摘要：針對高速公路工程中軟巖邊坡穩(wěn)定性較差的問題，開展關(guān)于軟巖邊坡支護施工技術(shù)的研究。采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)作為主要的支護措施，以提高邊坡的穩(wěn)定性。在具體施工方面，首先進行邊坡支護施工準備工作，包括孔位的放線等操作。然后根據(jù)施工規(guī)程，進行土釘?shù)闹谱骱妥{操作，以增加土釘與軟巖邊坡之間的牽引力和摩擦力。最后進行混凝土噴射施工，進一步加固邊坡，并進行養(yǎng)護工作，以確保其穩(wěn)定性和持久性。并將這一技術(shù)應用于某高速公路工程的軟巖邊坡支護中，驗證了在天然工況和降雨工況下，邊坡各個位置的穩(wěn)定性系數(shù)均符合規(guī)定要求。

關(guān)鍵詞：高速公路；邊坡；支護；軟巖；工程；施工

中圖分類號：U416.1+4 """""""""文獻標識碼：A """""""""""""""文章編號：

Construction Technology of Soil Nailing Wall Support for Soft Rock Slopes in Expressway Engineering

SUN Zongbo

（Fengxian Shuntong Traffic Integrated Services Co.， Ltd.，Xuzhou Jiangsu 221700，China）

Abstract： Aiming at the problem of poor stability of soft rock slope in expressway engineering， the research on soft rock slope supporting construction technology is carried out. Soil nailing wall supporting structure is used as the main supporting measure to improve the stability of slope. In the aspect of concrete construction， the preparation work of slope support construction is carried out first， including the operation of hole setting. Then， according to the construction rules， soil nails are made and grouting operation is carried out to increase the traction force and friction between soil nails and soft rock slope. Finally， concrete spray construction is carried out to further strengthen the slope， and maintenance work is carried out to ensure its stability and durability. The technique is applied to the soft rock slope support of a highway project， and it is verified that the stability coefficients of each position of the slope meet the requirements under natural conditions and rainfall conditions.

Keywords： expressway; side slope; support; soft rock; engineering; construction

0 引言

在軟巖地區(qū)進行高速公路工程建設時，軟巖邊坡的穩(wěn)定性問題常常成為施工過程中的一大挑戰(zhàn)，直接關(guān)系到施工的安全性和可靠性。軟巖邊坡的不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為土體容易滑動、坍塌或產(chǎn)生變形等問題，給工程施工帶來了很大的困擾[1]。為了解決這一問題，針對軟巖邊坡開展了土釘墻支護施工技術(shù)的研究。土釘墻支護作為一種有效的支護結(jié)構(gòu)，通過在軟巖邊坡上安裝土釘，并利用土釘與軟巖之間的相互作用力，增加邊坡的強度和穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的支護方式相比，土釘墻支護具備施工方便、成本低廉、效果顯著等優(yōu)勢，取得了良好的效果[2]。本文根據(jù)邊坡的情況設計出合理的土釘墻支護方案，解決軟巖邊坡在施工過程中遇到的穩(wěn)定性問題，提高施工過程的安全性和可靠性。

1 工程概況

在開展此次研究前，對依托高速公路工程項目所在軟巖邊坡及周圍基本概況進行勘測。此次研究的工程實例名稱為“金陽高速公路軟巖邊坡支護工程”，該工程位于金陽河畔，所在邊坡位于中、低丘陵地帶，防護工程的位置主要集中在邊坡的中部和上部，金陽河從這里流過，河曲在斜坡的西面向東彎曲，長度約為24 m，斜坡的斜角約40°?？辈閰^(qū)的最低水位在涇洋河附近，其最高水位約403.8 m，該高速公路工程軟巖邊坡簡化后的2D斷面如圖1所示。

采用鉆探的方式[3]，得出該區(qū)域地層巖性大部分為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組基巖，以塊狀紫色泥巖為主，除此之外，該施工區(qū)域其他地層巖體記錄如表1所示。

斜坡的平面布置形式為“口袋”型，為連續(xù)的高陡型斜坡。該邊坡的坡面方位角為228°、寬220 m、高170 m。斜坡的前側(cè)斜坡為75°～80°，中間斜坡為50°～60°，后側(cè)斜坡為40°，斜坡的最大變形厚度為36 m，斜坡的體積約28萬m3，斜坡的整體特征是一種軟巖蠕滑-拉裂的中型滑坡，其后側(cè)為蠕滑-拉裂類型，張開裂紋多。斜坡南側(cè)和北側(cè)的斷層呈雁列型[4]。斜坡前緣具有拖曳型滑坡體失穩(wěn)的特點，且已經(jīng)出現(xiàn)了多次小規(guī)模崩塌，在斜坡上形成了多條環(huán)狀裂隙。

