周家文，余建荣

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)

国内路基边坡除坡率较缓，可以直接采用植草防护外，其它边坡多采用混凝土骨架防护，防护使用效果较好。但是对于环保景观要求较高的国家，规范标准不允许将大量混凝土应用于路基边坡防护中。但作为公路建设项目，征地费用较高，为了减少占地，边坡不可能无条件放缓到稳定状态，因而防护措施不可或缺。作为混凝土骨架防护的替代措施，在黑山南北高速项目路基边坡防护中大量采用了锚杆+挂网的防护形式，该种防护措可以极大减少圬工使用量，经后期喷薄植草后景观绿化效果较好，环境效益较高。郑三省，张自康，易亚平等研究了锚杆挂网喷混凝土、锚杆挂网喷播植草在边坡防护中的应用[2-4]，罗雪贵，武富强，杨嘉凯等研究了预应力锚索+系统挂网锚杆在人工高边坡支护中的应用[5]。结合黑山南北高速在建项目分析锚杆挂网的防护效果及施工过程中应注意的问题。

1 工程概况

黑山南北高速公路是中国—中东欧合作的具体实践，是“一带一路”倡议落地的重要项目，其中Smokovac-Matesevo段先行实施，路线长度约41 km。黑山南北高速公路Smokovac-Matesevo段共分为4个标段，一二标为灰岩区，三四标为复理石地层，岩性主要为砂泥岩互层、泥灰岩等，以某一段复理石边坡的防护为例进行阐述。

黑山南北高速公路RK29+630～RK29+695段右幅右侧为两级路堑边坡，边坡上部为残积覆盖层，厚度约2 m，其下为砂岩，页岩互层。第一级边坡坡率3∶2(6 m)，第二级坡率1∶1，一坡到顶。均采用锚杆+挂网防护，锚杆6 m长SN25锚杆，2×2梅花形布置，锚杆设计指标规格见表1、表2，挂网为双层镀锌网，第一层为八边形钢丝网(80 mm×100 mm，钢丝直径3 mm)，第二层为正方形钢丝绳(200 mm×200 mm，钢丝绳直径8 mm)。

表1 SN25锚杆规格

表2 锚杆设计指标

2 稳定性分析

采用PLAXIS软件进行计算分析，PLAXIS软件是一个专门用于各种岩土工程问题中变形和稳定性分析的二维有限元计算程序。可以用该软件分析边坡分阶段开挖的边坡稳定性，其是基于岩土参数的折减直到边坡土体发生破坏。安全系数定义为岩土的强度参数值与达到极限状态时强度参数值的比值，计算如下

为简化分析，以下计算均是在施加暴雨及地震荷载之后进行的，暴雨工况下P(残积覆盖层)，F(泥灰土、粘土石)层岩土参数内摩擦角和粘聚力均按正常工况下80%考虑。正常工况下各层岩土参数值见表3，计算地质断面图如图1所示。

表3 岩土参数值

2.1 开挖阶段一的边坡稳定安全系数

第一级边坡开挖后未施加任何防护时安全系数及总位移云图如图1所示，安全系数为1.105，小于欧标要求的暴雨地震工况下安全系数大于1.15的要求，因而需要对边坡采取防护措施，从位移云图可以看出第一级边坡开挖后最危险区域为坡顶位置。

图1 第一级边坡开挖安全系数及位移云图(未施加防护)

对第一级边坡施加锚杆+挂网防护后，安全系数及总位移云图如图2所示，安全系数为1.731，满足欧标要求的暴雨地震工况下安全系数大于1.15的要求，安全系数较未施加防护时提高56.7%。从位移云图可以看出施加防护后边坡最危险区域仍为坡顶，但边坡滑裂面明显下移，可见锚杆对边坡稳定起到了显著的作用。

图2 第一级边坡开挖安全系数及位移云图(施加锚杆挂网防护)

