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摘要:本文主要介绍了土工格栅在某高速公路高边坡防护工程中的应用情况，并详细介绍了防护方案选择与施工措施，可为同类工程提供参考。
关键词:高速公路；边坡防护；土工格栅；坡面防护
引 言
某高速公路边坡高且陡， 最高高度达35m，边坡坡度一般在1∶0. 3左右，其岩性多为浅红色或红褐色的砂岩，主要由易于风化的薄层砂岩和页岩形成，节理裂隙均高度发育，存在危岩、崩塌，给公路安全带来了严重危害，必须采取有效的防护措施。
1防護方案的比较
为确保该高速公路运营的安全，本段在设计中针对崩塌、落石等工程隐患提出了以下几种防护方案，并对方案进行比较分析。
1. 1护面墙和上挡土墙
如果数十个边坡全部采用常规的防护方法，即护面墙和上挡土墙形式，不仅工程量很大，而且施工工期长。这些高边坡地段危岩分布高，若采用上挡土墙，势必砌得太高，不仅很难保证自身的稳定性，而且严重破坏了自然景观，从防护效果和景观两方面来看，这2种防护方法都不是理想的方案。
1. 2锚喷混凝土
锚喷混凝土主要能保护边坡岩体的风化剥蚀，以及防止小岩块和碎石的松动滚落，但对于防止危岩落石并不理想。这种方法还将导致高边坡寸草不生，严重破坏自然景观，而且造价较高，施工工期长，同时，若某点发生崩塌落石，可能引起大片挂网喷浆边坡的破坏，对落石防护效果不理想，所以这种防护方法也不是理想的方案。
1. 3土工格栅防护系统
土工格栅作为一种新兴的土工合成材料，特别是依靠其特有的孔眼对土的嵌固与咬合作用，使加筋效果更加明显。土工格栅具有高强度、低延伸率、与土咬合力强、耐久性好、不易蠕变等优点，是一种理想的加筋材料，在挡土墙中的使用比例也日益增加。主线路基K16 + 160 —K16 + 280段右侧受地形限制，采用加筋陡坡(坡率变陡)及下设挡土墙支护来满足填方坡脚线收敛的要求，通过按一般路基坡率和加筋坡率计算可得知在同一个高程面上，坡角水平距可收敛24m。土工格栅防护不仅能保护山体，而且能保证施工安全、路基稳定，还能防止危岩落石，所以采用本方案。加筋路基横断面图如图1。
2材料要求
2. 1填料要求
填料采用内摩擦角φ≮30°的中、低液限土，填料中有尖锐棱角等有损塑料土工筋材的部分不得大于总量的15%，填料最大粒径不得大于10cm。
2. 2加筋材料要求
筋材采用高强度、低蠕变且具有良好抗腐蚀性、抗紫外线老化性能的塑料土工格栅。主受力筋材分别采用2种不同型号的高密度聚乙烯单向土工格栅。
Ⅰ型主要技术指标要求如下:极限抗拉强度≥80kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤12% ， 2%抗拉强度≥23kN， 5%抗拉强度≥45kN， 120a长期蠕变断裂强度( 30℃以下) ≥30kN，最小碳含量不得小于2% ，似摩擦系数≥015。
Ⅱ型主要技术指标要求如下:极限抗拉强度≥120kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤12% ， 2%抗拉强度≥38kN， 5%抗拉强度≥75kN， 120a长期蠕变断裂强度( 30℃以下) ≥45kN，最小碳含量不得小于2% ，似摩擦系数≥015。次受力筋材采用聚丙烯双向土工格栅主要技术要求如下:极限抗拉强度≥20kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤10%， 2%抗拉强度≥7kN， 5%抗拉强度≥14kN， 120a年长期蠕变断裂强度(30℃以下) ≥30kN，最小碳黑含量不得小于2%，似摩擦系数≥0. 5。