2 軟巖邊坡支護施工技術(shù)

綜合上述工程概況信息和巖層情況，并根據(jù)軟巖邊坡特點和地質(zhì)環(huán)境，選擇土釘墻作為支護措施，其具有以下合理性和有效性[5]。

1） 邊坡的特點：由于斜坡高且坡度陡，存在較大的自然失穩(wěn)風險，容易發(fā)生滑坡或拉裂等地質(zhì)災害[6]。土釘墻能夠增加邊坡的整體穩(wěn)定性和抗滑能力，有效防止邊坡的進一步滑動和破壞。

2） 軟巖地層：軟巖邊坡的主要巖層為泥巖，具有較低的強度和較大的變形能力。土釘墻可以通過鋼筋土釘和注漿操作增加土釘與軟巖之間的粘結(jié)力，提高其抗拉和抗剪強度，增強邊坡的整體穩(wěn)定性[7]。

3） 環(huán)境影響：軟巖邊坡位于金陽河河曲附近，可能受到河流水位變化和水力作用的影響。土釘墻作為柔性的支護結(jié)構(gòu)，能夠適應邊坡的變形和水力力學作用，避免對邊坡結(jié)構(gòu)的不利影響。

通過對軟巖邊坡進行土釘墻的構(gòu)建和注漿加固，可以增加邊坡的穩(wěn)定性和抗滑能力，確保施工過程中和工程使用中的安全性，并減少地質(zhì)災害的風險。

2.1 土釘墻支護結(jié)構(gòu)

采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)作為其軟巖邊坡支護的主體結(jié)構(gòu)。在軟巖邊坡工程中，邊坡土體的滑動和變形是主要的穩(wěn)定性問題，因此需要土釘具備足夠的抗拉能力來抵抗施加在邊坡上的拉力[8]。R32型土釘?shù)闹睆綖?2 mm，粗細適中，既能提供足夠的抗拉能力，又能在邊坡鉆孔時形成合適的孔洞尺寸，方便施工操作。因此，選用R32型高強度、低合金鋼材作為土釘材料。

通過將邊坡的厚度與設計要求進行對比，確定合適的土釘長度。通常情況下，土釘?shù)拈L度會略大于邊坡的厚度。經(jīng)過測量，邊坡厚度為10 m，在確定土釘?shù)拈L度時，主要參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）第5.2.11條規(guī)定，土釘墻設計應滿足整體穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)定性要求。其中，土釘長度應穿過潛在滑裂面，并應進入穩(wěn)定土層的錨固長度≥潛在滑裂面深度的0.5倍，且≥600 mm。在施工前，根據(jù)詳細的工程地質(zhì)勘測結(jié)果，該邊坡主要由中風化泥巖組成，具有較高的強度和穩(wěn)定性。同時，邊坡的地下水位較低，不會對土釘?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。因此，可以在土釘長度設計中增加適當?shù)某鲩L度作為地下埋置部分。綜合考慮以上規(guī)范、勘測依據(jù)，增加了1.5 m～2 m的長度作為地下埋置部分。則土釘長度約為12 m～13 m左右，為便于操作，確定土釘長度為12 m。

以此土釘為基礎，制作土釘主體結(jié)構(gòu)[4]。圖2為土釘框架的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

鋼筋網(wǎng)片是由多個小規(guī)格土釘結(jié)構(gòu)組成，搭接時要求土釘長度≥300 mm。為了增強鋼筋網(wǎng)的效果，選擇直徑為φ10 mm的HRB335鋼筋，并以十字布筋的形式焊接到鋼筋網(wǎng)中。土釘墻的布置應按照15 m為1單元，在其構(gòu)造上設置伸縮縫。膨脹縫板采用2 cm厚的柏油板材，寬度設定為15 cm。在墻板上開設排水口，排水口采用梅花形狀排列，2個泄水孔之間的間隔設置為2.5 m，進口位置可設置無砂混凝土板反濾層，以避免雨水在降雨工況下流入。

2.2 邊坡支護施工與孔位放線

在施工準備階段，首先應利用堆砌的砂袋對斜坡底部進行回填，并從斜坡頂部往下刨平，徹底清除滑坡帶土壤。邊坡開挖和圍護應同時進行，并按階段進行。測量和放線施工需根據(jù)孔位設計要求進行，確保合理、準確地布置孔位，并將布置偏差控制在5 cm以內(nèi)。斜坡中部設有2個較大的平臺，頂部設有環(huán)形截水溝、平臺截水溝和急流槽。具體的支護方案包括：1個～2個高度為10.75 m的斜坡，3個高度為8 m的斜坡和1個高度為10 m的斜坡。土釘長度為9 m，用于第13至15級斜坡；土釘長度為12 m，用于第9至11級斜坡臺；錨管長度為24 m，用于第5至6級和第3至4級斜坡；15 m高的預應力錨索用于第2至3級坡面；30 m長的預應力錨索用于第1至11級坡面；24 m長的錨管用于第6至24級邊坡，并且在第2至3級中使用預應力為8 001 N的設計土釘、錨管和錨索夾角為25°。在平臺頂部安裝30 mm鋼管樁梁架，并在下一個平臺上安裝框架護坡。斜坡底部安裝2個臨時反壓土袋。在原有斜坡上，使用1個8 m高的1：1廢棄土袋進行修整。

