摘要：本文主要介绍笔者设计的“虹阳路、金湖路、清溪路道路改造工程可研、勘察、设计”中虹阳路HK0+100～HK0+160左侧边坡防护设计。拟建边坡高度在14～24m之间，呈“L”字型，坡度在35°～45°之间，长约60.0m，边坡防护面积约2121㎡，边坡分为两级，中间设置一道4.0m宽马道，第一级边坡坡率1:0.75，第二级边坡坡率1:1，边坡防护上部采用混凝土框架格构梁+锚杆（索）进行防护，混凝土框格内植草，下部采用浆砌片石挡墙护面。
关键词：道路改造；边坡防护设计；
一、工程概况
虹阳路HK0+100～HK0+160左侧现状山体侵入道路建设范围，需要对其进行削坡并对边坡进行防护。
二、工程地质
勘查区属丘陵区，山体最大高程约33m，虹阳路高程4.0-4.1m之间，山坡自然坡度一般20°～35°之间，具有下陡上缓的特征，该边坡高度在14～24m之间，坡度在35°～45°之间。
该边坡高度在14～24m之间，呈“L”字型，坡度在35°～45°之间，长约60.0m，原为采石场，为人工挖方形成的上高边坡。由于拟建虹阳路通过，故需要进行挖山处理，预计开挖坡比为1：0.5，坡高14~24m。
勘查区揭露的地层主要有第四系植物层（Q4pd）及花岗岩（γ）。分别描述如下：
（1）第四系植物层（Q4pd）
①植物层：灰褐色，砂土状，主要由花岗岩残积土组成，植被覆盖，夹杂大量植物根茎，层厚较薄，对边坡稳定性影响较小。
（2）花岗岩（γ）
②中风化花岗岩：黄褐色，灰白色，花岗结构，巨块状构造，岩石结构较强烈，岩体完整，岩芯多呈柱状，长柱状，一般节长15-25cm，RQD值为90，岩石质量等级为Ⅲ级，敲击声哑，敲击不易断。全场均有分布，勘探孔均有揭露，勘探期间未被揭穿。该层工程地质性质良好。
勘查区未发现断裂构造及褶皱构造，边坡基岩裸露，岩石节理裂隙较为发育，节理相互错切，产状各异，因所处部位不同，其发育程度各不相同，边坡区主要发育的节理裂隙特征详见表1：
以上资料均摘录自《珠海市虹阳路HK0+100~HK0+160左侧边坡工程地质勘察报告》（核工业衡阳第二地质工程勘察院）。
三、边坡稳定性评价
经现场调查分析与稳定性计算，边坡目前整体处于可能滑动状态，在遇强降雨及节理等其他作用下，有沿顺坡向节理面再次产生崩塌的可能；危及坡脚市政道路与人员的生命财产安全，因此，必须进行治理。
四、边坡防护设计
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），本边坡工程安全等级为二级，设计使用年限为50年。本次设计中，根据地质地形条件及道路用地情况，本次边坡分为两级，中间设置一道4.0m宽马道，第一级边坡坡率1:0.75，第二级边坡坡率1:1，边坡防护上部采用混凝土框架格构梁+锚杆（索）进行防护，混凝土框格内植草，下部采用浆砌片石挡墙护面。框架梁采用C30现浇混凝土，框格尺寸3.0×3.0，框架梁截面尺寸为40cm×40cm。锚杆采用Φ28螺纹钢筋，钢筋等级为HRB400，锚杆间距3.0m（水平）×3.0m（竖向），锚杆长度6.0和8.0m，设计抗拔力分别为90kN和120kN，锚索采用4根15.2钢绞线，设计抗拔力500kN，锁定力400kN，锚杆（索）倾角均为20°。
建立边坡截排水系统：通过坡顶截水沟、坡脚排水边沟等组成排水体系：
（1）坡顶截水沟：沿坡顶外3m设置，将坡顶以外水流截住，尽量减小对坡面的冲刷作用。
（2）坡脚排水沟：在坡脚处设置排水沟，用于收集截水沟及坡面排水，排水沟的水接入就近的市政排水体系。
五、土石方工程
（1）土石方开挖与边坡防护施工工序
本工程的施工工序应为：清表——爆破施工——第2级边坡爆破后面层清理——锚杆（索）施工——框格梁施工——第2级边坡施工完毕——第1级边坡施工完毕——施工第一级坡脚护面墙——坡面绿化。
土石方开挖进程须满足边坡防护的逆作法施工要求：自上往下开挖，一边开挖一边支护。每次土方开挖最大高度为10m，且当边坡防护工作完成后方可以进行下一次边坡的开挖和防护工作。
（2）山体开挖方法
本工程区域现状已有虹阳路，现有社会车辆、非机动车辆车辆通行，车流量较大，山体开挖根据实际情况，可采用人工开挖、机械开挖以及爆破开挖,为保证边坡开挖工程顺利、安全的实施，边坡开挖前应对各重要公共设施产权单位提前进行沟通，尽量实施改迁，不能改迁的应配合产权单位做好公共设施保护工作。开挖前应有进行专项爆破设计以及爆破工作施工组织设计，并报公安以及相关管理单位审批,其他爆破安全要求须满足《爆破安全规程》GB6722-2003。
六、边坡施工
（1）整体施工工序
总体施工工序主要为：开工准备→开挖修整坡面→从上而下施工锚杆（索）→施工框架格构梁→锚索张拉封锚→坡体下方修建挡墙墙体→修建排水体系→坡面绿化→检测→竣工验收。
（2）钢筋锚杆施工
钢筋的技术参数
1）钢筋材料：φ28钢筋；倾角：与水平面夹角为20°；孔径：110mm。
