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摘要：随着我国基础设施建设的不断深入，所面对的复杂工况也较为显著。尤其是在高速公路建设中边坡的安全与防护更是必不可少。然而，从实践的角度来看，高速公路边坡防护的效果一直是困扰施工方的一个难题，尤其是在高填方且临近地方设施的情况下更是如此。故而，采用加筋挡土墙的方式对相关系统进行构建，有助于增加施工的遵从性，并切实提高其工程质量。本文以具体的工程施工为基本案例，在结合前人研究经验的同时总结公路边坡防护的经验及其风险，并就具体的加筋挡土墙施工控制及规避手段分析其中的关键环节与施工质量保障，希望通过本文的研究能够为今后的相关施工提供必要的理论基础与实践指导。
关键词：高速公路；边坡防护；加筋挡土墙；关键环节；
一、引言
随着我国公路建设的不断深入，高速公路施工已经成为一种常见方式。然而，在高速公路的整体施工模式中，除了技术较为复杂、成本较高之外还存在着较大的安全风险隐患，其中边坡的不遵从及其坍塌是较为常见的一种。针对上述问题，国内外专家学者开展了广泛的研究与论证，就其根本大致可以分为如下三个主要方面：第一，从产生原因的角度对边坡不遵从的形成及具体风险隐患进行分析。如韩莉（2015）在其文章中指出“边坡不遵从的产生可以分为自然因素与人为因素两种，其中首位的自然因素主要是指高速公路边坡施工位点的地质条件、水文条件等客观因素；所谓的人为因素主要是指在施工过程中所产生的支护体系不完善、施工管理不到位、施工环节不科学等不遵从现象”而其产生的风险也主要表现在经济、安全、寿命以及施工周期等几个方面；第二，从危害的风险分析角度开展必要的研究。如金生斌（2016）在其文章中指出“高速公路边坡病害所产生的原因是一个系统工程，其在施工过程以及后续的运维中具有较为明显的指标参数变化。在此种模式下形成有效的风险评估机制对相关高速公路边坡病害的避免及其预判具有积极价值。在实际的施工过程中要根据实时位点动向数据搜集体系的建立而形成规范性效应，对相关支护体系的建设作出应用的贡献”；第三，针对高速公路边坡病害治理与控制的手段、技术及方法进行探究。如刘士海（2015）在其文章中指出：“建立实时监控系统，并配合完善的挡土墙体系能够有效的避免高速公路边坡病害现象产生，并对后续的高速公路运维提供帮助”。
从上述的研究现状中我们不难看出，基于挡土墙施工模式来规避高速公路边坡病害可能产生的危害与风险具有积极意义，本文也将以具体的工程案例来分析此种控制措施的具体施工细节及其注意事项希望能够为后续的体系应用与落实提供必要依据。
二、工程概况
济南至广州国家高速公路平远至兴宁第一合同段，桩号范围为K1575+460～K1592+050，全长16.59Km，沿途经八尺、河头、中行等镇。本合同段共有3处加筋挡土墙，K1575+607～K1575+680、K1575+680～K1575+730、K1575+885～K1575+925，长度合计163m，设计施工周期为2013年12月到2014年3月。
三、高速公路边坡病害风险分析
3.1高速公路边坡病害分类及其风险
高速公路边坡的病害可以分为以下五种类型：崩塌、滑坡、冲刷、剥落、泥石流。
崩塌：所谓崩塌是整体岩土块脱离母体突然从较陡的斜坡上崩落下来，并顺斜坡猛烈翻转、跳跃，最后堆落在山脚。它具有突发性，危害大的特点。
滑坡：滑坡是斜坡的部分岩土体受重力作用沿着一定的软弱面（带）脱离母体（山体）做整体性下滑的运动。
冲刷：公路中有坡面冲刷和坡脚冲刷两种形式。由于早期修建的道路是依水而行所修建的，这部分道路坡脚的临时防护经过长时间的水流冲刷、侵蚀、掏空，造成路基坍塌，危及路面的安全。而新建的道路中，对部分的挖方坡面未做处理，这些坡面主要以残积层为主，在高温多雨的条件下，坡面风化迅速，这种残积层以砂砾为主，以黏土胶结，抗水性能差，抗冲刷能力弱。
剥落：剥落是指边坡表土层或风化岩表面，在大气的干湿或冷热的循环作用下，表面发生胀缩现象，使零碎薄层成片状从边坡上剥落下来，而且老的脱落后，新的又不断产生。