2.3 土釘制作與注漿

土釘注漿的材料選用32.5級水泥，且將水灰比控制在0.45～0.55。采用沖擊式土釘機進行打樁。在施工過程中需要逐一檢查洞口和角度，對于不能滿足施工要求的材料應該更換。本項目選擇ZSNS型灌漿泵作為主要的注漿設備，并采用回填灌漿法。為了有效控制灌漿壓力，應將其控制在0.4 MPa～0.6 MPa。水灰比的標準應為0.4～0.45，以確保有效控制[9]。注漿前必須精確計算漿液的體積，并與實際使用量進行比較，確?？變?nèi)漿體充盈系數(shù)＞1。在注漿過程中，可采用鉆孔注漿或打入注漿的施工方式。使用鉆機和其他機械設備在土壤中鉆孔，然后在孔內(nèi)放入一根土釘（通常用HRB335加筋），再沿全長注入水泥漿。鋼管的中段和尾段開一個注漿孔，將其轉(zhuǎn)化為鋼花管，并直接注入土壤中，隨后注入水泥漿液，形成土釘。采用制作的鋼花管注漿土釘可直接插入土層，具有較高的抗拔力，特別適用于淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層、各種填土和砂土，有利于坡面的穩(wěn)定。

2.4 混凝土噴射施工與養(yǎng)護

鋼筋網(wǎng)的綁扎工作必須在灌漿完成后進行。在焊接過程中，應選擇適當?shù)匿摻畈⒋_保搭接的長度和間距符合施工要求。采用HPZU-5B型混凝土噴淋機作為主控機械，控制混凝土噴淋表面的厚度在8 cm以內(nèi)。粗集料的最大顆粒直徑lt;15 cm。水泥的水灰比不超過0.45。噴淋作業(yè)應分階段自下而上進行。噴淋完成后應立即進行噴灑。在7 d內(nèi)，要保持混凝土濕潤。在施工過程中，應盡量避免惡劣的氣象條件，以確保施工質(zhì)量。

針對高速公路工程軟巖邊坡支護的施工特點，需要進行日常養(yǎng)護，并采取以下措施：首先，坑口外側(cè)的地面堆積重量lt;10 kN/m2，并禁止貨車通行。其次，當邊坡出現(xiàn)局部突水時，應立即采取特殊止水劑，縮小突水區(qū)域，埋設導流管道，并對突水部位進行灌漿處理[10]。再次，對于存在偏移和下沉過大的區(qū)域，增加注漿量以控制偏移和沉降。最后，針對坑道底部的局部管涌或突涌問題，可采取黏土或水泥進行封堵，迅速控制突涌發(fā)展，在需要時利用現(xiàn)場土堆進行擠壓或鋪設木板，并使用鋼筋或其他密度較大的建材設備進行擠壓，防止突涌進一步惡化。根據(jù)具體情況采取相應措施。

3 施工效果分析

利用本文上述提出的施工技術(shù)對該高速公路工程軟巖邊坡進行支護施工。在支護工程施工完成后，進行了變形觀測、沉降觀測和應力觀測，結(jié)果見表2。

最大變形量的設計允許范圍為[-0.1 mm，0.1 mm]，最大沉降量的設計允許范圍為[-1 mm，1 mm]，最大應力值的設計允許范圍為[15 MPa，+∞]，分析表2可知，經(jīng)過支護工程施工后，各項指標均在設計允許范圍內(nèi)，其中，邊坡的變形量遠小于設計允許范圍，表明邊坡的穩(wěn)定性得到了有效保障，邊坡的沉降量也非常小，說明土釘墻支護結(jié)構(gòu)對于防止邊坡沉降起到了積極作用，應力觀測數(shù)據(jù)顯示，土釘與周圍土體之間的摩擦力較大，符合設計要求，能夠有效地支撐邊坡重量并防止其滑動。結(jié)果表明，采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)的防護工程有效，能夠提高高速公路工程中軟巖邊坡的穩(wěn)定性。

為了驗證施工技術(shù)的可行性，對施工后邊坡的穩(wěn)定性進行深入分析。在對邊坡穩(wěn)定性進行評價時，可將其穩(wěn)定情況劃分為4個等級，分別對應不同的穩(wěn)定性系數(shù)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)與對應等級劃分標準見表3。

