改扩建高速边通车边施工岩质边坡开挖防护支挡关键技术研究

1 引言

高速公路作为交通运输重要动脉对地区经济发展影响大，其通行能力强弱直接关联地区经济发展水平，既有高速公路长期运营后交通量饱和难以满足需求，进行改扩建成为必然的解决办法，在高速公路改扩建项目里岩质边坡开挖防护支挡是关键环节，其施工效果影响项目整体质量，特别是边通车边施工时既要保证施工进度和质量又要确保运营车辆安全通行，这给工程技术带来更高挑战，所以深入研究相关关键技术具有不可忽视的现实意义。

2 岩质边坡稳定性分析方法

2.1 极限平衡法

极限平衡法是边坡稳定性分析里常用经典方法，它依据刚体极限平衡理论展开，假定边坡岩体处于极限平衡状态，通过分析滑面上的力系平衡求解边坡稳定系数，像瑞典条分法把滑动土体划分成若干垂直土条，针对每个土条开展受力分析并考虑土条间作用力，建立力和力矩平衡方程从而求解边坡稳定系数，我方法计算简单且概念十分清晰所以在工程中应用广泛，不过它没有考虑岩土体的应力应变关系，对复杂地质条件的适应性存在一定限度。

2.2 数值分析法

数值分析法依靠计算机技术来运用，能够更加真实地模拟岩质边坡力学行为，有限元法作为其中典型代表的方法，会把边坡岩体离散成有限数量的单元，通过求解单元平衡方程获取整个模型应力应变分布，在分析岩质边坡的具体情况时，可以考虑岩体非线性本构关系、节理裂隙等结构面特性以及地下水渗流等相关因素。

2.3 地质力学模型试验法

地质力学模型试验是依照一定相似准则来制作和实际边坡相似的物理模型，通过给模型施加荷载的方式模拟边坡的实际受力状态，对模型的变形和破坏过程进行观测从而分析边坡稳定性，在试验里能够直观观察到边坡于不同工况下的破坏模式像楔形破坏、平面滑动破坏等，这种方法可以综合考虑多种因素对边坡稳定性产生的影响，试验结果呈现直观且可靠，不过试验成本比较高、周期也长，通常用于大型复杂边坡工程相关研究。

3 岩质边坡开挖技术

3.1 控制爆破技术

3.1.1 光面爆破

光面爆破依靠合理布置周边炮孔，精准控制装药量与起爆顺序，达成爆破后边坡岩体表面平整，让轮廓线完全符合设计要求，可有效减少爆破对边坡岩体的扰动，施工过程里周边炮孔采用不耦合装药方式，促使炸药爆炸产生的能量均匀作用于孔壁，以此降低孔壁压力并减少岩体破碎情况，就像在某高速公路岩质边坡开挖工程当中，运用光面爆破技术，把边坡平整度偏差控制在允许范围之内，超欠挖量有明显减少，切实保护了边坡岩体的完整性。

3.1.2 预裂爆破

预裂爆破会先于主爆区进行爆破作业，在边坡设计轮廓线上形成一条预裂缝，这条预裂缝能够有效阻隔主爆区爆破所产生的地震波向边坡岩体传播，进而起到一定的减震作用，预裂爆破的关键之处在于控制预裂孔的间距、深度以及装药量，在实际的工程当中，预裂孔间距一般要根据岩石特性和炸药性能来确定，通常的间距范围是 30-60 厘米，就像在山区高速公路改扩建项目里，采用预裂爆破技术之后，边坡岩体的振动速度有了明显降低，保障了边坡整体的稳定性。

3.2 机械开挖技术

3.2.1 液压破碎锤开挖

液压破碎锤借助液压能来驱动活塞，进而产生高频冲击以破碎岩石，它具备施工灵活且操作方便的特点，还有对周边环境影响小等诸多优点，适合用于小范围且复杂地形的岩质边坡开挖，在我市周边高速公路改扩建工程当中，为了减少噪声和粉尘所造成的污染，常常会采用液压破碎锤来进行开挖，不过这种方法的效率相对而言比较低，对于坚硬岩石的破碎效果存在一定的局限性。

