劉志民

中鐵九局集團(tuán)第六工程有限公司 沈陽 110031

邊坡是一種常見的地表形態(tài)。穩(wěn)定的邊坡將造福于人類，給人們的生產(chǎn)生活帶來安全的環(huán)境。反之，邊坡一旦失穩(wěn)其危害非常嚴(yán)重，將對(duì)人身、財(cái)產(chǎn)安全乃至國(guó)家的交通建設(shè)造成不堪設(shè)想的后果。我國(guó)是一個(gè)多山區(qū)國(guó)家，尤其西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻繁，許多地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、危巖崩塌、泥石流等均與邊坡的穩(wěn)定與否有著密切關(guān)系。隨著我國(guó)鐵路、公路建設(shè)的飛速發(fā)展，邊坡問題成為困擾施工建設(shè)的關(guān)鍵問題之一，尤其是對(duì)在建高速鐵路、公路工程的不穩(wěn)定邊坡的綜合治理及研究迫在眉睫。

1 工程概況及滑坡段地質(zhì)簡(jiǎn)介

(1)渝湘高速D3標(biāo)K17+600—K17+690為半路塹開挖段，最大開挖深度為43 m，分為五級(jí)邊坡，當(dāng)挖至第三級(jí)時(shí)，在距開挖線水平距離37 m、距線路中線水平距離112 m出現(xiàn)縱向裂紋，裂紋迅速擴(kuò)散，最終形成路塹頂部環(huán)向裂紋帶，并伴有局部山體滑坡(見圖1、圖2)。從裂紋斷面可看出，巖性為粉砂巖及泥巖互層結(jié)構(gòu)，以層面及構(gòu)造裂隙面為主，陡傾裂隙發(fā)育巖層傾角30°，順層發(fā)育對(duì)路塹邊坡的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。

圖1 K17+640路基橫斷面圖

圖2 裂紋平面示意圖

(2)該滑坡地質(zhì)為構(gòu)造剝蝕帶狀斜、溝谷地貌，邊坡為順層邊坡，主要巖性為T2b2紫紅色、棕紅色、灰色、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，巖體較破碎，強(qiáng)風(fēng)化層厚達(dá)12 m。覆蓋以殘、坡積亞粘土、粘土為主，厚度在0.6 m-3 m間，呈硬塑狀含碎石，屬山坡地帶泥質(zhì)碎屑巖地層區(qū)，地震基本烈度為VI度。

2 滑塌成因分析

2.1 地質(zhì)原因

從地質(zhì)情況可以看出，該段邊坡巖層較破碎，穩(wěn)定性差，巖層節(jié)理順層發(fā)育并帶有一定傾角，構(gòu)成了滑坡的滑動(dòng)帶。

2.2 施工原因

因同線施工需要，該段路基曾局部全斷面開挖第四、五級(jí)邊坡造成擾動(dòng)，造成開挖線上方土體在自重情況下產(chǎn)生下滑，使山體力學(xué)平衡遭到破壞，加之開挖土體裸露雨水滲入，加速滑坡體發(fā)展。

2.3 氣候原因

對(duì)于滑坡工程有“無水不滑”之說,可見水對(duì)產(chǎn)生滑坡的重要性。地表水經(jīng)坡體裂隙滲入坡體使坡體巖石風(fēng)化,坡體經(jīng)雨水沖刷浸潤(rùn)后,首先增加土體的重量,次之降低土體抗剪強(qiáng)度,引起滑坡。

綜上所述，山體滑坡主要原因是地質(zhì)條件不良邊坡不穩(wěn)定，經(jīng)局部全斷面開挖破壞山體支撐,多雨地表水滲入,使土體飽和自重增大,當(dāng)水滲入不透水層時(shí),使強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化凝灰?guī)r層潤(rùn)濕,粘結(jié)力降低摩阻力減少,而產(chǎn)生滑坡。

3 滑坡治理方案設(shè)計(jì)

3.1 邊坡加固原則

針對(duì)本段滑坡的地質(zhì)特征及其成因分析，本滑坡體采用綜合治理的原則。采用穩(wěn)定為本、加固為主；排水、防護(hù)并重的綜合處理措施。為確保施工期間的臨時(shí)穩(wěn)定，在地形條件可行、保證安全、減小投資的前提下，優(yōu)先考慮刷方減重，減少支擋。同時(shí)加強(qiáng)地表水、地下水的排泄措施，以提高巖土體的抗剪強(qiáng)度、增加坡體的穩(wěn)定性和高速公路通車后的長(zhǎng)期穩(wěn)定。本邊坡地震烈度為VI度，考慮到“5.12”地震影響，設(shè)計(jì)按照VII度設(shè)防。

3.2 邊坡加固設(shè)計(jì)

