周家文，余建榮

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075)

國(guó)內(nèi)路基邊坡除坡率較緩，可以直接采用植草防護(hù)外，其它邊坡多采用混凝土骨架防護(hù)，防護(hù)使用效果較好。但是對(duì)于環(huán)保景觀要求較高的國(guó)家，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不允許將大量混凝土應(yīng)用于路基邊坡防護(hù)中。但作為公路建設(shè)項(xiàng)目，征地費(fèi)用較高，為了減少占地，邊坡不可能無(wú)條件放緩到穩(wěn)定狀態(tài)，因而防護(hù)措施不可或缺。作為混凝土骨架防護(hù)的替代措施，在黑山南北高速項(xiàng)目路基邊坡防護(hù)中大量采用了錨桿+掛網(wǎng)的防護(hù)形式，該種防護(hù)措可以極大減少圬工使用量，經(jīng)后期噴薄植草后景觀綠化效果較好，環(huán)境效益較高。鄭三省，張自康，易亞平等研究了錨桿掛網(wǎng)噴混凝土、錨桿掛網(wǎng)噴播植草在邊坡防護(hù)中的應(yīng)用[2-4]，羅雪貴，武富強(qiáng)，楊嘉凱等研究了預(yù)應(yīng)力錨索+系統(tǒng)掛網(wǎng)錨桿在人工高邊坡支護(hù)中的應(yīng)用[5]。結(jié)合黑山南北高速在建項(xiàng)目分析錨桿掛網(wǎng)的防護(hù)效果及施工過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。

1 工程概況

黑山南北高速公路是中國(guó)—中東歐合作的具體實(shí)踐，是“一帶一路”倡議落地的重要項(xiàng)目，其中Smokovac-Matesevo段先行實(shí)施，路線長(zhǎng)度約41 km。黑山南北高速公路Smokovac-Matesevo段共分為4個(gè)標(biāo)段，一二標(biāo)為灰?guī)r區(qū)，三四標(biāo)為復(fù)理石地層，巖性主要為砂泥巖互層、泥灰?guī)r等，以某一段復(fù)理石邊坡的防護(hù)為例進(jìn)行闡述。

黑山南北高速公路RK29+630～RK29+695段右幅右側(cè)為兩級(jí)路塹邊坡，邊坡上部為殘積覆蓋層，厚度約2 m，其下為砂巖，頁(yè)巖互層。第一級(jí)邊坡坡率3∶2(6 m)，第二級(jí)坡率1∶1，一坡到頂。均采用錨桿+掛網(wǎng)防護(hù)，錨桿6 m長(zhǎng)SN25錨桿，2×2梅花形布置，錨桿設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)格見表1、表2，掛網(wǎng)為雙層鍍鋅網(wǎng)，第一層為八邊形鋼絲網(wǎng)(80 mm×100 mm，鋼絲直徑3 mm)，第二層為正方形鋼絲繩(200 mm×200 mm，鋼絲繩直徑8 mm)。

表1 SN25錨桿規(guī)格

表2 錨桿設(shè)計(jì)指標(biāo)

2 穩(wěn)定性分析

采用PLAXIS軟件進(jìn)行計(jì)算分析，PLAXIS軟件是一個(gè)專門用于各種巖土工程問(wèn)題中變形和穩(wěn)定性分析的二維有限元計(jì)算程序?？梢杂迷撥浖治鲞吰路蛛A段開挖的邊坡穩(wěn)定性，其是基于巖土參數(shù)的折減直到邊坡土體發(fā)生破壞。安全系數(shù)定義為巖土的強(qiáng)度參數(shù)值與達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)強(qiáng)度參數(shù)值的比值，計(jì)算如下

為簡(jiǎn)化分析，以下計(jì)算均是在施加暴雨及地震荷載之后進(jìn)行的，暴雨工況下P(殘積覆蓋層)，F(xiàn)(泥灰土、粘土石)層巖土參數(shù)內(nèi)摩擦角和粘聚力均按正常工況下80%考慮。正常工況下各層巖土參數(shù)值見表3，計(jì)算地質(zhì)斷面圖如圖1所示。

表3 巖土參數(shù)值

2.1 開挖階段一的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)

第一級(jí)邊坡開挖后未施加任何防護(hù)時(shí)安全系數(shù)及總位移云圖如圖1所示，安全系數(shù)為1.105，小于歐標(biāo)要求的暴雨地震工況下安全系數(shù)大于1.15的要求，因而需要對(duì)邊坡采取防護(hù)措施，從位移云圖可以看出第一級(jí)邊坡開挖后最危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)槠马斘恢谩?/p>

圖1 第一級(jí)邊坡開挖安全系數(shù)及位移云圖(未施加防護(hù))

對(duì)第一級(jí)邊坡施加錨桿+掛網(wǎng)防護(hù)后，安全系數(shù)及總位移云圖如圖2所示，安全系數(shù)為1.731，滿足歐標(biāo)要求的暴雨地震工況下安全系數(shù)大于1.15的要求，安全系數(shù)較未施加防護(hù)時(shí)提高56.7%。從位移云圖可以看出施加防護(hù)后邊坡最危險(xiǎn)區(qū)域仍為坡頂，但邊坡滑裂面明顯下移，可見錨桿對(duì)邊坡穩(wěn)定起到了顯著的作用。

圖2 第一級(jí)邊坡開挖安全系數(shù)及位移云圖(施加錨桿掛網(wǎng)防護(hù))

2.2 開挖階段二的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)

