陳躍文，譚智勇，張榮

（1.昭通市大永高速公路建設(shè)指揮部，云南 昭通657305；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100088；3.昭通市高速公路投資發(fā)展有限責(zé)任公司，云南 昭通657000）

1 引言

高速公路路塹開挖設(shè)計(jì)圖都會(huì)強(qiáng)調(diào)施工過程要邊開挖邊防護(hù)，而施工組織時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，開挖工序和邊坡防護(hù)工序往往由不同的施工隊(duì)伍完成，很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一次性邊坡開挖完成后再防護(hù)的情況。由于地質(zhì)條件各異，不一定會(huì)發(fā)生邊坡垮塌，所以，一些施工企業(yè)弱化了對(duì)這條規(guī)定的重要性和必要性的認(rèn)識(shí)，成為違規(guī)邊坡施工的常見病和多發(fā)病。

現(xiàn)以某高速公路養(yǎng)護(hù)工區(qū)土質(zhì)邊坡開挖過程中局部垮塌及防護(hù)變更為研究對(duì)象，通過對(duì)養(yǎng)護(hù)工區(qū)開挖現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)、水文條件調(diào)查、查看地勘及變更前后設(shè)計(jì)資料分析，分析垮塌機(jī)理及設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)，為類似抗滑樁支擋邊坡工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理加強(qiáng)邊坡垮塌防范提供啟示，同時(shí)，為制訂施工方案時(shí)提供參考[1]。

2 邊坡概況

2.1 邊坡設(shè)計(jì)概況

該段邊坡屬于構(gòu)造溶蝕侵蝕低山地貌底部斜坡地段，現(xiàn)狀地形相對(duì)平緩，分布高程752～788.9 m，相對(duì)高差約37 m，橫向地形坡度一般為5°～10°，縱向地形坡度一般為10°～25°，局部為耕地堡坎。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭示資料，邊坡區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)地層主要為：紅黏土（Q4el+dl），碎石土（Q4el+dl）；中風(fēng)化灰?guī)r（O2b+s）。根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性組合及地下水賦存條件，區(qū)內(nèi)地下水類型可分為第四系松散巖類孔隙潛水、碳酸鹽巖溶水兩大類，地層含水性、富水性均較好。紅黏土有弱膨脹性，穩(wěn)定性差。

2.1.1 各級(jí)邊坡坡率計(jì)算

各級(jí)邊坡坡率計(jì)算結(jié)果為：（1）一級(jí)：坡高8 m，坡率為1∶1；二級(jí)；坡高8 m，坡率為1∶1.00；三級(jí)：坡高不等，坡率為1∶1.25；（2）一級(jí)平臺(tái)寬5 m，二級(jí)平臺(tái)寬2 m。（3）碎落臺(tái)寬度為1.25 m。

2.1.2 邊坡加固防護(hù)措施設(shè)計(jì)

邊坡加固防護(hù)措施具體為：（1）如圖1所示，一級(jí)邊坡采用3排錨桿框格梁+復(fù)合網(wǎng)防護(hù)；（2）一級(jí)平臺(tái)采用一排尺寸為2.5 m的方形抗滑樁加固，抗滑樁間距為5 m（中對(duì)中），樁頭增設(shè)錨索2排6束錨索；（3）二級(jí)、三級(jí)邊坡：采用3排預(yù)應(yīng)力框架錨索加固，格梁內(nèi)采用復(fù)合網(wǎng)防護(hù)。

2.1.3 排水設(shè)計(jì)

邊坡排水設(shè)計(jì)具體內(nèi)容為：（1）每級(jí)邊坡平臺(tái)上按大樣圖要求均設(shè)置平臺(tái)截水溝；（2）塹頂部開口線5 m外設(shè)置塹頂截水溝；（3）各級(jí)邊坡平臺(tái)大里程端設(shè)引流槽連通平臺(tái)截水溝與塹頂截水溝，排除坡面匯水；（4）一級(jí)邊坡坡腳設(shè)置邊溝；（5）分別在第一、二級(jí)邊坡坡腳段設(shè)置一排疏干孔，孔徑130 mm，間距10 m，孔深15 m；（6）在坡面上每20.8 m增設(shè)1道急流槽，用以排除坡面及平臺(tái)匯水。

