趙 亮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

1 城市連接線深挖高填路基項(xiàng)目介紹

某項(xiàng)目依托高速樂(lè)山城區(qū)連接線工程二期(通江連接線)道路工程，工程位于四川省樂(lè)山市市中區(qū)境內(nèi)，道路全長(zhǎng)2 110m，等級(jí)為城市主干路，道路寬度24～40m。

工程場(chǎng)地位于四川省樂(lè)山市市中區(qū)北部通江片區(qū)(場(chǎng)地地貌見(jiàn)圖1)，起點(diǎn)位于通江街道檀木嘴村，線路由南向北至已建樂(lè)山繞城高速公路通江收費(fèi)站。道路沿線屬丘陵地貌，沿線地面高程約367.68～457.41m，其中，起點(diǎn)～S308段相對(duì)高差約8m，地勢(shì)起伏相對(duì)較小；S308～終點(diǎn)段相對(duì)高差達(dá)89m，地形起伏較大。施工的場(chǎng)地是四川盆地里面的西南緣，該地區(qū)的氣候相對(duì)比較溫和，下雨量也是比較多，所以該地區(qū)相對(duì)比較潮濕，在對(duì)樂(lè)山這幾年氣象站資料的收集過(guò)程中，得出了該地區(qū)的具體信息：屬于常年下雨，而且下雨一般都是暴雨，很少出現(xiàn)小雨的情況。大多下雨集中在夏天和秋天這兩個(gè)季節(jié)。地層主要由第四系全新統(tǒng)(Q4pd)耕土，第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)素填土、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、卵石，白堊系上統(tǒng)灌口組(K2g)粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組(K1j)砂巖組成。

圖1 工程場(chǎng)地地貌照片

工程存在高度大于30m的深挖巖質(zhì)路塹邊坡，挖方路塹邊坡最高位置位于樁號(hào)K1+800～K1+980段，邊坡最大高度73m，邊坡設(shè)計(jì)采用錨桿框架梁+掛鍍鋅鋼絲網(wǎng)噴混植生的組合防護(hù)。由于本邊坡較高，地質(zhì)條件也是非常復(fù)雜，需要根據(jù)施工的要求來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化的施工。工程K1+130～K1+410段左側(cè)輔道與主線凈高差較大，且地質(zhì)條件特殊，大部分處于軟弱地基范圍內(nèi)。

上述73m高的道路邊坡在城市連接線道路中比較少見(jiàn)，同時(shí)處于典型的紅層砂巖地區(qū)，且工程場(chǎng)址降雨較為豐沛，開(kāi)挖施工中存在失穩(wěn)坍塌風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)工程局部路段橫向主、輔道高差達(dá)到14m，高差大、支擋結(jié)構(gòu)受力大，路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題突出。

針對(duì)上述問(wèn)題，開(kāi)展道路深挖高填路基施工技術(shù)研究，從紅層砂巖高邊坡穩(wěn)定性角度出發(fā)，研究適宜的開(kāi)挖施工程序和控制參數(shù)，同時(shí)研究適應(yīng)特殊道路結(jié)構(gòu)的泡沫混凝土路基填筑工藝，解決路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和高效施工難題。結(jié)合工程所處地區(qū)地形地質(zhì)和工程性質(zhì)的代表性，本文研究的相關(guān)成果具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 城市連接線深挖高填路基項(xiàng)目?jī)?nèi)容分析

