史崇新

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

1 概述

隨著西部大開發(fā)及“一帶一路”倡議的提出，山區(qū)高速公路迎來發(fā)展黃金期。復(fù)雜的山區(qū)環(huán)境也會(huì)對(duì)山區(qū)高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來巨大的考驗(yàn)。邊坡崩塌對(duì)山區(qū)公路的運(yùn)營(yíng)和穩(wěn)定形成直接威脅，具有極大的安全隱患，因此在施工和運(yùn)營(yíng)中進(jìn)行防護(hù)處治是極為必要的。

2 邊坡崩塌成因分析及邊坡崩塌防治原則

通過實(shí)地調(diào)查分析，產(chǎn)生崩塌的原因如下。

1）巖體結(jié)構(gòu)因素

該邊坡體受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，節(jié)理面和裂隙發(fā)育，巖體中節(jié)理面的發(fā)育整體較為破碎且邊坡較高是影響該處巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的重要因素之一[1]。

2）水因素的影響

該處邊坡爆破開挖后，未防護(hù)，經(jīng)過1 個(gè)凍融期及雨季，造成邊坡失穩(wěn)。邊坡經(jīng)過雨水、凍融及施工時(shí)爆破的影響，加速了邊坡內(nèi)部過水通道的形成，使巖體松散、破碎并不同程度地增加巖體節(jié)理面的密度、貫通性、壓縮性和透水性，從而導(dǎo)致節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響邊坡巖體穩(wěn)定。同時(shí)，水的侵蝕作用加劇，促使巖體中的節(jié)理面、裂隙發(fā)育及增強(qiáng)巖石的風(fēng)化，造成巖體失穩(wěn)[2]。

3）自然環(huán)境的因素

邊坡施工過程中，周圍的植被難免遭到破壞，因此邊坡的排水能力會(huì)受到影響。邊坡在自下而上的挖掘中，下部沒有足夠的支撐能力，導(dǎo)致吸收大量的水分，與此同時(shí)，這些水分又難以在短時(shí)間內(nèi)排出，因此易產(chǎn)生崩塌。

4）邊坡巖體殘余應(yīng)力的釋放

開挖形成的挖方邊坡影響挖方邊界處巖體的應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)際開挖坡面也未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這些應(yīng)力集中程度和釋放過程對(duì)邊坡的穩(wěn)定性也有一定影響，防護(hù)不及時(shí)易發(fā)生崩塌。

5）爆破方式的影響

開挖邊坡采用的爆破開挖本身就會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，設(shè)計(jì)要求采用光面爆破或預(yù)裂爆破，爆破藥量的控制直接影響邊坡的穩(wěn)定性，爆破使原節(jié)理面張裂，受爆破力的影響，外傾結(jié)構(gòu)面形成不穩(wěn)定的楔形體，極易出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象[3]。

針對(duì)該處崩塌體的特定情況，本著“以防為主，防治結(jié)合”的原則，保證“防中有治，治中有防”，同時(shí)兼顧整個(gè)工程的安全和利益，應(yīng)采取“固腳、強(qiáng)腰、削坡頂”的工程措施，同時(shí)注重施工期間的施工安全。

3 工程案例分析

3.1 工程背景

新疆某高速公路K84 崩塌體位于沿溪山區(qū)段，地貌為中低山區(qū)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察該邊坡高約30 m～90 m，坡體近乎于直立，坡面表現(xiàn)多為凹凸不平，巖體極為陡峭，傾角約40°～50°。崩塌體坡頂高程約1 295 m，沿線擬建道路路面設(shè)計(jì)高程約為1 204 m，總體走向?yàn)槟媳笨v向山脊。

該高邊坡于2017 年10 月采用普通爆破進(jìn)行開挖，2018 年1 月份完成開挖，坡面不平整，存在超挖、倒坡現(xiàn)象，且未及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，2018 年3 月30日，K84 段發(fā)生崩塌。

3.2 崩塌后邊坡調(diào)查情況

1）施工完邊坡的地質(zhì)調(diào)查

該崩塌體基巖裸露，出露巖性為阿克沙克組上段（C1d2）灰褐色石灰?guī)r夾凝灰?guī)r，崩塌處存在風(fēng)化現(xiàn)象，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，受爆破影響，節(jié)理張裂現(xiàn)象明顯，崩塌卸載后無明顯繼續(xù)崩塌現(xiàn)象，但坡面存在的懸石、危巖和外傾結(jié)構(gòu)面形成局部的崩塌掉塊對(duì)公路和過往車輛及行人影響較大。

崩塌發(fā)生后發(fā)現(xiàn)邊坡內(nèi)部發(fā)育一處隱伏節(jié)理面，節(jié)理面產(chǎn)狀大多呈現(xiàn)無規(guī)則狀，節(jié)理面的發(fā)育控制了邊坡的整體穩(wěn)定性，其中發(fā)育一隱伏主節(jié)理面產(chǎn)狀100°∠55°充填物以泥質(zhì)為主，節(jié)理面間距10 cm～50 cm，局部裂隙極為發(fā)育，裂隙發(fā)育導(dǎo)致較多的危巖及碎落[4]。