2）注浆方法：孔底注浆法；注浆压力：常压注浆；注浆材料：425#普硅水泥，水灰比为0.5。
施工要求
1）钢筋锚杆的制作
钢筋锚杆制作时应先除锈，按设计长度切割成段，需要焊接的，可采用双面搭接，焊接长度不少于8d。为使锚杆在锚孔中居中，钢筋每隔2.0米设一对中支架。
注浆管管头用胶带封闭，安设在对中支架的一侧，用细铁丝绑扎，管头用胶带封闭，且管头比锚端少50～100mm。
2）锚杆的施工
锚杆施工工艺流程见下图：
（1）放线定位：锚杆孔开钻就位水平误差不得超过±20mm，高程误差不得超过±20mm，钻孔倾角允许误差为±1.0°，方位允许误差±2.0°。
（2）钻孔：钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚杆施工不致于恶化边坡岩土体的工程力学性质和保证孔壁的粘结性能。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值，为确保锚杆孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径；为确保锚杆孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.5m以上。
（3）清孔：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。
（4）锚杆体制作：边坡支护部分锚杆杆体采用φ28螺纹钢筋（Ⅲ级）制作而成，沿锚杆轴线方向每隔2.0m设置一个对中器(定位支架)，以保证锚杆有足够地保护层。锚杆体尾端防腐采用刷漆、涂油等防腐措施处理。
（5）锚杆防腐：锚杆杆体应进行严格防腐处理。
（6）钻孔成孔：粘结式锚杆成孔直径不少于110mm，为保证成孔直径，施工采用的钻头不应少于110mm。
（7）钢筋焊接：钢筋焊接采用机械焊接法，锚杆杆体钢筋焊接方法和长度应符合规范要求。
（8）锚固注浆：注浆采用二次注浆。一次常压注浆作业从孔底开始，实际注浆量一般要大于理论的注浆量，或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。如一次注不满或注浆后产生浆液塌落，要补充二次注浆，直至注满为止。二次注浆压力不低于2.5MPa。注浆材料宜选用水灰比0.45～0.5的水泥浆。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时作好注浆记录。
（9）清洗：注浆施工完毕，不连续作业时，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。并向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管路中残留的全部水泥浆，直至基本干净。
（10）移位，重复上述步骤再进行下一根锚杆的施工。锚杆应根据相应的规范规程进行检测及抗拔试验。
（3）锚索施工
预应力锚索整体施工前应进行锚索基本试验，以检验锚索的极限抗拔力，检验根数不少于3根。锚索设计抗拔力不低于450kN。
锚索采用符合GB/T5224-2003要求的φ15.2mm、1860MPa高强度低松弛无粘结钢绞线。要求钢绞线应具有出厂合格证明，并按GB/T5224-2003的检验规则对其进行检验，检验合格后方可使用。
锚索自由段采用除锈、刷沥青船漆和沥青玻纤布缠裹二层进行防腐蚀处理，自由段套管两端100mm~200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定。锚固段水泥浆保护厚度不应小于50mm，锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，厚度不小于100mm，混凝土保护层厚度不小于50mm。
锚索孔径为150mm，入射角20°，钻孔角度允许偏差±30，采用风动潜孔钻造孔，孔深较锚索长0.5m。
锚索采用高强度，低松弛的4×7φ5（15.2）钢绞线制作，单束钢绞线极限强度标准值fptk=1860Mpa。
锚索注浆采用425号水泥水泥配制纯水泥浆，水灰比1：0.5，必须过称计量，准确配比。注浆采用孔底返浆工艺，注浆塑料管绑在锚索中，与锚索一同入孔，下端伸入孔底，从孔底向上返浆，将孔底的水或泥浆压出来，至孔口返出水泥浆液。当孔口返浆冒出后，约停3分钟，再次加大压力注浆至孔口第二次返浆为止。注浆压力为1.0Mpa，补浆加大压力为2.0Mpa。在注浆初凝后可进行二次注浆，二次注浆压力为2.0～2.5Mpa。
锚索张拉应在锚固体强度和框架梁混凝土强度达到90%以上时方可进行张拉，一般注浆15天后方可张拉。具体张拉时间应根据试块抗压结果确定。张拉力锁定力为400kN/根，分四次循环张拉，第一次为单根试张拉，张拉至20kN/根后夹住，然后4根同时张拉，第二、三次各130kN/根，剩下的第四次张拉完成，为防止框架开裂，采用循环张拉。张拉时每次稳定3～5分钟。如变形不收敛，应加大张拉10％的力继续张拉。