城市連接線公路深挖高填路基首先在通過(guò)使用集對(duì)分析法，在運(yùn)用該方法的一些技術(shù)時(shí)，可以直接建立一個(gè)高速公路斜坡的模型，這個(gè)模型需要將施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)，滑坡的實(shí)際情況，還有施工的各種因素和當(dāng)?shù)丨h(huán)境都考慮進(jìn)去，最后對(duì)這個(gè)模型的滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。接著工程地質(zhì)類(lèi)比法與赤平極射投影法，比如對(duì)浙江省三門(mén)核電廠高邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，使用該方法得到的結(jié)果表明結(jié)構(gòu)面的不良組合對(duì)邊坡穩(wěn)定性沒(méi)有影響,而且當(dāng)坡腳不超過(guò)60°時(shí)該邊坡保持穩(wěn)定。同時(shí)根據(jù)高填方建筑施工堤岸邊坡滑坡和路塹山體邊坡崩塌等地質(zhì)現(xiàn)狀,并結(jié)合鐵陵沁線楊寨河至西河底段K5+820～K6+120段等高填方建筑公路堤岸的滑坡病害問(wèn)題，通過(guò)在建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的研究調(diào)查中，針對(duì)實(shí)際滑坡的形態(tài)特征,通過(guò)剖析該滑坡的主要產(chǎn)生因素及其基礎(chǔ)理論問(wèn)題,通過(guò)定性分析和通過(guò)理論分析等方式對(duì)該滑坡的穩(wěn)定性做出了判斷,進(jìn)而對(duì)其預(yù)防與加固問(wèn)題提供了較為科學(xué)合理的對(duì)策與方法。

城市連接線公路深挖高填路基項(xiàng)目在防護(hù)形式上需要對(duì)環(huán)境的影響提高關(guān)注，對(duì)城市連接線公路上斜坡的防護(hù)技術(shù)的研究需要從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，在對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)的情況下，使用合適的防護(hù)技術(shù)，使得防護(hù)設(shè)備融入到環(huán)境中，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生惡劣的影響。目前對(duì)于邊坡在生態(tài)環(huán)保方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，提出了在斜坡防護(hù)方案不僅需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行關(guān)注，而且需要對(duì)環(huán)境的保護(hù)也重視起來(lái)。指出目前社會(huì)對(duì)邊坡保護(hù)方法的需求也愈來(lái)愈高,不但要符合穩(wěn)定性要求,而且必須符合環(huán)保、美觀的需求。通過(guò)各個(gè)地區(qū)的城市連接線公路案例總結(jié)出了綠色柔性防護(hù)系統(tǒng)概念,該保護(hù)型式相比于我國(guó)傳統(tǒng)的保護(hù)型式更具備環(huán)境、生態(tài)等優(yōu)勢(shì),也很好地表達(dá)了構(gòu)建綠色生態(tài)高速公路的基本思想。

通過(guò)對(duì)國(guó)外一些邊坡穩(wěn)定性的學(xué)習(xí)與研究。知道對(duì)具有土性空間變異性的邊坡穩(wěn)定可靠度研究是非常有必要。同時(shí)了解到了斜坡一般有著好幾個(gè)不同的臨界滑動(dòng)面，而且還存在著非常多的破壞機(jī)理，需要研究人員可以綜合地考慮到多種破壞機(jī)制，從而對(duì)斜坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)判。對(duì)傾倒也有了更深刻的了解，傾倒屬于一種在層狀或塊狀巖體中廣泛存在的邊坡失穩(wěn)形式，同時(shí)對(duì)傾倒破壞的一般機(jī)制有了深刻的理解。對(duì)于軟巖層中需要挖出的邊坡，需要考慮到是否會(huì)受時(shí)間影響的穩(wěn)定性問(wèn)題。對(duì)地下水的流量與邊坡變形的關(guān)系也需要注意到，通過(guò)對(duì)比水平排水溝和和降滲對(duì)山體穩(wěn)定性的影響，確定了水平排水溝對(duì)山體更具有穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明，邊坡的安全系數(shù)隨著基腳邊緣距離、基腳深度和土壤相對(duì)密度的增大而增大，但隨著坡角的增大和對(duì)基腳施加壓力的增大而減小。對(duì)于影響巖質(zhì)的邊坡穩(wěn)定性的因素需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判斷，因?yàn)閷?duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響因素非常多，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘探，通過(guò)判斷各個(gè)因素對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的影響是否明顯來(lái)進(jìn)行確定。同時(shí)，在活性黏土的研究過(guò)程中，可以添加一些非活性的材料。