2）崩塌體邊坡現(xiàn)狀

①坡腳：相對(duì)穩(wěn)定，巖體相對(duì)完整，現(xiàn)狀坡率約為1:0.2～1:0.5 之間，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且坡腳超挖約1.5 m，如圖1 所示。

圖1 崩塌體坡腳現(xiàn)狀

②坡面：巖體破碎，危巖較多，裂隙較為發(fā)育，坡面不夠平整，存在較大的超挖現(xiàn)象，現(xiàn)狀坡率約為 1:0.5～1:0.75，如圖 2 所示。

圖2 崩塌體坡面現(xiàn)狀

③坡頂：未出現(xiàn)明顯的新裂縫，未見明顯的滑動(dòng)特征，但存在一處倒坡，倒坡坡率約為1:0.2，如圖3 所示。

圖3 崩塌體坡頂現(xiàn)狀

3.3 設(shè)計(jì)方案

1）根據(jù)實(shí)測(cè)的地面線，輔以必要的地質(zhì)勘察，對(duì)已開挖的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，通過對(duì)隱伏結(jié)構(gòu)面的計(jì)算，該隱伏結(jié)構(gòu)面不影響邊坡穩(wěn)定，極限平衡法在非正常工況下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)＞1.2。計(jì)算結(jié)果表明該邊坡開挖后穩(wěn)定，如圖4～圖5 所示。

圖4 主結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與隱伏結(jié)構(gòu)面

圖5 第一組節(jié)理與隱伏結(jié)構(gòu)面

2）邊坡坡率盡量擬合現(xiàn)有的坡率，采用人工和免爆措施對(duì)坡面進(jìn)行整修。

①坡腳：坡腳巖體相對(duì)較為完整，局部較為破碎，但坡腳整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，本次設(shè)計(jì)對(duì)坡腳進(jìn)行加固，采取植入巖體短錨桿，并將錨桿墊墩置入增設(shè)的護(hù)面矮墻內(nèi)，加固坡腳減少風(fēng)化。

②坡面：邊坡沿道路方向進(jìn)行坡面修整，坡面過渡順勢(shì)，垂直道路方向，邊坡坡率坡腳至坡頂宜折線性過渡，局部超挖位置，可適當(dāng)加寬平臺(tái)寬度。

③坡頂：現(xiàn)狀坡頂坡型為倒坡的應(yīng)免爆處理，清理后，坡面應(yīng)順勢(shì)過渡。

3）對(duì)坡面的危巖和懸石進(jìn)行編號(hào)，分危險(xiǎn)程度和層位逐級(jí)清理，施工過程前應(yīng)做好專業(yè)技能培訓(xùn)和安全教育工作，避免發(fā)生安全事故。清理危巖過程中要做好圍擋防護(hù)和地面緩沖措施，保證施工過程中過往車輛及行人的通行安全，如圖6～圖7 所示。

圖6 危巖編號(hào)示意圖（現(xiàn)狀）

圖7 危巖編號(hào)示意圖（實(shí)測(cè)）（m）

4）危巖、懸石清理完畢后，對(duì)較大的層間裂縫采用水泥漿灌封的方式進(jìn)行封水處理。對(duì)向上的、有可能出現(xiàn)滲水危害邊坡穩(wěn)定的裂縫和縫寬度＞1 cm 的裂縫，采用人工灌注水泥砂漿的方式進(jìn)行封閉處理，防止邊坡風(fēng)化，破壞邊坡穩(wěn)定。

5）坡面整修后，進(jìn)行掛網(wǎng)和墊墩錨桿施工，掛網(wǎng)防護(hù)范圍根據(jù)巖體裂隙情況適當(dāng)擴(kuò)大，掛網(wǎng)要求離地面1.5 m，便于后期養(yǎng)護(hù)工作，且要求施工單位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求順序施工，由頂至底，開挖一級(jí)，防護(hù)一級(jí)，及時(shí)錨固坡面，保證邊坡穩(wěn)定。

6）錨桿大規(guī)模施工前，應(yīng)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，如不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)適當(dāng)增加錨桿長(zhǎng)度?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)遵循動(dòng)態(tài)施工的原則，適時(shí)調(diào)整錨桿的入射角，對(duì)于較弱的巖體部分可適當(dāng)增加錨桿數(shù)量和錨固段長(zhǎng)度。

7）設(shè)置監(jiān)控觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)邊坡，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警、處理，不留隱患。

3.4 高邊坡分區(qū)處治方案

處治方案分區(qū)如圖8～圖9 所示。

圖8 處治方案分區(qū)示意圖（現(xiàn)狀）

圖9 處治方案分區(qū)示意圖（實(shí)測(cè)）

A 區(qū)：清理危巖和浮石，掛網(wǎng)面積至山頂，錨桿入射角度為15°～20°，錨桿密度和長(zhǎng)度同原設(shè)計(jì)，其中，A 區(qū)在鋼繩網(wǎng)下鋪設(shè)小尺寸的格珊網(wǎng)，阻止小尺寸巖塊的塌落。