3.2.1 根據(jù)邊坡加固原則，滑坡段第一、二、三級(jí)邊坡設(shè)計(jì)坡率1：1.25，坡高8 m，平臺(tái)寬分別為2 m、3 m、2 m；第四級(jí)沿巖層結(jié)構(gòu)面放坡至坡頂，坡率為1：1.732；坡頂沿環(huán)向裂紋設(shè)置四排共16根抗滑樁，樁間設(shè)置C30混凝土擋土板，使其與抗滑樁形成樁板一體的擋護(hù)結(jié)構(gòu)。

3.2.2 防止地表水滲入坡體，在裂紋外圍做山坡截水溝，保證地表水排至邊坡坡腳，保證工程結(jié)構(gòu)安全。

3.2.3 施工防護(hù)為保證抗滑樁人工開挖的安全，在抗滑樁外側(cè)設(shè)置一排共68根Φ108鋼管樁，樁長(zhǎng)15 m，間距1 m，呈之狀布孔，鋼樁底采用1：1的水泥漿進(jìn)行注漿處理，使鋼管樁與周圍土體固結(jié)，為抗滑樁開挖起到上擋支護(hù)作用。

3.2.4 四級(jí)邊坡清方后，坡面采用Φ25錨桿結(jié)合掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，其間適當(dāng)位置布設(shè)Φ50PVC管，保證邊坡的穩(wěn)定及坡體排水通暢。

3.3 順層邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)邊坡加固原則，本滑坡段第一、二、三級(jí)邊坡設(shè)計(jì)坡率1：1.25，坡高8 m，平臺(tái)寬度分別為2 m、3 m、2 m；第四級(jí)沿巖層結(jié)構(gòu)面放坡至坡頂，坡率為1：1.732；坡頂沿環(huán)向裂紋設(shè)置四排共16根抗滑樁。通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭露情況分析，路塹邊坡沿巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生順層破壞，因此以K17+640斷面為典型斷面，建立直線型計(jì)算模型，剪出口假定為邊坡坡腳，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 邊坡順層滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

可見，邊坡清方卸載后不會(huì)沿巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生順層破壞，但由于地質(zhì)及降雨等原因，局部坡面已產(chǎn)生滑塌剝離。尚需增設(shè)相應(yīng)的防護(hù)形式，以確保成型后的邊坡穩(wěn)定。

3.4 順層邊坡錨固穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，高速公路、一級(jí)公路宜采用1.2O～1.3O。本次計(jì)算過程中，考慮到邊坡位于高速公路左側(cè)，因此，抗滑安全系數(shù)取值為：1.25～1.3O。

表1中計(jì)算所得的穩(wěn)定系數(shù)儲(chǔ)備較小，故對(duì)邊坡增加錨固設(shè)計(jì)，錨固穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果見表2。

表2 邊坡錨固穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

由于K＝1.306＞1.25～1.30，邊坡順層清方及增加錨固后穩(wěn)定,設(shè)計(jì)滿足。

4 滑坡段邊坡防護(hù)施工工藝

4.1 鋼管樁施工工藝

準(zhǔn)確定測(cè)出孔位后，選用土錨專用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)禁開水沖鉆及沖洗孔壁，要求干鉆，同時(shí)嚴(yán)格控制鉆速，防止偏孔、扭曲或變徑。鉆進(jìn)過程中對(duì)地層變化、地下水及其他特殊情況做現(xiàn)場(chǎng)記錄，如遇地層松散、破碎時(shí)，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)；如遇坍孔，立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。

成孔后，經(jīng)驗(yàn)孔合格后，可進(jìn)行下管及注漿，注漿采用水灰比為1：1的水泥漿，漿液擴(kuò)散半徑為0.6 m，注漿完畢后用M30水泥砂漿緊密填充花管。如孔口漿面回落，在30分鐘內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿2—3次，確保孔口漿體充滿。注漿過程中做好注漿記錄，每批次注漿制取不少于兩組的試件。

4.2 抗滑樁施工工藝

準(zhǔn)確定測(cè)出樁位后，遵循由端至中，跳樁開挖的原則，進(jìn)行人工挖孔作業(yè)，挖孔前先對(duì)樁位附近易滑塌部分進(jìn)行清除，并做好地表水?dāng)r截工作。開挖過程中按照設(shè)計(jì)要求做好鎖口以及分節(jié)做好護(hù)壁，當(dāng)節(jié)護(hù)壁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%才可進(jìn)行下節(jié)開挖。開挖過程中詳細(xì)記錄地層巖性、含水量、接觸面等情況，便于發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符時(shí)隨時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策。

澆筑樁身混凝土前，先進(jìn)行驗(yàn)坑，保證封底混凝土厚度，澆筑時(shí)邊灌注、邊振搗，全樁不間斷一次完成澆筑，避免出現(xiàn)斷樁。當(dāng)樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，方可進(jìn)行下一抗滑樁的開挖。