HDPE土工连接棒主要技术指标要求如下:屈服强度≥22kN /m2 ， 连接棒横截面尺寸: 40mm ×6mm，连接棒长度:与主受力筋材的单向土工格栅幅宽一致。
3施工方法
3. 1开挖台阶
当地面横坡陡于1∶5时，首先开挖台阶，台阶宽度不小于3m，台阶设有2%—4%向内倾斜的横坡，并回填砂砾垫层；当地面横坡缓于1∶5时，清除地表杂物，按基底标高开挖并平整基底，压实地表后检验地基承载力，该项检测为控制高填路基沉降的重要指标。
3. 2铺放第一层筋材
塑料土工格栅不宜直接铺设于原地基表面，在原地设置30cm砂垫层后，再按要求裁剪出底层加筋格栅，并在坡面外预留出塑料土工格栅反包所需的长度。筋材强度大的方向应垂直坡面，各层筋材必须保持水平且相互平行铺设；铺塑料土工格栅时顺路线方向的搭接宽度不小于10cm；按适当距离以“U”型钉将织物固定，土工格栅连接处用不小于主筋材强度HDPE尼龙绳缠绕绑扎接好。
3. 3在筋材上铺土压实
在底层格栅上、土袋后填铺一定量的土，土工格栅另一自由端以张拉梁拽紧土工格栅，并压上填土。在筋材上按规定层厚铺土，铺设时下层填料应平整密实，不得有硬质尖锐棱角的粒料与筋材直接接触；铺设次加筋格栅，在土袋后分层填土、碾压直至下一主加筋层，填土过程中须防止筋材移动。可采用斗式挖掘机或带有铲斗的推土机等机械进行填土保证填土通过倾倒的方式摊铺在土工格栅上，用平地机整平。为了避免土工格栅在施工中受损，机械履带与土工格栅之间保持有15cm厚的填土层。控制填料最佳含水率±2%，压实度不低于95%。严格控制填方的压实度是加筋陡坡路基成功的关键。
3. 4反包格栅及连接
将反包格栅反包住土袋，并将它铺放在填土上，在边坡与水平夹角不大于45°的路堤边坡上加筋格栅可不必反包。裁剪并按要求定位铺放加筋格栅。用土工棒将这层主加筋格栅与反包格栅连接在一起。
3. 5张拉力的施加及释放
用通过格栅网孔而钩住格栅的张拉梁对主加筋格栅施加张拉力，每个张拉梁施加与格栅应变相对应的抗拉力的预加力，绷紧格栅之间的连接并使在其之下的结构面上的反包格栅绷紧。在保持张拉格栅的同时，在格栅上填铺一层填土，以保证张拉设备移去后格栅不会回缩。释放张拉力并移去张拉梁。
3. 6坡面的防护
将三维植被网滚铺在坡面上，卷宽为1m的相临植被网相互对接， 沿对接缝每隔1. 5m 用宽为100mm、长为300mm、直径为8mm的“U”型钢钉将植被网固定在坡面上，首先用喷浆机将坡面大致喷平，喷射料里掺加部分水泥，以便和三维网及外露格栅粘结紧密，然后再用喷播机喷射草籽、肥料、耕植土、稻壳等混合料，喷射完成后用无纺土工布覆盖。
3. 7坡面和坡体排水
根据实际情况采用相应措施确保积水能及时顺利排出，防止积水危及路堤稳定。坡顶设纵向排水槽，将路面汇集地表水通过纵向排水槽排入路堤排水沟中，通过排水沟将水排除路基。采用无纺土工织物包裹卵石的盲沟排除坡体地下水。
4结语
通过预埋沉降盘和测斜管来观测路基的沉降及横向位移及近1a的观测，本段沉降值及横向位移值均满足规范要求，本段高陡坡路基的设计及施工取得了成功。在高陡路堤边坡采用土工格栅防护能保证施工安全、路基稳定及工程质量。而且在减少土石方量的同时，能缩短工期、少占农田，取得较好的经济效益和社会效益。
参考文献
[ 1 ] JTG B01—2003，公路工程技术标准[ S].