在城市連接線公路深挖高填路基施工過(guò)程中，泡沫混凝土填筑因施工速度快、輕質(zhì)和有效減小不均勻沉降而進(jìn)入了人們的視野。研究認(rèn)為,在主橋和引橋連接處用泡沫混凝土作為填筑材料，施工簡(jiǎn)單且速度快，能減少事故的發(fā)生，是較好的環(huán)保材料。通過(guò)對(duì)EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)混凝土材料特性進(jìn)行總結(jié),分析了橋頭跳車(chē)病害產(chǎn)生的機(jī)理，結(jié)合材料特性解析處置橋頭病害的適用性，敘述了EPS混凝土的施工技術(shù)，實(shí)踐結(jié)果表明泡沫混凝土是良好的填筑材料。對(duì)兩種不同技術(shù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)材料能滿(mǎn)足橋頭填料的要求,能減小臺(tái)后土壓力，不擠壓臺(tái)背，有效降低了蓋梁和樁基開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。依托實(shí)際工程，介紹了泡沫輕質(zhì)土在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用,采用數(shù)值模擬的方法研究密度與抗壓強(qiáng)度對(duì)沉降的影響,根據(jù)安全性和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)密度為700kg/m3的泡沫混凝土效果較佳。對(duì)預(yù)壓期不足造成運(yùn)營(yíng)道路沉降量較大,采用橫向?qū)Ч艿男问綋Q填氣泡混合輕質(zhì)土,處置后沉降速率趨于穩(wěn)定,沉降量明顯減少，避免了封閉交通。

3 城市連接線深挖高填路基項(xiàng)目技術(shù)分析

3.1 高邊坡生態(tài)治理和穩(wěn)定控制技術(shù)研究

3.1.1 紅層砂巖高邊坡開(kāi)挖施工穩(wěn)定控制技術(shù)

本工程開(kāi)挖路段地層巖性基本為紅層砂巖，巖石巖性偏軟，受雨水沖刷侵蝕速度快，跨雨季施工時(shí)容易發(fā)生垮塌等問(wèn)題，路段范圍內(nèi)最高邊坡高達(dá)73m，在城市道路中比較少見(jiàn)。針對(duì)高邊坡施工期穩(wěn)定問(wèn)題，開(kāi)展巖石自然和飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度測(cè)試，開(kāi)展巖層傾角、傾向等地質(zhì)要素分析，結(jié)合經(jīng)典邊坡理論和必要的有限元分析，研究在不同開(kāi)挖支護(hù)策略下的邊坡穩(wěn)定狀況，根據(jù)分析成果，選擇合理的高邊坡開(kāi)挖支護(hù)程序和施工策略，以保證紅層砂巖道路高邊坡施工期安全穩(wěn)定。

3.1.2 城市道路高邊坡生態(tài)治理技術(shù)

路段范圍內(nèi)邊坡基本為巖質(zhì)邊坡，設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖后應(yīng)完成綠化和植被覆蓋，目前對(duì)于道路邊坡生態(tài)治理，多采用噴播草籽的施工方法，但受基層、基質(zhì)、坡度等生境條件影響，施工后植被可能存在生長(zhǎng)不良等問(wèn)題。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，開(kāi)展以砂巖破碎料作為基質(zhì)的邊坡噴播生態(tài)治理技術(shù)研究。工程場(chǎng)址范圍內(nèi)土料缺乏，同時(shí)對(duì)于基層為巖石的邊坡，噴播植被容易受到雨水沖刷的影響。結(jié)合項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已有研究基礎(chǔ)，以砂巖破碎料作為基質(zhì)，分析最佳噴播配比，并研究形成砂巖破碎料作為基質(zhì)的邊坡噴播生態(tài)治理工藝工法。

3.2 高填方路基泡沫混凝土填筑施工技術(shù)