2.2 开挖阶段二的边坡稳定安全系数

第二级边坡开挖后，仅对上级边坡施加锚杆防护，下面一级边坡未施加任何防护时安全系数及总位移云图如图3所示，安全系数为1.211，从位移云图可以看出两级边坡开挖后仅对上级边坡施加锚杆防护，边坡最危险滑裂面会通过下级边坡坡面。

图3 第二级边坡开挖安全系数及位移云图(未施加防护)

第二级边坡开挖后，对两级边坡均施加锚杆防护，安全系数及总位移云图如图4所示，安全系数为1.347，较下级边坡未施加防护时提高11.2%，从位移云图可以看出两级边坡均施加锚杆挂网防护后，边坡最危险滑裂面向土体内部移动。

图4 第二级边坡开挖安全系数及位移云图(施加锚杆挂网防护)

通过PLAXIS建模分析结果可知，用锚杆+挂网作为边坡防护措施提高边坡的稳定性是有效的，可以作为路堑边坡防护措施使用。

3 施工工艺及质量控制要点

正式施工前，为了获得足够的强度和施工和易性，现场需要进行试验确定水泥砂浆的最佳配合比。水泥砂浆注浆强度要求：3 d强度，8 MPa；28 d强度，20 MPa。

取全部锚杆数量的5%进行抗拔测试，锚杆系统抗拔测试需要使用ISRM认可的方法，确保锚杆体系的抗拔强度大于设计抗拉强度。

根据设计的锚杆长度进行钻孔，孔径比锚杆直径大10 mm，钻孔深度、位置偏差满足规范EN 1537：2013要求，实际钻孔深度比设计孔深大0.2 m，孔位误差不得超过±7.5 cm，轴线偏差不超过2°[6]。

钻孔结束后用空气压缩机清除钻孔内沉淀物、残渣。然后用注浆管从钻孔底部向上注满水泥砂浆，在钻孔注浆过程中注浆管应保持埋入砂浆中以排出钻孔内空气。

注浆结束后立即将SN25锚杆插入钻孔内。

镀锌钢丝网铺设与固定：注浆结束7 d后在坡面上铺上钢丝网，钢丝网紧贴坡面，边坡顶部用Φ14钢钎固定铁丝网，底部悬挂混凝土圆柱块作为压重固定钢丝网。坡面上利用锚杆垫板和螺栓将钢丝网与锚杆连成一体共同受力。

4 问题分析

(1)锚杆挂网施工后未及时跟进植草绿化，由于边坡多为复理石地层，结构裂隙发育，在风化作用和降雨作用下，容易发生掉块、碎落现象，造成局部区域锚杆与边坡脱空，出现浅表层不稳定的问题，造成防护网无法与边坡表面很好耦合，长期效应下，防护网会出现大肚鼓包现象，锚杆锚头会出现脱空现象，失去了应有的防护效能。

(2)锚杆挂网防护在边坡防护施工过程中常见的另外一种问题是局部楔形体下滑。该两处边坡最下面一级边坡均设计为重力式挡墙，上面边坡均为锚杆挂网防护，发生楔形体下滑主要原因为边坡开挖后长时间放置，没有及时施做重力式挡墙，边坡局部楔形体区域下部失去支撑，进而造成下滑。

针对以上问题可通过如下措施解决：(1)施加锚杆挂网防护后及时进行植草绿化，严格控施工工序，避免复理石边坡长时间暴露；(2)选用空隙更小的防护网；(3)下级边坡开挖后避免长时间放置，及时施做下级边坡防护。

5 结 语

通过PLAXIS软件分析锚杆挂网防护前后边坡的稳定性可知，将锚杆挂网用于复理石地区路堑边坡防护是可行的，整体稳定性没有问题。但施工过程中如果工序控制不当，可能会造成边坡局部区域锚杆与边坡脱空，防护效果减弱，或者局部楔形体下滑的现象，为了更好地发挥锚杆挂网的防护优势，需要从施工工序上进行严格控制，合理安排施工作业。