第二級(jí)邊坡開挖后，僅對(duì)上級(jí)邊坡施加錨桿防護(hù)，下面一級(jí)邊坡未施加任何防護(hù)時(shí)安全系數(shù)及總位移云圖如圖3所示，安全系數(shù)為1.211，從位移云圖可以看出兩級(jí)邊坡開挖后僅對(duì)上級(jí)邊坡施加錨桿防護(hù)，邊坡最危險(xiǎn)滑裂面會(huì)通過(guò)下級(jí)邊坡坡面。

圖3 第二級(jí)邊坡開挖安全系數(shù)及位移云圖(未施加防護(hù))

第二級(jí)邊坡開挖后，對(duì)兩級(jí)邊坡均施加錨桿防護(hù)，安全系數(shù)及總位移云圖如圖4所示，安全系數(shù)為1.347，較下級(jí)邊坡未施加防護(hù)時(shí)提高11.2%，從位移云圖可以看出兩級(jí)邊坡均施加錨桿掛網(wǎng)防護(hù)后，邊坡最危險(xiǎn)滑裂面向土體內(nèi)部移動(dòng)。

圖4 第二級(jí)邊坡開挖安全系數(shù)及位移云圖(施加錨桿掛網(wǎng)防護(hù))

通過(guò)PLAXIS建模分析結(jié)果可知，用錨桿+掛網(wǎng)作為邊坡防護(hù)措施提高邊坡的穩(wěn)定性是有效的，可以作為路塹邊坡防護(hù)措施使用。

3 施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

正式施工前，為了獲得足夠的強(qiáng)度和施工和易性，現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行試驗(yàn)確定水泥砂漿的最佳配合比。水泥砂漿注漿強(qiáng)度要求：3 d強(qiáng)度，8 MPa；28 d強(qiáng)度，20 MPa。

取全部錨桿數(shù)量的5%進(jìn)行抗拔測(cè)試，錨桿系統(tǒng)抗拔測(cè)試需要使用ISRM認(rèn)可的方法，確保錨桿體系的抗拔強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。

根據(jù)設(shè)計(jì)的錨桿長(zhǎng)度進(jìn)行鉆孔，孔徑比錨桿直徑大10 mm，鉆孔深度、位置偏差滿足規(guī)范EN 1537：2013要求，實(shí)際鉆孔深度比設(shè)計(jì)孔深大0.2 m，孔位誤差不得超過(guò)±7.5 cm，軸線偏差不超過(guò)2°[6]。

鉆孔結(jié)束后用空氣壓縮機(jī)清除鉆孔內(nèi)沉淀物、殘?jiān)Ｈ缓笥米{管從鉆孔底部向上注滿水泥砂漿，在鉆孔注漿過(guò)程中注漿管應(yīng)保持埋入砂漿中以排出鉆孔內(nèi)空氣。

注漿結(jié)束后立即將SN25錨桿插入鉆孔內(nèi)。

鍍鋅鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)與固定：注漿結(jié)束7 d后在坡面上鋪上鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)緊貼坡面，邊坡頂部用Φ14鋼釬固定鐵絲網(wǎng)，底部懸掛混凝土圓柱塊作為壓重固定鋼絲網(wǎng)。坡面上利用錨桿墊板和螺栓將鋼絲網(wǎng)與錨桿連成一體共同受力。

4 問(wèn)題分析

(1)錨桿掛網(wǎng)施工后未及時(shí)跟進(jìn)植草綠化，由于邊坡多為復(fù)理石地層，結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育，在風(fēng)化作用和降雨作用下，容易發(fā)生掉塊、碎落現(xiàn)象，造成局部區(qū)域錨桿與邊坡脫空，出現(xiàn)淺表層不穩(wěn)定的問(wèn)題，造成防護(hù)網(wǎng)無(wú)法與邊坡表面很好耦合，長(zhǎng)期效應(yīng)下，防護(hù)網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)大肚鼓包現(xiàn)象，錨桿錨頭會(huì)出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，失去了應(yīng)有的防護(hù)效能。

(2)錨桿掛網(wǎng)防護(hù)在邊坡防護(hù)施工過(guò)程中常見的另外一種問(wèn)題是局部楔形體下滑。該兩處邊坡最下面一級(jí)邊坡均設(shè)計(jì)為重力式擋墻，上面邊坡均為錨桿掛網(wǎng)防護(hù)，發(fā)生楔形體下滑主要原因?yàn)檫吰麻_挖后長(zhǎng)時(shí)間放置，沒(méi)有及時(shí)施做重力式擋墻，邊坡局部楔形體區(qū)域下部失去支撐，進(jìn)而造成下滑。

針對(duì)以上問(wèn)題可通過(guò)如下措施解決：(1)施加錨桿掛網(wǎng)防護(hù)后及時(shí)進(jìn)行植草綠化，嚴(yán)格控施工工序，避免復(fù)理石邊坡長(zhǎng)時(shí)間暴露；(2)選用空隙更小的防護(hù)網(wǎng)；(3)下級(jí)邊坡開挖后避免長(zhǎng)時(shí)間放置，及時(shí)施做下級(jí)邊坡防護(hù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)PLAXIS軟件分析錨桿掛網(wǎng)防護(hù)前后邊坡的穩(wěn)定性可知，將錨桿掛網(wǎng)用于復(fù)理石地區(qū)路塹邊坡防護(hù)是可行的，整體穩(wěn)定性沒(méi)有問(wèn)題。但施工過(guò)程中如果工序控制不當(dāng)，可能會(huì)造成邊坡局部區(qū)域錨桿與邊坡脫空，防護(hù)效果減弱，或者局部楔形體下滑的現(xiàn)象，為了更好地發(fā)揮錨桿掛網(wǎng)的防護(hù)優(yōu)勢(shì)，需要從施工工序上進(jìn)行嚴(yán)格控制，合理安排施工作業(yè)。