在张拉伸张稳定后，对空洞处注入水泥砂浆，锚具夹片注入防锈油后，切断外露钢绞线（锚盘外钢绞线长出5～10cm后剪断），封锚。
（4）框架梁施工
框架梁采用C30现浇混凝土，混凝土浇筑前，应按设计配合比做混凝土试块进行抗压强度试验，其强度满足规范要求后，方可按设计的配合比拌制混凝土进行浇筑。框格梁混凝土保护层厚度为50mm。
施工要保证框架顶面的平顺和美观，钢筋间距要满足设计要求，框架梁约30m左右设置一道伸缩缝，缝宽2cm，缝内用沥青木板或塑料泡沫填塞。
混凝土终凝2h后，喷水或覆盖塑料薄膜养护，养护时间不少于7天。
（5）护面墙施工
在第一级边坡坡脚处设置50cm厚的护面墙，护面墙采用M10浆砌MU30块石。护面墙在高出地面50cm处设置泄水孔。
（6）坡面绿化施工
框架梁内回填种植土，铺设草皮绿化，采用台湾草，草皮块厚度为20～30mm，草皮可切成长×宽为300×300mm大小方块。铺草皮护坡施工工序：铺草皮前轻振1～2次坡面，并洒水润湿坡面—准备草坪（注意防止草皮水分流失）—铺草皮（间铺法和条铺法）—前期养护（洒水养护不少于45d，定期进行病害虫防治、追肥，草种发芽后及时补播）。
七、质量检测
1、常规检测：施工用原材料、水泥、钢筋（锚杆）等须质量检测合格后方可使用；
2、锚杆基本试验：施工前进行锚杆极限抗拔试验，用以确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺；选择的试验段、杆体材料、锚杆参数和施工工艺必须与工程锚杆相同，且每类型锚杆试验数量不应少于3根；
3、锚杆抗拔力检验应在锚固体达到设计强度的90%后进行，试验数量为锚杆总数的5%～10%，且不少于5根；取样位置应具代表性，具体位置由监理、设计、施工、甲方在现场确定；
4、钢筋焊接接头检测。
八、边坡监测
为达到信息化施工、动态设计的目的，要求在施工期间进行边坡监测。并且为保证边坡的安全，要求设置永久观测点，定期观测边坡的变形。边坡监测应由业主委托有资质的监测单位编制监测方案，经设计、监理和业主等共同认可后实施。
本项目设置监测桩监测，主要监测边坡坡顶水平位移、地面沉降（垂直位移）、地表裂缝等，即利用已有固定点对各段边坡坡顶监测桩进行位移、高程的测量，以了解边坡变形的发展。本次在边坡顶部布设3个（Z1～Z3）监测桩，如发现变形连续增加应再加密；其中坡顶水平位移和垂直位移监测点布置于支护结构顶部或预计支护结构变形最大处，地表裂缝监测点布置于预计可能出现裂缝的坡顶处。
（1）、边坡监测桩的监测预警值及控制值边坡监测桩的监测预警值与控制值详见表3：
（2）监测频率
边坡监测:时间按30个月考虑，观测密度在施工期间要求不少于每周两次，当发现边坡出现变化时应加密监测，竣工后观测时间为24个月，竣工后6个月内要求每个月监测一次，之后时间每三个月监测一次。
（3）监测资料要求
观测资料要及时整理出累计变形量及沉降速率等，并绘制关系曲线图、关系展开曲线图。监测资料应齐全，监测资料应包括：监测基准点和监测点位置、编号、观测日期、本次位移值和累计位移值；根据监测资料应绘制变形量～时间曲线，每期监测报告上应有上述资料的数据及必要的文字说明。
九、边坡后期养护要求
边坡施工完成后，在运营期应定时对边坡进行养护，检查坡面绿化、坡面土体流失情况情况，及时清理截排水沟中的垃圾等，保证截排水沟的通畅。
十、结论与建议
本工程边坡分为两级，中间设置一道4.0m宽马道，第一级边坡坡率1:0.75，第二级边坡坡率1:1，上部采用混凝土框架格构梁+锚杆（索）进行防护，下部采用浆砌片石挡墙护面，很大程度上提高边坡的稳定性与可靠性，设计方案经济合理，施工工艺较成熟，至今已正常使用3年，运营质量完好，未出现任何质量问题，建议在以后边坡防护工程中加以推广和应用。
参考文献
1.《虹阳路、金湖路、清溪路道路改造工程可研、勘察、设计施工图》；
2.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；
3.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
4.《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22-2005）；
5.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
6.《公路路基设计规范》(JTGD30—2015)。
论文作者:刘红涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
标签：锚杆论文; 注浆论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 防护论文; 框架论文; 钻孔论文; 《防护工程》2018年第31期论文;