3.2.2 岩石掘进机开挖

岩石掘进机属于高效的隧道与边坡开挖设备，它借助旋转刀盘上刀具来切削岩石以实现连续开挖，该设备开挖速度快且开挖面较为平整，对岩体扰动小能够有效提高施工效率和质量，在特长隧道进出口的岩质边坡开挖当中，采用它可快速完成开挖任务并减少施工对交通的影响，然而岩石掘进机设备成本比较高，对施工场地和技术方面的要求也相对较高。

4 岩质边坡防护支挡措施

4.1 坡面防护措施

4.1.1 喷射混凝土防护

喷射混凝土防护是把混凝土借助喷射机喷射到岩质边坡表面进而形成一层防护层以此防止岩石风化剥落，喷射混凝土可分成干喷、潮喷和湿喷这三种工艺，其中湿喷工艺能够有效减少粉尘污染且混凝土质量更易于控制，在进行喷射混凝土作业时可依据边坡岩体实际情况加入钢筋网或者钢纤维来增强防护层的抗拉和抗裂性能。

4.1.2 植被防护

植被防护依靠植物根系来固定土壤以及用茎叶来保护边坡，以此达到保护边坡的目的，它具备生态环保且景观效果良好等诸多优点，在土质含量相对较高的岩质边坡或者风化情况比较严重的边坡上，可以采用客土喷播、植生袋这类植被防护技术，客土喷播是把含有植物种子、肥料、土壤改良剂等成分的客土通过专用设备喷射到边坡表面，进而形成适宜植物生长的环境，植生袋是将植物种子和营养土装入特制袋子后堆砌在边坡上，袋子在边坡上会自然降解，植物生长起来后就能起到防护作用。

4.2 支挡结构措施

4.2.1 锚杆（索）支护

锚杆（索）支护是把锚杆（索）锚固到稳定岩体当中，借助锚杆（索）的拉力来约束边坡岩体的变形，以此提高边坡的稳定性，锚杆通常是用钢筋来制作而成，锚索则是由高强度钢绞线组合形成，在进行锚杆（索）支护设计的时候，需要依据边坡岩体的力学性质、滑动面位置等情况，来确定锚杆（索）的长度、间距、倾角和预应力大小，就像在某高陡岩质边坡支护工程里，采用预应力锚索进行支护，锚索长度设置为 15-20m ，间距为3-4m ，倾角是 15^∘-20^∘ ，施加的预应力达到 800-1000kN，有效地控制了边坡岩体的位移情况。

4.2.2 挡土墙支护

挡土墙属于常用的支挡结构类型，按照结构形式能够分为重力式、悬臂式、扶壁式等，重力式挡土墙依靠自身重力去维持稳定，具备结构简单、施工方便的特点，适合用于高度较低且地基承载力较高的边坡，悬臂式和扶壁式挡土墙借助墙身结构的抗弯和抗剪能力来支挡边坡土体，比较适用于相对较高的边坡，在某高速公路改扩建工程当中，采用悬臂式挡土墙对岩质边坡实施支护，挡土墙高度处于 6-8m 范围，墙身运用钢筋混凝土进行浇筑，有效阻挡了边坡岩体出现下滑情况。

结论

在高速公路改扩建边通车边施工的岩质边坡开挖防护支挡工程中，通过合理选择边坡稳定性分析方法，采用先进的开挖技术和有效的防护支挡措施，能够确保边坡的稳定和施工的安全，减少对交通运营的影响。不同的分析方法、开挖技术和防护支挡措施各有优缺点，在实际工程中应根据地质条件、工程要求和施工环境等因素综合考虑，选择最优方案。

参考文献：

[1]马荆利.城市主干道路边高陡岩质边坡防护设计研究[J].北方交通,2020,(01):62-65.

[2]严谨,张福永.预应力锚索在公路顺层岩质边坡中的应用[J].工程与建设,2019,33(04):588-590.