[ 2 ] JTG F10—2006，公路路基施工技术规范[ S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:高速公路；边坡防护；土工格栅；坡面防护
引 言
某高速公路边坡高且陡， 最高高度达35m，边坡坡度一般在1∶0. 3左右，其岩性多为浅红色或红褐色的砂岩，主要由易于风化的薄层砂岩和页岩形成，节理裂隙均高度发育，存在危岩、崩塌，给公路安全带来了严重危害，必须采取有效的防护措施。
1防護方案的比较
为确保该高速公路运营的安全，本段在设计中针对崩塌、落石等工程隐患提出了以下几种防护方案，并对方案进行比较分析。
1. 1护面墙和上挡土墙
如果数十个边坡全部采用常规的防护方法，即护面墙和上挡土墙形式，不仅工程量很大，而且施工工期长。这些高边坡地段危岩分布高，若采用上挡土墙，势必砌得太高，不仅很难保证自身的稳定性，而且严重破坏了自然景观，从防护效果和景观两方面来看，这2种防护方法都不是理想的方案。
1. 2锚喷混凝土
锚喷混凝土主要能保护边坡岩体的风化剥蚀，以及防止小岩块和碎石的松动滚落，但对于防止危岩落石并不理想。这种方法还将导致高边坡寸草不生，严重破坏自然景观，而且造价较高，施工工期长，同时，若某点发生崩塌落石，可能引起大片挂网喷浆边坡的破坏，对落石防护效果不理想，所以这种防护方法也不是理想的方案。
1. 3土工格栅防护系统
土工格栅作为一种新兴的土工合成材料，特别是依靠其特有的孔眼对土的嵌固与咬合作用，使加筋效果更加明显。土工格栅具有高强度、低延伸率、与土咬合力强、耐久性好、不易蠕变等优点，是一种理想的加筋材料，在挡土墙中的使用比例也日益增加。主线路基K16 + 160 —K16 + 280段右侧受地形限制，采用加筋陡坡(坡率变陡)及下设挡土墙支护来满足填方坡脚线收敛的要求，通过按一般路基坡率和加筋坡率计算可得知在同一个高程面上，坡角水平距可收敛24m。土工格栅防护不仅能保护山体，而且能保证施工安全、路基稳定，还能防止危岩落石，所以采用本方案。加筋路基横断面图如图1。
2材料要求
2. 1填料要求
填料采用内摩擦角φ≮30°的中、低液限土，填料中有尖锐棱角等有损塑料土工筋材的部分不得大于总量的15%，填料最大粒径不得大于10cm。
2. 2加筋材料要求
筋材采用高强度、低蠕变且具有良好抗腐蚀性、抗紫外线老化性能的塑料土工格栅。主受力筋材分别采用2种不同型号的高密度聚乙烯单向土工格栅。
Ⅰ型主要技术指标要求如下:极限抗拉强度≥80kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤12% ， 2%抗拉强度≥23kN， 5%抗拉强度≥45kN， 120a长期蠕变断裂强度( 30℃以下) ≥30kN，最小碳含量不得小于2% ，似摩擦系数≥015。
Ⅱ型主要技术指标要求如下:极限抗拉强度≥120kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤12% ， 2%抗拉强度≥38kN， 5%抗拉强度≥75kN， 120a长期蠕变断裂强度( 30℃以下) ≥45kN，最小碳含量不得小于2% ，似摩擦系数≥015。次受力筋材采用聚丙烯双向土工格栅主要技术要求如下:极限抗拉强度≥20kN (节点强度不小于肋条强度的90% ) ，极限伸长率≤10%， 2%抗拉强度≥7kN， 5%抗拉强度≥14kN， 120a年长期蠕变断裂强度(30℃以下) ≥30kN，最小碳黑含量不得小于2%，似摩擦系数≥0. 5。