3.2.1 高填方路基填筑料選擇和路基穩(wěn)定分析

擬建道路部分路段為S308兩側(cè)拓寬，拓寬段為高填方路基，填筑高度較大，且地質(zhì)條件特殊，大部分處于軟弱地基范圍內(nèi)。若直接采用衡重式路肩擋墻通過(guò)該段，地基承載力不能滿(mǎn)足要求；路基擋墻高達(dá)14m，若采用常用普通土填筑，荷載加大，影響原有衡重式擋墻的穩(wěn)定性。

針對(duì)上述問(wèn)題，借鑒泡沫混凝土的輕質(zhì)性?xún)?yōu)點(diǎn)，將泡沫混凝土引入路基填筑，進(jìn)行砂礫石等普通填料和泡沫混凝土材料的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，結(jié)合路肩擋墻的穩(wěn)定性分析，確定泡沫混凝土作為路基填筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2.2 路基泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究

基于泡沫混凝土的密度和強(qiáng)度等設(shè)計(jì)的要求，需要對(duì)它的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后通過(guò)室內(nèi)的試驗(yàn)，來(lái)確保泡沫混凝土的配合比和合理的施工工藝都可以滿(mǎn)足施工現(xiàn)場(chǎng)的要求。

3.2.3 路基泡沫混凝土填筑施工工藝研究

根據(jù)路基填筑和路肩支擋結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)路基填筑施工工藝流程，研究以擋墻作為模板的泡沫混凝土填筑施工方案，對(duì)材料、人力、設(shè)備投入進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，形成路基泡沫混凝土填筑施工工法。

3.3 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)：①高速樂(lè)山城區(qū)連接線工程二期(通江連接線)施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良水平；②總結(jié)一套成熟的紅層砂巖地區(qū)道路高邊坡開(kāi)挖施工穩(wěn)定控制方法；③總結(jié)紅層砂巖高邊坡開(kāi)挖施工和路基泡沫混凝土施工技術(shù)，促進(jìn)工程安全優(yōu)質(zhì)高效地完成；④形成紅層砂巖高邊坡開(kāi)挖施工方法和路基泡沫混凝土施工方法。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：①項(xiàng)目研究的紅層砂巖道路高邊坡開(kāi)挖施工技術(shù)，可以解決施工進(jìn)度慢、施工安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題，并節(jié)約施工成本；②研究應(yīng)用路基泡沫混凝土填筑，可以有效解決路肩擋墻穩(wěn)定問(wèn)題，簡(jiǎn)化路基填筑沉降控制，加快施工進(jìn)度；③保證邊坡生態(tài)治理效果，因地制宜，合理利用當(dāng)?shù)夭牧希苊赓Y源浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境，對(duì)類(lèi)似工程施工有參考價(jià)值。

所以城市連接線公路深挖高填路基項(xiàng)目主要考慮的是高邊坡深挖施工技術(shù)和泡沫混凝土填筑施工技術(shù)，這兩種技術(shù)都是需要考慮到城市連接線公路深挖高填項(xiàng)目上的整體穩(wěn)定性以及生態(tài)環(huán)境不會(huì)受到太大的影響。同時(shí)對(duì)城市連接線公路深挖高填路基項(xiàng)目中兩種技術(shù)的設(shè)計(jì)也需要研究人員將這些因素考慮全面，才可以正式進(jìn)行施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

項(xiàng)目從工程實(shí)際地形地質(zhì)條件出發(fā)，結(jié)合巖石強(qiáng)度試驗(yàn)和理論分析計(jì)算，確定合理的道路高邊坡開(kāi)挖施工程序和參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)分析，獲得砂巖破碎料為基質(zhì)的噴播植草工藝方法和參數(shù)；針對(duì)高填方路基、地質(zhì)條件復(fù)雜的問(wèn)題，結(jié)合路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析計(jì)算，提出泡沫混凝土路基填筑方案，根據(jù)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及工程應(yīng)用，形成一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的路基泡沫混凝土填筑施工工法，從而將項(xiàng)目工程完整地呈現(xiàn)出來(lái)。

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