表3中Fst為邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)。由于在該高速公路工程項目中，要求邊坡工程的安全等級為II級，因此Fst的取值應為1.30，在地震工況條件下Fst取值應為1.10。除此之外，根據(jù)高速公路路基設計要求，同時，對于自然條件下的一級公路路塹邊坡，其邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)Fst為1.20～1.30。所以，對于研究區(qū)域內(nèi)的邊坡來說，最后處理后的穩(wěn)定性系數(shù)必須滿足Fst＞1.30，以此才能夠確保高速公路工程項目的施工質(zhì)量以及施工安全性。其中，采用直線破裂面法計算穩(wěn)定性系數(shù)Fs的數(shù)值，計算公式如下：

（1）

式（1）中，T表示滑面上由滑體的重量產(chǎn)生的下滑力，kN，T’表示由土的抗剪強度產(chǎn)生的抗滑力，kN。結(jié)合上述公式，分別記錄軟巖邊坡在支護后滑動面整體和前緣在天然工況條件下和降雨工況條件下的穩(wěn)定性系數(shù)Fs，見表4。

對表4中記錄的數(shù)據(jù)進行分析得出，軟巖邊坡整體和前緣在天然工況條件下的穩(wěn)定性系數(shù)均高于降雨工況條件下的穩(wěn)定性系數(shù)，但保持在始終gt;1.40的水平。根據(jù)上述論述可知，該高速公路工程要求軟巖邊坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)應gt;1.30，而表4中記錄的數(shù)據(jù)充分滿足這一條件。因此，通過上述得出的結(jié)果可以證明，應用本文提出的施工技術(shù)后，可以有效促進高速公路工程軟巖邊坡穩(wěn)定性的提升，為工程整體施工的安全性提供保障條件。

4 結(jié)語

本研究針對高速公路工程軟巖邊坡的支護方案進行了探討和分析。通過深入了解軟巖邊坡的地質(zhì)條件、地層特征和工程要求，發(fā)現(xiàn)軟巖邊坡存在穩(wěn)定性差、易滑動、易裂縫等問題，這對高速公路工程的安全性和可靠性產(chǎn)生了負面影響。為了解決這些問題，選擇了土釘墻作為主要的支護結(jié)構(gòu)，并結(jié)合鋼筋土釘、注漿等加固措施，提高了邊坡的整體穩(wěn)定性和抗滑能力。但在實際應用中，具體的邊坡支護工程都有其獨特性和復雜性，需要根據(jù)具體地質(zhì)條件和工程要求進行詳細的設計和施工計劃，以確保支護方案成功實施。

參考文獻

[1]王志強，龍鄖鎧.抗滑樁幾何參數(shù)對含多層泥化夾層邊坡支護效果的影響分析[J].中國水運，2023（8）：158-160.

[2]周興龍，周麗紅.風化花崗巖地區(qū)山間小微沖溝部位土質(zhì)邊坡支護設計[J].土工基礎，2023，37（4）：635-639，645.

[3]嚴躍崗，袁朗冀，賈沼霖.兩河口水電站跨庫大橋邊坡支護腳手架施工計算[J].中國水能及電氣化，2023（8）：6-11.

[4]楊緯卿，程蕓，張雄云，等.基于FLAC3D的西南地區(qū)順層巖質(zhì)邊坡支護效果研究[J].安徽建筑，2023，30（8）：110-111，124.

[5]查俊，蔡軍，許勝才，等.基于FLAC～（3D）二次開發(fā)的連續(xù)強降雨工況路塹高邊坡支護效果研究[J].礦冶工程，2022，42（4）：25-29.

[6]唐川，朱殿芳，聶青，等.關(guān)于裝配式生態(tài)錨桿擋墻邊坡支護中施工技術(shù)要點及適用條件探討[J].四川建筑，2023，43（2）：242-243.

[7]張延飛，任建民，尹坤，等.西北地區(qū)哈密抽水蓄能電站隧洞洞口段邊坡支護效果及抗震分析[J].水電能源科學，2023，41（1）：112-115，206.

[8]王梅，夏健.紅黏土地層高填方邊坡支護設計方案選型探討——以云南省某輸變電工程為例[J].房地產(chǎn)世界，2022（23）：84-87.

[9]裴振偉，年廷凱，萬馳，等.基于BIM技術(shù)的邊坡支護結(jié)構(gòu)微型抗滑樁群設計方法[J].自然災害學報，2022，31（5）：193-201.

[10]潘超君.錨桿連梁技術(shù)在高陡巖質(zhì)邊坡支護與生態(tài)修復中的應用——以安徽省蕭縣露采邊坡支護與復綠工程為例[J].安徽地質(zhì)，2022，32（3）：244-249，260.