挖孔時(shí)注意排水和施工安全，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)盡快澆筑混凝土，禁止長(zhǎng)期浸泡基坑。

4.3 路塹高邊坡開挖施工工藝

由于本段地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體多為強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖與泥巖互層結(jié)構(gòu)，節(jié)理順層發(fā)育，較破碎，因此，為防止施工過程中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，開挖時(shí)采用機(jī)械開挖，嚴(yán)禁爆破，以減輕對(duì)下級(jí)邊坡的震動(dòng)，開挖前確定鋼管樁、樁板墻施工結(jié)束或完成90%，具備清方條件，開挖時(shí)順層面，沿路基縱向階梯式開挖，隨挖隨棄，嚴(yán)禁從坡腳處掏土施工。

嚴(yán)格按照“逐級(jí)開挖，逐級(jí)防護(hù)”的要求進(jìn)行路塹開挖，每8—10 m留置作業(yè)平臺(tái)，邊坡盡量找平，便于防護(hù)施工。

4.4 Ф25錨桿及噴射砼防護(hù)施工工藝

錨桿采用Φ25帶肋鋼筋，全長(zhǎng)12 m，按間距90 cm×180 cm梅花型交錯(cuò)布置，對(duì)中器每2 m設(shè)置一個(gè)，要求干鉆成孔，鉆孔深度比錨桿長(zhǎng)度長(zhǎng)20 cm，注漿采用M30水泥砂漿，水灰比為0.4，錨桿端頭彎折后與鋼筋網(wǎng)片焊接。噴射混凝土前先進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片的鋪設(shè)，鋼筋網(wǎng)片采用Φ8光圓鋼筋，間距30 cm×30 cm，加強(qiáng)鋼筋采用Φ16帶肋鋼筋，間距90 cm×90 cm，與已施工的錨桿端頭焊接。噴射混凝土采用二次噴射工藝，第一層5 cm，第二層10 cm，每20—25 m設(shè)置伸縮縫，內(nèi)填瀝青防水材料，坡面按下傾5%的坡度設(shè)Φ50泄水孔，孔深2 m，混凝土噴射后保證疏通。

4.5 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工工藝

坡面清方后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔施工，用鉆孔測(cè)斜儀控制鉆孔方向。鉆機(jī)選用及鉆進(jìn)工藝、要求與鋼管樁鉆孔相同。

預(yù)應(yīng)力材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)鋼絞線，其長(zhǎng)度為錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、錨頭高度、千斤頂長(zhǎng)度、工具錨及工作錨厚度、張拉操作余量的總和，極限強(qiáng)度為1860MPa，錨具采用OVM15型。

錨索注漿采用灰砂比1：1水，灰比為0.38—0.45的水泥砂漿或純水泥漿，注漿工藝采用孔底反漿法進(jìn)行注漿。

待錨孔內(nèi)的砂漿及框架梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行錨索預(yù)張拉，預(yù)張拉力值取每股錨索設(shè)計(jì)張拉荷載的20%，對(duì)每股錨索進(jìn)行預(yù)張拉1—2次。

錨索超張拉力為錨索設(shè)計(jì)拉力值的1.1倍，錨索張拉分兩次進(jìn)行，按上、下次序張拉第一次，張拉力為設(shè)計(jì)張拉值的一半，必須待每根錨索張拉完第一次后，再依次按中、上、下次序進(jìn)行第二次張拉，直到張拉噸位。每次張拉分級(jí)進(jìn)行，除第一級(jí)需要穩(wěn)定20—30分鐘外，其余每一級(jí)需要穩(wěn)定2—5分鐘，并分別記錄每一級(jí)鋼絞線的伸長(zhǎng)值。張拉時(shí)鋼絞線受力要均勻，宜采用小千斤頂。

5 滑坡段施工過程監(jiān)控

高邊坡施工的全過程建立系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，安排專職人員定期對(duì)邊坡及裂紋處形變進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)已完鋼管樁和抗滑樁的位移及變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)在降雨前后做好記錄作以對(duì)比。監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)砼條柱，在頂面埋設(shè)Φ16鋼筋刻十字作為觀測(cè)點(diǎn)，如在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)位移、沉降等異常情況及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策。

6 結(jié)語

針對(duì)渝湘高速路塹邊坡特殊地質(zhì)處治的設(shè)計(jì)，采用較高等級(jí)的防護(hù)形式，其目的是保證邊坡的穩(wěn)定。在施工中嚴(yán)格施工順序，對(duì)各施工工藝嚴(yán)按規(guī)范施工，確保施工安全及質(zhì)量。本文對(duì)不穩(wěn)定邊坡采取綜合治理措施，達(dá)到消除根治邊坡隱患的目的，通過此文對(duì)其他在建工程起到借鑒之用。