公路工程高边坡开挖及防护施工技术探讨

摘要 为保证该工程路堑高边坡开挖防护能够顺利实施，保障作业人员人身安全及通行车辆安全行驶，提出了对工程地质条件复杂高边坡路段边坡开挖及防护的施工方法和控制方案。通过对国道G108、G248、G348西昌市过境公路二期工程中部分深挖路堑边坡开挖和防护施工技术的分析，有效保证了工程项目的顺利实施，取得良好效果，文章提出的施工技术方法对今后同类条件施工项目具有重要参考价值。

关键词 公路工程；高边坡；开挖；防护；施工技术

中图分类号 U417.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）02-0090-03

0 引言

公路工程建设对推动地方经济发展具有重要作用，随着我国基建项目的快速推进和发展，近年来公路工程建设大多向偏远地区推进，在偏远地区公路工程建设中高边坡的施工是关键之所在，强化高边坡开挖及防护施工技术的应用是确保公路工程顺利实施的重点，科学开展施工措施，能有效提升施工安全系数，促进公路建设项目的持续发展。

1 影响高边坡开挖质量的因素分析

影响高边坡开挖质量的因素是多方面的，主要因素如下[1]：

（1）边坡的形态：边坡的坡度和自然高度对边坡的稳定具有重要影响，也是最为关键的因素。边坡高度越高，控制因素越复杂，影响稳定的因素就会越多；边坡越陡，就越会影响边坡的稳定性。

（2）坡体结构：坡体结构不同，对边坡的稳定性有至关重要的影响。不同的坡体结构，如土质或类土质边坡、二元结构边坡、岩质边坡等，都对高边坡的稳定性有不同的影响。

（3）基岩性质：基岩的强度、风化程度对边坡稳定性有较大影响。尤其岩体的风化程度和产状对边坡稳定性有重要影响。

（4）开挖坡率：不同开挖坡率对边坡稳定性有较大影响，过缓过陡都会产生不同程度的影响。过缓的坡率则扰动会较大，过陡的坡率可能导致坡体滑塌。

（5）外界环境因素：降水和地表水渗透情况是影响开挖高边坡防护工作的直接原因。降水渗透可能导致开挖高边坡变形，同时裂隙的出现为地表水的渗透提供了通道，加速了边坡土体的瓦解。

（6）人为因素：边坡开挖中人为因素对边坡稳定性有较大影响，不同人的施工动作、行为、机械操作方式都存在差异，也会对边坡稳定存在不同程度的影响，严重的会导致滑坡问题。

综上所述，高边坡开挖质量受地质条件和人为因素等因素影响。在边坡设计和施工过程中，应充分考虑地质条件，选择合适的施工方法和支护结构，同时加强施工管理，减少人为因素对边坡稳定性的影响。

2 公路工程项目概况

国道G108、G248、G348西昌市过境公路二期工程起于天王山与菜籽山大道平交口（K16+143.372），紧邻G5京昆高速以深挖路堑方式通过下蛮山，经马鞍村、谢家堡子后设活龙互通与G348进行交通转换并上跨成昆铁路，后折向西南，跨越沉香沟、黑土湾，于王家山接县道XW09，沿老路布设，经铁合金厂外侧、回民村，于大营附近连接国道G108，后沿G108线改建至海南乡缸窑村附近与G248（原省道S212）相交，止于K34+960.080，路线全长18.824 km（长链7.38 m），地质条件复杂。该项目高边坡路段分布情况如表1所示。

3 高边坡施工方法及工艺

3.1 施工总体方案

路基开挖前做好堑顶临时排水设施，并做好地质调查，查明顺层边坡。边坡开挖方式需要根据地形情况、开挖断面、开挖长度及岩体的产状综合考虑后确定。分别采用横挖法、纵挖法、分段纵挖法以及混合式开挖方法。总体方案如下：

（1）先做好高速公路临时防护工程措施，包括高速公路防护围栏，邻近高速路一侧边坡被动防护网。

（2）采用台阶法逐级开挖。因道路断面右侧邻近高速公路，减小开挖台阶高度，台阶高度控制在4 m左右，临近高速一侧台阶高度控制在2 m左右。严格按照设计坡率、坡高测量放线，安放坡度架，按线开挖，不得超挖、欠挖。

（3）自上而下、逐级开挖、逐级防护：边坡开挖需要从上而下逐级开挖，且开挖中需逐级进行加固，实现逐级开挖，逐级防护加固，保证边坡开挖中岩体的稳定、安全。

（4）做好截水沟措施：边坡开挖中排水工作是重要内容，排水也会对边坡的稳定性产生重要的影响，因此，在边坡开挖前需要事先做好截水沟，减少地表水对岩体的冲刷或渗入坡体后对边坡稳定性产生影响。