B 區(qū)：采用人工風(fēng)鎬清理倒坡后掛網(wǎng)，并在鋼繩網(wǎng)下鋪設(shè)小尺寸的格珊網(wǎng)，阻止小尺寸巖塊的塌落。錨桿角度根據(jù)開挖節(jié)理面適當(dāng)調(diào)整，錨桿密度和長(zhǎng)度同原設(shè)計(jì)。

C 區(qū)：為原坡面，為保證坡面穩(wěn)定，增加掛網(wǎng)面積，掛網(wǎng)頂部應(yīng)至山頂，其余同原設(shè)計(jì)。

D 區(qū)：為隱伏結(jié)構(gòu)面范圍，錨桿入射角度應(yīng)垂直于結(jié)構(gòu)面，錨桿密度和長(zhǎng)度同原設(shè)計(jì)。

E 區(qū)：為崩塌區(qū)范圍，錨桿入射角度為 15°~20°，錨桿密度增加，間距調(diào)整為1 根/3 m，錨桿長(zhǎng)度調(diào)整為10 m，其中，E 區(qū)在鋼繩網(wǎng)下鋪設(shè)小尺寸的格珊網(wǎng)。

F 區(qū)：臨空面楔形體較多，錨桿入射角度應(yīng)垂直于巖層節(jié)理面，錨桿密度增加，間距調(diào)整為1 根/3 m，錨桿長(zhǎng)度調(diào)整為10 m。

G，H 區(qū)：坡腳增加一排4 m 長(zhǎng)的短錨桿，距地面高1.0 m，并將錨桿墊墩置入1.5 m 高護(hù)腳矮墻內(nèi)，加固坡腳減少風(fēng)化，短錨桿間距4.5 m，其余位置同原設(shè)計(jì)。

I，J 區(qū)：錨桿長(zhǎng)度調(diào)整為 10 m，同時(shí)，錨桿密度增加，間距調(diào)整為1 根/3 m，并在坡腳增加一排4 m長(zhǎng)的短錨桿，距地面高1.0 m，并將錨桿墊墩置入1.5 m 高護(hù)腳矮墻內(nèi)，加固坡腳減少風(fēng)化，短錨桿間距3.0 m，錨桿入射角度應(yīng)垂直于巖層節(jié)理面。

3.5 監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)

通過對(duì)不穩(wěn)定崩塌體的變形和活動(dòng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)施工及運(yùn)營(yíng)過程中崩塌體的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)報(bào)和預(yù)警，盡可能的將地質(zhì)災(zāi)害的影響降到最低。

1）監(jiān)測(cè)布置

崩塌體施工期間監(jiān)測(cè)頻率不宜低于2 次/日，運(yùn)行期間頻率不宜低于2 次/月，并在雨季、有異常情況出現(xiàn)時(shí)應(yīng)增加相應(yīng)的監(jiān)測(cè)頻率，竣工結(jié)束后的監(jiān)測(cè)應(yīng)交接給接養(yǎng)單位，養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)及時(shí)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，如檢測(cè)數(shù)據(jù)異變，應(yīng)及時(shí)采取緊急措施封閉交通。

2）監(jiān)控設(shè)計(jì)

在穩(wěn)固巖面坡頂或平臺(tái)上設(shè)6 處監(jiān)測(cè)觀測(cè)標(biāo)，檢測(cè)內(nèi)容、方法及目的詳見表1。

表1 崩塌體監(jiān)測(cè)

3）監(jiān)測(cè)要求

①觀測(cè)標(biāo)應(yīng)完成設(shè)計(jì)要求的防護(hù)工程后埋設(shè)觀測(cè)標(biāo)，并在施工放樣時(shí)記錄高程、坐標(biāo)及埋設(shè)日期，觀測(cè)要求詳見表2。

表2 崩塌體觀測(cè)的內(nèi)容和要求

②觀測(cè)標(biāo)可采用＞Φ32 mm 的鋼筋制作，首先將鋼筋最頂部打成半圓形，然后在中間位置畫上十字。

③觀測(cè)標(biāo)觀測(cè)應(yīng)采用高精度的光電測(cè)距設(shè)備等進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果應(yīng)有專項(xiàng)記錄簿，并將記錄簿編入竣工的資料內(nèi)。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)探討了山區(qū)公路邊坡崩塌的影響因素，從力學(xué)機(jī)理上分析了影響原因和過程；提出進(jìn)行邊坡崩塌處治的防治原則和設(shè)計(jì)方案，同時(shí)兼顧表層加固和深層加固，才能使得邊坡穩(wěn)定取得有效控制；結(jié)合工程案例，分析了邊坡崩塌的處治和防治措施，并后期監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定崩塌體的活動(dòng)動(dòng)態(tài)，證明防護(hù)效果良好，可為其他工程提供一定的參考。