2.2 施工情況

邊坡設(shè)計(jì)里程為JK0+050～JK0+290，施工單位開挖養(yǎng)護(hù)工區(qū)JK0+050～JK0+095段二級(jí)邊坡時(shí)，發(fā)生坍塌；開挖JK0+095～LK0+271段二級(jí)邊坡時(shí)，邊坡已出現(xiàn)多條裂縫，且邊坡外側(cè)也已出現(xiàn)裂縫。停止開挖15 d后，發(fā)現(xiàn)滑坡發(fā)育較快，坡面裂縫明顯，坡面沿土層交界面剪出，部分路段坡腳已反翹，坡面及坡腳滲水量大，邊坡后緣最遠(yuǎn)裂縫已牽引至距開挖線約75 m處，后緣裂縫已貫通，最大裂縫寬度已達(dá)30~40 cm，可見裂縫深度達(dá)3～4 m[2]。

3 垮塌原因分析

邊坡開挖后坡面稍濕，部分坡面滲水，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)坡腳處有積水。該段順向坡主要為灰?guī)r巖層傾向與斜坡傾向一致，基巖面坡度一般5°～15°，局部地段可達(dá)31°，層間結(jié)合較差，表層覆蓋碎石土，結(jié)構(gòu)松散~稍密，鉆孔揭露顯示約20～25 m，雨季受雨水沖刷易滑落，局部段落有紅黏土，有弱膨脹性，穩(wěn)定性差。該路塹為高邊坡，由于開挖方量較大，坡體開挖后地應(yīng)力調(diào)整大，易形成較大的松弛區(qū)，從而導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低。若防護(hù)不及時(shí)或支擋不到位，易沿著傾向臨空面的不利結(jié)構(gòu)面組合產(chǎn)生滑塌。

由于塹頂是村民耕地，村民開挖了1個(gè)灌溉用的水池，不斷向邊坡滲水。綜合邊坡坍塌變形情況及紅黏土弱膨脹性的特點(diǎn)分析，雨水滲入坡體及坡頂水池滲水共同加劇了膨脹土特性突顯。膨脹土有3大特性,分別是：裂隙性、遇水膨脹性和超固結(jié)性。裂隙性指膨脹土失水開裂，裂縫加劇了雨水滲入土體的可能性，遇水膨脹性特點(diǎn)與其名稱相符，容易理解；按壓縮性土有欠固結(jié)土、固結(jié)土、超固結(jié)土，土的壓縮性依次降低，代表了土能否再壓縮變形的狀態(tài)。膨脹土具有超固結(jié)性，在條件適合時(shí)可能膨脹變形，因此，膨脹土又被形象地稱為“橡皮土”，膨脹土邊坡再開挖后由于外側(cè)土體移除，導(dǎo)致上部荷載和側(cè)向約束力減小，膨脹土釋放水平及向上的超固結(jié)應(yīng)力，坡腳處土體剪出破壞，因此，上層土體支撐力不足，連鎖反應(yīng)下，土體平衡被破壞，導(dǎo)致坍塌。如果上層土體做到了施工時(shí)邊開挖邊防護(hù)，增加了錨桿與錨索來承擔(dān)部分上層土體的支撐力，超固結(jié)應(yīng)力釋放帶來的邊坡垮塌的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)大大減小。

另外，第二臺(tái)邊坡腳正好是抗滑樁樁頂位置，如果抗滑樁已經(jīng)施工，坡腳土體被擠出反翹的作用力就會(huì)由抗滑樁來承擔(dān)和平衡，邊坡變形的情況就會(huì)減弱或不出現(xiàn)。