（5）加强边坡的变形观测频率，包括水平位移观测及高程监测，观测频率根据边坡开挖情况，每2 d观测1次，要求雨后1～5 d，每天观测1次。

3.2 高边坡主要施工工艺和方法

3.2.1 边坡开挖方法及工艺

采用台阶法逐级开挖，减小台阶高度（台阶高度为4 m），先期开挖路线左侧，预留2～3 m宽临近高速部分最后开挖，减小对运营高速的影响，每段开挖工作完成后，对边坡进行及时防护，深挖路堑开挖一级防护一级，与路基成型平行流水作业[2-3]。

（1）根据地形的施工（开挖）方法。开挖施工中应做好挖掘机和自卸汽车配合，自上而下逐层挖掘，每层挖掘深度控制在3～5 m之间，以4 m为最佳。根据该段标边坡的设计，每层挖深应按4 m进行控制。同时，沿路线方向修建便道，便道的纵坡应保证自卸汽车在空车情况下能够顺利爬到坡顶。在错车处，应根据实际情况进行合理规划。

（2）根据地质情况的施工（开挖）方法。路堑开挖横向顺序：上部横向施工面宽度较大时，分两步，先施工左侧边坡侧，后施工靠高速公路侧。内侧部分分台4 m高，邻高速公路侧分台高度为2 m。下部横向宽度较窄路段，从既有高速公路处开始逐渐向永久边坡侧推进，都采用较小分台高度。具体如图1所示。

路堑开挖纵向顺序：在开挖过程中，首先沿路线方向修建施工便道，便道的纵坡需确保自卸汽车在空车状态下能够顺利爬到坡顶。为确保施工安全，會在路线左右幅各修建一条施工便道，上下汽车的行驶分道而行。挖掘机将按照由高到低的顺序进行分层分幅开挖，每层的开挖深度控制在3～5 m之间，每幅的宽度控制在8～10 m。在开挖过程中，将采用挖掘机配合自卸车进行运输。具体如图2所示。

（3）临近高速公路侧开挖方法。临近高速侧靠近边坡处，平行于边坡挖机先行开挖，再依次从临空面向边坡方向开挖。露出岩石部位，采用单臂钩机向内侧临空面破碎松散后，挖机清理装车。机械开挖临近高速路一侧时，派专人值守。

3.2.2 边坡防护及排水工程施工方法及工艺

（1）临近京昆高速高边坡临时防护。临近京昆高速边坡开挖时，在原京昆高速边坡上横向设置4道RX-075型被动防护网，被动网高度为4 m，京昆高速路占用一个应急车道以及行车道设置钢管排架加挂设防抛网以防挖方滚石。

（2）人字骨架护坡施工：

①刷坡：待路基边坡沉降稳定后，按设计坡度进行刷坡修整，填补坑洼，清除坡面浮土，确保坡面平整、无坑洼。

②骨架护坡预制：在选定的预制场内按设计尺寸规格进行骨架护坡的预制施工，混凝土强度C20，预制的骨架护坡表面平整，结构尺寸满足要求。预制后的骨架护坡及时脱模，并按要求进行洒水养护，养护期最少为7 d。达到设计强度的70%后转运至施工现场。

③人字骨架护坡的铺砌施工：坡面修整完成后，进行准确的测量放样，按桩位拉线，将坡面分割为一定规格的网格，网格由中间向坡面边沿布置，中间网格大小为预制块的整数倍。将满足要求的预制块运至施工现场，散布于网格中。铺砌从下往上一层一层施工，每层铺砌都必须垂直于坡面挂线。施工相邻网格时纵横线形必须与已完成网格一致，确保整个坡面的线形。铺砌完成后采用M7.5砂浆勾缝，要求缝宽一致，线形顺直。

④植草绿化：预制块铺砌完成后，在空心体内植草进行坡面绿化。

（3）锚杆框架梁施工：

①开挖、修坡：首先逐层开挖边坡，每层开挖高度为锚杆上下排序大小，不得超挖，开挖一层后用人工及时修整。

②成孔：坡面修整好后按设计要求成孔，包括注浆前的清孔工作。

③设置钢筋：成孔后，应对锚杆钢筋表面进行防腐蚀处理，然后及时将钢筋送入孔中。当锚杆锚固于无腐蚀条件地层内时，对锚杆表面进行除锈处理后不可再做特性處理，但锚杆必须居中，水泥砂浆保护层厚度不小于2 cm[4]。

