高速公路路基边坡防护设计探析范文
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摘要：首先介绍了我国高速公路尤其是山岭区的高速公路边坡特点，随后依据边坡防护设计的主要原则，以某山岭区高速公路的边坡防护设计为工程背景进行了简要分析。结论证实，在进行山岭区高填深挖路段的边坡防护方式选择上，首先要以实际地质条件和施工可行性为依据，在满足经济效益与工程质量双重前提下，考虑采用植被防护+工程防护双重防治方式进行边坡防护，确保边坡防护的科学性与综合性，提高山岭区高速公路的质量与服务水平。
关键词：高速公路；山岭区；边坡防护；原则；设计
1山岭区高速公路边坡的主要特点
高速公路跨越山岭区路段时所形成的边坡，尤其是深挖方边坡，由于其破坏了原有的地表形态，使原有土层、岩层与植被间的平衡状态被打破，边坡表层的抗滑抗侵蚀能力显著下降，在雨水冲刷和风力侵蚀的作用下，很容易造成边坡失稳。同时在开挖后的坡面大多是裸露的岩层或生土，各种砂石料、水泥、石灰等往往会造成微生物和有机质活动条件下降，普通的植被很难在这种条件下生存。再加上部分山岭地区的地形地貌条件比较特殊，地势条件险峻，无论是施工还是材料的运输都存在诸多限制，因此山岭区挖方高速公路边坡在设计时需要考虑的要点和因素有许多，在实际工程开展时要进行严格仔细的勘察和设计工作，从而确保施工安全与工程质量能够满足需求。
2山岭区高速公路边坡防护方式选择的基本原则
山岭区高速公路在选择边坡防护形式时，应当以路段的实际地形地质、气候、水文及施工开展的难易程度为基础，遵从“就地取材、因地制宜、以防为主、防治结合”的理念和“耐久、经济、美观、协调”的原则，在技术及经济条件满足基本要求的前提下，尽可能从多角度结合设计高速公路高填深挖的边坡角度和排水、路基横断几何特征及景观等方面来综合选择合理的边坡防护形式。同时应当考虑结合选择植物与绿色型防护，根据高速公路山岭区段沿线的植物特征，在边坡开挖后逐步恢复其生态效果，既能使边坡防护效果得到提升，又能美化环境，缓解驾驶员高速驾驶疲劳。
3山岭区高速公路边坡防护设计
3.1工程概况
本次高速公路工程位于我国中西部某山岭区内，全长87.55km，路基设计宽度24m，开挖段地质以中风化砂质页岩为主，稳定性较好，所跨区域属于温带季风型气候，冬季寒冷干燥，夏季温热多雨，通过这一高速公路的建设，将有效拓展沿线经济类型，缩短短线间区域的距离，大大加快了山岭区域及其沿线的经济发展。受到地形地貌等因素的限制和影响，本次工程中高填深挖路段占到总里程的60%以上，结合桥隧等工程，施工难度极大，其中路基和挖方边坡的防护设计是高速公路设计工作中的重点和难点，各路段结合不同的地形特点，选择合适的防护方式。
3.2路堑边坡挡土墙防护设计
考虑到本次高速公路工程不同区段的路况不同，选取K49+262-K51+126段路基左侧岩质路堑边坡的预加固防护设计为例。支挡防护方式选用板肋式锚杆挡土墙，由钢混肋柱、钢筋拉杆和墙面板、挡土墙共同构成的一种轻质挡土支挡结构。依靠拉杆与挡土墙自重来形成有效挡土效果，适合本路段岩质陡坡高挖方路段。在前期调研并经计算模拟后，确立锚杆及挡墙的布置方式，边坡开挖后预先在立面布置锚杆，按放坡段高宽比1∶0.3进行放坡，边坡坡壁布置7~9排锚杆，自上而下第1至第3排6m、第3排至第5排9m、第5至第7排12m……，锚杆入风化岩层内的稳定层深度不得低于5m；板肋式锚杆挡土墙肋柱间距设置为4m，单向布置，横截面积为0.6m²（1000mm×600mm），肋柱顶梁截面宽高比为1.2∶1，肋柱材料选用C30钢筋混凝土，顶梁选用C25钢筋混凝土，面板嵌入地下稳定岩层距离不得小于0.5m，柱脚嵌入深度不得小于1.5m，肋柱浇筑时注意对混凝土材料的养护，避免产生结构裂缝；挡土墙板选用材料与肋柱一致，单块板3.8m×1.0m×0.4m，预留板间距0.1m或设置锚杆处缺口防胀缩，基底位置设立C20混凝土底座找平，埋深1-1.5m。挡墙面板与肋柱搭接长度为0.5m。为确保挡墙排水性能，防止地表径流及雨水冲刷，在路堑顶部设计截水沟，坡面及挡墙面板设置泄水孔，在水流聚集汇合位置设计急流槽。施工时，应当按照如下工序进行：坡面整平、清理→施工放线→基槽开挖、清除风化岩层表层→现浇混凝土肋柱、挡墙→制作锚杆→钻孔清孔→锚杆入位注浆→养生→拉锚预锁→肋柱及挡墙面板施工→重复以上施工工艺→完成全部工序→锚杆统一锁紧。需要注意的是，在施工时，首先要控制好挡墙面板、底座、和肋柱在地下预埋最小深度达到设计要求，如果深度不足，其稳定性会受到影响，降低锚杆及挡墙的使用安全性；挡土面板理论上应当尽可能与肋柱紧密联接，即在搭接时用额外的水泥混凝土予以湿接，确保挡土墙面板整体均匀受力，减少因压力过大而导致的局部失稳情况。