泥石流：水流冲刷山坡滑落物质而形成。此种类型并不属于公路边坡施工可以进行有效防控的范围，故而不与讨论。
3.2高速公路边坡病害分析方法
从实际的工程实践角度来看，我们可以通过主观观察、事故树分析、层次分析、模糊评价以及蒙特卡洛模拟等五种方法来对高速公路边坡病害行为进行分析及预判。其中主观观察及层次分析是两种较为常见的方式。
在主观观察中，主要采取邀请专业里相关的有经验的工程专家们在一起，针对风险问题发表自己的看法，进行评估与打分。其操作相对简单，并且有益于专家们进行意见交换，通过相互讨论，减少个人意见的缺陷；由于讨论的对象与目标都较为集中，在进行风险分析与评估方面很有效率，能够提供一定有权威性的分析结论与看法，从而缩短了风险管理的时间。且同时存在评价难度低，现场应用效果较好等特征。
在层次分析中，主要采用一系列系统的分析方法将复杂的系统分解单独的组成因素，按支配原则将这些因素进行分类，从而形成了一定的阶梯状层次结构，并采用两因素间相互进行比较分析的方式，确定了每一个层次水平中各因素的相对重要度即权重，之后在阶梯状的层次结构中进行组合，并进行一致性检验，以得到各个风险因子相对目标重要度的总顺序，解决了大量的无法完全用定量分析的复杂性问题，推动了风险分析研究的进展。此种模式从根本上解决了塌方评价与管理过程中的人为扰动，并解决了相关指标量化的问题，在数据模拟计算的基础上对边坡塌方管理提出指导性意见。与其他数理统计类评价方式类似，此种模式存在应用难度较高，现场解读性不好等应用难点。
四、加筋挡土墙在高速公路边坡治理中的应用
从上文的分析中，我们系统总结了高速公路边坡病害领域内的相关研究现状，并就其具体分类及研究方式的特征进行了梳理。然而，一切的研究内容均指向均需要表达到如何建立塌方风险控制机制与技术层面。从研究现状中我们不难看出，加筋挡土墙施工是一种有效的模式，尤其是在大型、超高高速公路边坡施工中更是如此。基于上述因素，本文以具体的工程案例为蓝本，探究其中加筋挡土墙的具体施工细节与要点，旨在为后续的相关施工及类似工程建设提供帮助。
4.1 加筋挡土墙施工环节及要点
利用加筋挡土墙施工方式对高速公路边坡病害能够形成有效规避。故而在实际的施工中得到了广泛的应用。从实施策略的角度上来看，其大致可以分为如下几个环节：
4.1.1 面板预制
本合同段加筋挡土墙预制场地设在K1575+930主线路基右侧。面板分为A、B两种，面板A宽度99.4cm，厚度60cm，高度47cm，主要用于挡墙中间位置；面板B宽度49.4cm，厚度60cm，高度50cm，主要用于挡墙两侧。面板采用C25砼面板，空心面板混泥土厚度为2*10cm（即朝土向和背土向混泥土厚度均为10cm）。钢筋均为R235Φ8，具体结构尺寸见下图（图1）。
4.1.2 基础施工
加筋挡土墙基坑采用换填石灰碎石土处理，对基础底面的地基进行承载力检测，承载力满足设计要求后方可进行基础施工。基础垫层为C15混凝土，15cm厚210cm宽，两侧各宽出基础15cm；基础分为三级，第一级宽180cm，第二级宽120cm，第三级宽30cm，第一级比第二级两侧各宽出30cm，第三级外侧与第二级外侧对齐，采用现浇C20混凝土浇筑，一、二级基础厚度均为60cm，第三级厚度为30cm；具体形状如下图所示。待强度达到设计要求后，方可砌筑墙面板（如图2）。
4.1.3 面板安装
挡墙约10m分段，并在分段处设一道2cm沉降缝，沉降缝内填塞沥青棉絮，在道路平面线性变化较大及地形突变处，挡墙分段可适当减小。挡土墙以3m高分一级，相邻两级墙面板进行错台处理。错台方式如下图（图3）所示：
面板安装时，基础用低强度砂浆砌筑找平，同层相临面板水平误差控制在8mm以内，轴线偏差为每20延米不超过10mm，面板缝宽10mm，不得在未完成填土作业的面板上安装上一层面板，砌筑时不能用坚硬石子及铁片支垫，以免造成应力集中，损坏面板。每一层安装时用垂球、挂线核对，每三层面板安装完毕及时测量标高和轴线，水平、垂直误差及时逐层调整，不得将误差积累后再进行调整。