④锚杆注浆：锚杆采用一次性注浆，即从孔底返浆法进行注浆。水泥砂浆的强度要求为7 d不低于20 MPa，28 d不低于30 MPa。配合比为1∶1（重量比），水灰比为0.4。注浆压力不小于0.5 MPa。当孔口冒浆持续10 s以上时才可以停止灌注。为了增加浆液的流动性和水泥砂浆的早期强度，可在浆液中加入适量的减水剂和早强剂。

⑤开挖格子梁基础，制作钢筋骨架。

⑥浇筑格子梁。

（4）路堑墙施工。路堑矮挡墙采用C20现浇混凝土结构，高3 m，在路堑高边坡坡脚处设置，采用“防水胶泥+塑料网带装级配碎石+袋装砂砾层+黏土层”作为反滤层，墙内设置φ10 cmPVC泄水管进行排水。

（5）排水工程施工：

①针对较大的汇水面积，在坡口外征地线范围内合适位置设置深0.6 m、底宽0.6 m的U形截水沟，使用浆砌片石铺砌，使其呈现出台阶状。为减少对景观的影响，可通过绿化手段进行遮挡。当地面线较缓时，可设置V形土质截水沟。

②为确保截水沟内汇水的有效排放，两端应通过急流槽引入排水沟。在挖方坡口存在地势起伏的鸡爪地形时，可在较低处设置急流槽作为泄水口，将水排至挖方边沟。若截水沟连续长度超过400 m，也应选择合适位置设置截流槽，将汇水排至挖方边沟。

③在边坡中部平台设置小型拦水沟，尺寸为0.25 m（底部）、0.25 m（沟深），采用浆砌片石。一般情况下，碎落台应根据实际情况设置拦水沟，并引入截水沟。当第一级边坡为石砌挡墙时，第二级碎落台可不做拦水沟。

通过以上措施，可以有效降低水患对坡面工程的影响，保证工程的稳定性和安全性。同时，合理设置拦水沟和截水沟，也有利于提高边坡的绿化效果，美化环境。

4 高边坡施工关注要点分析

根据对该项目施工过程分析，总结高边坡施工关注要点主要包括以下几点[5]：

（1）考虑紧邻高速公路，优先设置高速公路必要的围栏防护（钢管排架），高边坡设置临时防护3道被动网以防边坡开挖时有滑石等。

（2）高边坡施工总的原则：开挖一级、防护加固一级；逐级开挖，逐级防护。调整边坡开挖方式，分级开挖高度减少为4 m，优先开挖高边坡左侧，待左侧形成临空面后开挖右侧邻近高速公路面边坡，可减少松散石料朝高速公路方向坠落，减小安全风险。

（3）应高度重视高边坡地下水问题，完善综合排水设施，并优先施工坡顶临时截排水工程。

（4）在施工开挖过程中，应随时进行地质核查，并对边坡稳定性进行施工监测。一旦发现实际地质情况与设计不符或地质有异常变化，应立即通报相关部门。

（5）路基开挖后的边坡如不能及时防护，应在其表面覆盖塑料薄膜，以避免雨水冲刷造成坍塌。

（6）在施工过程中，应严格按照设计要求对深挖路基进行监测，并保证监测频率。一旦监测数据超过规范允许值，应立即停工并及时通知监理、设计和业主单位进行分析处理。

5 结语

通过采取以上技术与措施进行处理，有效保证该工程路堑高边坡开挖防护工程顺利实施，通过安全生产管理工作，切实保障了作业人员人身安全及通行车辆安全行驶，确保京昆高速的安全运营，确保工程质量及合同工期的实现，采用该文所提出的方法工艺和方法，取得良好的施工效果。这些施工措施对今后同类项目条件施工，具有重要参考价值。

参考文献

[1]豆存成. 高边坡开挖施工技术及质量控制措施[J]. 产品可靠性报告， 2023（4）： 46-47.

[2]王泰辉. 高边坡开挖与支护施工技术应用[J]. 四川水力发电， 2023（4）： 128-130+138.

[3]梁宝贵. 浅谈祁临高速公路高边坡整治工程施工技术及管理[J]. 科学之友， 2011（21）： 90-91.

[4]李龙军. 边坡锚固技术在常吉高速公路路堑边坡防护中的应用[J]. 中外建筑， 2009（6）： 227-228.

[5]邓雷. 高速公路改扩建路堑高边坡施工安全防护技术要点研究[J]. 工程建设与设计， 2021（12）： 150-153.

收稿日期：2023-11-29

作者简介：陈翼（1987—），男，本科，工程师，从事合同管理和工程管理工作。