3.3SNS柔性防护网设计
受到地形地貌限制，本次山岭区路堑防护设计部分路段选择SNS主动柔性防护网进行边坡防护，起讫桩号为K131+450—950。路堑深度50余米，坡度为：四级1∶0.75、五级1∶1。工程区岩石风化情况较为严重，岩层外部破损较为明显，危石、局部滑塌等不良地质均有存在，因此考虑采用柔性防护网对边坡进行工程防护消除危险。本次防护网设计选择采用GPS2型SNS柔性主动防护网，主要结构配置有：钢丝网绳、支撑绳、钢丝格栅、锚杆、缝合绳等。施工开展前，先对整个防护区域内（包括坡面、坡顶）进行危石、松石和垮塌区域的清理修复，从防护区自下而上，放线确定锚杆钻空位置，孔深应当大于锚杆设计长度的10cm左右，钻孔后应当立即清孔。如果岩体位置或凿岩设备不能够满足施工要求时，可以采用人字形锚杆，即构成锚杆的两根钢绳分别锚入两个孔径不小于Φ35的锚孔中，夹角满足150°～320°。钻孔并完成清孔后应当进行注浆工作，然后插入钢绳锚杆，观察注浆后孔内饱满状态，如果出现空隙应当进行二次注浆，完成注浆工作后，按照标准养生要求进行养生，龄期不得低于3d，期间锚杆应当固定不得受到其他工序干扰产生位移；完成养生后按照设计图纸上的要求按照横向、纵向支撑绳，全部张开、拉紧后将绳卡（支撑绳两端各用2个）和外露锚杆环套绑扎连接。完成上述施工内容后，可以开展钢绳网的铺设，考虑本次路段边坡岩层地质较差，因此防护网设计为双层钢绳网，在铺设前检测好钢绳的抗错动拉力和抗脱落拉力是否满足设计要求，一旦发现钢绳强度不足时应当进行更换，不得投入使用。铺设时，自坡顶至坡角进行铺设和缝合，每张铺设好的钢绳网应当用缝合绳和铺设好的支撑绳予以张拉固定，同样用绳卡（一端2个）将钢绳网—缝合绳、钢绳网—支撑绳进行绑扎固定，完成一层铺设后，按照同样工序进行第二层铺设，进而完成全部柔性防护网的施工。
3.4植物边坡防护设计
在各种边坡防护与治理设计中，植物防护是生态效果和经济效益最为良好的选择，但在山岭区高速公路的边坡防护中，更多的应当是工程护坡与植被护坡相结合的综合防护方式，因此在本次山岭区高速公路路段的护坡设计中，在坡度较缓、地质情况较为稳定的坡面采取植物防护的方式，也是一项重要内容。本次山岭区高速路段中，K100+191-K105+600段边坡土壤干燥而疏松、抗侵蚀能力差，且阳坡一侧岩层风化严重，本就不茂密的植被在开挖后更是难于生长，因此选择在对这一区段的边坡进行防护时，采取第一级设计边坡浆砌片石作为护面墙，勾缝位置挂网植生与墙边位置直接喷草方式相结合的方式进行护坡；第二级边坡由于相对而言更加松散破碎，因此宜采用预应力锚索加固，立柱断面尺寸为800mm×600mm，混凝土保护层厚35mm，于骨架内腔中植草的方式进行边坡防护，即恢复了生态环境，使沿线可视范围内驾驶员的视觉和疲劳感得到调节，又能稳定岩土，起到防砂固水、保护环境的作用。
4结语
通过结合我国国内某山岭区内高速公路区段边坡防护的设计选择工作进行的一系列分析，可以明确的是，在进行山岭区高填深挖路段的边坡防护方式选择上，首先要以实际地质条件和施工可行性为依据，在满足经济效益与工程质量双重前提下，考虑采用植被防护+工程防护双重防治方式进行边坡防护，确保边坡防护的科学性与综合性，提高山岭区高速公路的质量与服务水平。
参考文献：
[1]应森.山岭区高速公路路基边坡防护设计[J].黑龙江交通科技，2017，40（9）：26-27.
[2]郑江峰.山岭重丘地区高速公路高边坡稳定性监测及评价[J].价值工程，2016，35（8）：231-234.
[3]张南海.山岭重丘区高速公路路堑高边坡滑坡灾害及防治[J].江西建材，2012（3）：250-253.
作者:陈淑景 单位:河北道桥工程检测有限公司