩缝位置，进行主筋弯起处理，弯起长度为10 cm。

横梁钢筋绑扎完毕后，根据设计要求，固定锚杆端部预埋钢筋、框架梁钢筋。固定完毕后，沿框架外层浇筑混凝土，确保混凝土保护层厚度超出30 mm。随后密实振捣锚杆位置钢筋密集部位，确保框架梁结构强度。

3.6 铺毯

在框架单元格搭建完毕后，铺设面积为12 m2的植物纤维毯，植物纤维毯由12 m2有机基材、12 m2镀锌铁丝网（幅宽2.0 m）、φ12 锚筋（35 m/31.08 kg）、φ2.2 镀锌铁丝（0.5 kg）、M30 砂浆（0.04 m3）以及φ50 mm 钻孔、3.18 kgU 型钉、1.2 m3培土组成[6]。具体操作时，首先借助φ12 锚筋钻孔、φ2.2 镀锌铁丝、镀锌铁丝网锚固框架单元格；其次，借助专用机械粉碎装置，将种植土基材粉碎至细土状（最大粒径小于10 mm），进而利用专业机械喷射装置将基材喷射到单元格内；再次，铺设植物纤维毯，借助U 型钉固定植物纤维毯；最后，进行植物纤维毯培土，确保植物纤维毯与路基高边坡紧密结合。

4 路基高边坡框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护实施效果

案述路基高边坡防护用锚杆设计荷载为160 kN，在作业完成初期，依据一个框架梁单元格内工作锚杆数量的3%开展拉拔试验，得出结果见表3。

表3 拉拔试验结果

由表3 可知，案述路基高边坡框架梁压力注浆锚杆与挂网植草组合防护设施拉力符合设计要求，可用于工程实践。

5 结论

综上所述，路基高边坡地形地貌高度复杂，工程所在地地势变化显著，极易在开挖期间出现垮塌、掉块事故，威胁路基作业人员生命安全。因此，技术人员应加强对路基高边坡防护的重视，提前根据勘探结果分析路基高边坡稳定性，根据分析结果制定防护方案。框架梁压力注浆锚杆、挂网植草组合加固技术较为适用于路基高边坡防护，可以通过多级平台处理，形成稳固防护体系，避免路基开挖期间失稳事故出现。