HDPE土工连接棒主要技术指标要求如下:屈服强度≥22kN /m2 ， 连接棒横截面尺寸: 40mm ×6mm，连接棒长度:与主受力筋材的单向土工格栅幅宽一致。
3施工方法
3. 1开挖台阶
当地面横坡陡于1∶5时，首先开挖台阶，台阶宽度不小于3m，台阶设有2%—4%向内倾斜的横坡，并回填砂砾垫层；当地面横坡缓于1∶5时，清除地表杂物，按基底标高开挖并平整基底，压实地表后检验地基承载力，该项检测为控制高填路基沉降的重要指标。
3. 2铺放第一层筋材
塑料土工格栅不宜直接铺设于原地基表面，在原地设置30cm砂垫层后，再按要求裁剪出底层加筋格栅，并在坡面外预留出塑料土工格栅反包所需的长度。筋材强度大的方向应垂直坡面，各层筋材必须保持水平且相互平行铺设；铺塑料土工格栅时顺路线方向的搭接宽度不小于10cm；按适当距离以“U”型钉将织物固定，土工格栅连接处用不小于主筋材强度HDPE尼龙绳缠绕绑扎接好。
3. 3在筋材上铺土压实
在底层格栅上、土袋后填铺一定量的土，土工格栅另一自由端以张拉梁拽紧土工格栅，并压上填土。在筋材上按规定层厚铺土，铺设时下层填料应平整密实，不得有硬质尖锐棱角的粒料与筋材直接接触；铺设次加筋格栅，在土袋后分层填土、碾压直至下一主加筋层，填土过程中须防止筋材移动。可采用斗式挖掘机或带有铲斗的推土机等机械进行填土保证填土通过倾倒的方式摊铺在土工格栅上，用平地机整平。为了避免土工格栅在施工中受损，机械履带与土工格栅之间保持有15cm厚的填土层。控制填料最佳含水率±2%，压实度不低于95%。严格控制填方的压实度是加筋陡坡路基成功的关键。
3. 4反包格栅及连接
将反包格栅反包住土袋，并将它铺放在填土上，在边坡与水平夹角不大于45°的路堤边坡上加筋格栅可不必反包。裁剪并按要求定位铺放加筋格栅。用土工棒将这层主加筋格栅与反包格栅连接在一起。
3. 5张拉力的施加及释放
用通过格栅网孔而钩住格栅的张拉梁对主加筋格栅施加张拉力，每个张拉梁施加与格栅应变相对应的抗拉力的预加力，绷紧格栅之间的连接并使在其之下的结构面上的反包格栅绷紧。在保持张拉格栅的同时，在格栅上填铺一层填土，以保证张拉设备移去后格栅不会回缩。释放张拉力并移去张拉梁。
3. 6坡面的防护
将三维植被网滚铺在坡面上，卷宽为1m的相临植被网相互对接， 沿对接缝每隔1. 5m 用宽为100mm、长为300mm、直径为8mm的“U”型钢钉将植被网固定在坡面上，首先用喷浆机将坡面大致喷平，喷射料里掺加部分水泥，以便和三维网及外露格栅粘结紧密，然后再用喷播机喷射草籽、肥料、耕植土、稻壳等混合料，喷射完成后用无纺土工布覆盖。
3. 7坡面和坡体排水
根据实际情况采用相应措施确保积水能及时顺利排出，防止积水危及路堤稳定。坡顶设纵向排水槽，将路面汇集地表水通过纵向排水槽排入路堤排水沟中，通过排水沟将水排除路基。采用无纺土工织物包裹卵石的盲沟排除坡体地下水。
4结语
通过预埋沉降盘和测斜管来观测路基的沉降及横向位移及近1a的观测，本段沉降值及横向位移值均满足规范要求，本段高陡坡路基的设计及施工取得了成功。在高陡路堤边坡采用土工格栅防护能保证施工安全、路基稳定及工程质量。而且在减少土石方量的同时，能缩短工期、少占农田，取得较好的经济效益和社会效益。
参考文献
[ 1 ] JTG B01—2003，公路工程技术标准[ S].
[ 2 ] JTG F10—2006，公路路基施工技术规范[ S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。