顶层墙面板安装后，所形成纵向高低不平，用砂浆找平，严格控制设计标高。
4.1.4 土工格栅安装
土工格栅采用双向钢塑土工格栅，拉紧后用U型钉固定，U型钉采用Φ6钢筋制作，正方形布置，间距为2m*2m。格栅安装间距级长度见下图（图4）：
图4墙后格栅施工设计图
主受力格栅从面板预留孔中穿过，加筋墙面板中格栅的回叠部分不小于140cm，呈U型布置，待格栅安装完毕后，对预制空心面板进行回填，除每层最上一排面板回填粘性土夯实外，其余均回填M5水泥砂浆。当格栅间距为50cm时，则所有格栅均为主受力格栅；当格栅间距为25cm时，则每层主受力格栅下增设一层回折格栅，回折长度大于200cm。具体情况见“格栅安装示意图”格栅需拉紧，不得与硬质棱角直接接触，布置方向与墙面基本垂直。与构造物相接处布置方向与墙面垂直有困难处，将不能垂直布设的土工格栅逐渐斜放。土工格栅拉紧定位后，用少量填料覆盖，使之固定。
4.1.5填料施工
填料前对基底进行夯实，夯实后铺设一层30cm厚的级配碎石，级配碎石宽度为15m，级配碎石铺设完毕后即可进行土方填筑。在面板朝土侧铺设30cm排水层。
填料时，卸料机具与面板距离不得小于1.5m，机具不能在未覆盖填料的土工格栅上行驶，并不得扰动下层土工格栅，填料严禁掺杂有机料及生活垃圾，填料采用机械摊铺，摊铺机械距面板不应小于1.5m，机械运行方向应与土工格栅垂直，并不得在未覆盖填料的土工格栅上行驶或停车；距面板1.5m范围内，用人工摊铺。填料分层压实，压实顺序先从土工格栅中部开始，逐步碾压至土工格栅尾部，再碾压靠近面板部位，压实机械与面板距离不得小于1.0米，在此范围内优先选用透水性良好的填料，用小型压路机轻压或用人工夯实，严禁使用大、中型压实机械。
4.1.6 填料的压实度
填料摊铺整平后，用小型压路机或人工夯实，碾压时先轻后重，不得在未经压实的填料上调头和急刹车，距面板1.0m范围以外，槽底面以下0-80cm，压实大于96%以上；80-150cm以下，压实度大于95%以上，150cm以下压实度大于93%，距面板1.0m范围以内，整个墙高范围内压实度大于90%，压实度满足设计要求。
五、工程质量保障意见
为了进一步确保工程质量及其对于高速公路边坡的支护力度，实际工程在推进的过程中从如下三个方面构建了要的质量监管与保障体系：
第一，形成科学的管理制度。项目部设置由专业技术人员组成的质检室，由总工程师领导，直接对项目经理负责；各分队设置质检组，由质检室领导，对施工分队长负责；生产班组设质检员，由质检组领导，对班组长负责；质检组和质检员负责日常施工的质量控制和检测，指导、监督施工人员严格按技术规范、施工图设计和操作规程施工，以确保工程质量目标的实现。最终形成包括技术管理、质量检验、奖惩绩效在内的综合制度体系。
第二，建立预控及动态监管体系。工程开工前，对总体工程进行质量策划及质量计划，对关键工序、重点及难点进行预控。做好技术交底工作，使操作人员明确施工方法、操作要点和质量标准要求。经检验或试验不合格的产品，按我公司ISO9001的《不合格品控制程序》的规定进行处置并进行跟踪验证。
第三，形成严格的报检程序。每一道工序施工前，都必须对上一道工序进行报检，待检测合格及监理工程师同意后，方可进行下一道工序施工。
六、总结
高速公路边坡病害是公路病害的主要表现手段，也是其后续维养过程中的重点。为了从根本上避免高速公路边坡病害的产生，广泛的应用加筋挡土墙方式是一种可行途径。本文以此为基础，针对具体的案例，在分析其风险来源及评价方式的基础上，对该技术层面下的具体施工环节与要点进行梳理。希望通过本文的研究能够为今后的相关施工提供指导性意见。
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论文作者:王海龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：挡土墙论文; 格栅论文; 高速公路论文; 面板论文; 病害论文; 土工论文; 填料论文; 《基层建设》2017年第7期论文;