基于以上原因，治水保濕、邊開挖邊防護(hù)、平衡膨脹土的超固結(jié)應(yīng)力是該邊坡處治的重點(diǎn)[3]。

4 處理措施

該邊坡工程的處理措施為：

1）為防止滑坡繼續(xù)發(fā)展，現(xiàn)狀開挖平臺(tái)向上填土反壓，反壓土體寬6 m，高6 m。

2）盡快施工疏干孔，排出坡體積水。雨季應(yīng)用彩條布對(duì)裂縫進(jìn)行遮蓋。

3）降低變坡坡率：一二臺(tái)邊坡由1∶1降為1∶1.25，頂層邊坡由1∶1.25降為1∶1.5，加寬碎落臺(tái)寬度。

4）調(diào)整加強(qiáng)防護(hù)措施為：一級(jí)平臺(tái)抗滑樁+二級(jí)平臺(tái)鋼花管樁+坡面鋼錨管格梁。（1）反壓填土頂面設(shè)置1排2 m×2.5 m抗滑樁（樁頂距一級(jí)平臺(tái)5 m）。一級(jí)平臺(tái)以上設(shè)置5 m高樁板墻，一級(jí)平臺(tái)以上邊坡防護(hù)施工完成后，清除反壓土體，并開挖一級(jí)邊坡。（2）三級(jí)平臺(tái)設(shè)置5排鋼花管樁+樁頭錨索。（3）如圖2所示，一級(jí)～三級(jí)坡分別設(shè)置3排鋼錨管格梁防護(hù)。

圖2 處治設(shè)計(jì)典型斷面

邊坡采用分段逆作法施工，開挖段落長(zhǎng)度≤25 m，鋼錨管格梁及抗滑樁施工完再開挖下一段；邊坡開挖一格框架梁高度施工完成后再開挖下一格。嚴(yán)禁大開大挖后集中施工防護(hù)工程。

放緩邊坡有利于減小邊坡腳的荷載負(fù)擔(dān)。通過坡腳反壓，平衡原邊坡土體挖出后的超固結(jié)水平推力及向上的剪應(yīng)力，及時(shí)施工疏干孔有利于排出水分，增強(qiáng)坡腳土體的承載力?？够瑯?、鋼花管樁+樁頭錨索提升了邊坡的承載力，分擔(dān)了傳遞到坡腳土的壓力，從“去頭、固腳、強(qiáng)腰”3個(gè)方面來保證邊坡的穩(wěn)定[4]。

5 實(shí)施效果

按照調(diào)整的設(shè)計(jì)方案實(shí)施后，經(jīng)過1個(gè)雨季的邊坡監(jiān)測(cè)，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明調(diào)整的設(shè)計(jì)處治方案效果明顯。

6 結(jié)語

從該邊坡的施工和處治過程，總結(jié)出以下結(jié)論：

1）土質(zhì)邊坡邊開挖邊防護(hù)、逆作法施工的重要性和必要性；

2）在設(shè)計(jì)有抗滑樁支擋防護(hù)的邊坡開挖中，先支擋后開挖、分段開挖、跳槽開挖能逐步進(jìn)行土體和結(jié)構(gòu)物的受力體系轉(zhuǎn)換，對(duì)防范施工過程中的邊坡變形及垮塌具有較大的作用；

3）膨脹土及類膨脹土邊坡開挖方案制定時(shí)隨時(shí)保持土體受力平衡和干濕平衡，重視膨脹土的超固結(jié)水平推力作用是需重點(diǎn)關(guān)注的問題。

設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)水文地質(zhì)及周邊人的生產(chǎn)活動(dòng)情況考慮邊坡足夠的安全系數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)交底要交代清楚關(guān)鍵的施工注意事項(xiàng)和重要性，引起施工、監(jiān)理人員足夠的重視。建成后能安全運(yùn)營(yíng)的工程設(shè)計(jì)如果施工工序、工藝不合理，往往在施工過程中受力體系轉(zhuǎn)換時(shí)不能保持穩(wěn)定而出現(xiàn)質(zhì)量安全事故。