田 華，楊 明，趙干順

(1.廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007；2.廣西北投公路建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

廣西、貴州和云南東部所在區(qū)域分布有大量石灰?guī)r和白云巖為主的碳酸鹽，是世界上最大的喀斯特地區(qū)之一。由于降雨豐沛有利于喀斯特發(fā)育，形成了多樣的地貌形態(tài)[1-2]。隨著雨水的不斷侵蝕和巖石的崩塌，逐漸形成底部脫空、上部懸空突出的反坡陡崖地貌，部分低等級(jí)公路由于歷史原因和造價(jià)控制，存在這樣的反坡陡崖路段，對(duì)公路運(yùn)營(yíng)安全造成較大危害。反坡陡崖路段的處理是公路改擴(kuò)建方案確定的重要控制因素。

某舊路為四級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速為20 km/h，路基寬4.5 m，處于廣西典型喀斯特地區(qū)。沿線出露基巖多為石炭系和泥盆系的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等，沿線地層主要有石炭系下統(tǒng)、中統(tǒng)和上統(tǒng)，泥盆系上統(tǒng)，其中以石炭系分布最廣。在K10+270～K10+560段有一處反坡陡崖路段。該公路擬改擴(kuò)建為設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，路基寬8.5 m的二級(jí)公路[3-5]。該路段的改擴(kuò)建方案研究可以為類似喀斯特地區(qū)公路反坡陡崖路段的處理提供借鑒。

1 設(shè)計(jì)方案比選

K10+270～K10+560段為典型的喀斯特巖溶峰叢洼地地貌區(qū)，群峰挺立呈筍狀，互相間以基座相連。發(fā)育有較多的谷地和洼地，谷底有落水洞和溶洞。谷底標(biāo)高為422 m，峰頂標(biāo)高為782 m，舊路伴山而建，標(biāo)高為542～561 m。該處舊路寬約4.5 m，最小平曲線半徑R為105 m，最大縱坡為11%。舊路左側(cè)為混凝土護(hù)欄，護(hù)欄外側(cè)為陡峭地面，自然橫坡約45°。舊路右側(cè)為1.2 m寬土質(zhì)水溝，深約0.3 m，已被掉落碎石和雜草堵塞。水溝外側(cè)坡面底部脫空、上部懸空突出，為白云質(zhì)灰?guī)r，巖體裂隙較發(fā)育，反坡陡崖段坡面高約60 m，整體自然橫坡為80°。反坡陡崖坡面上方有一高約10 m、自然橫坡為37°的較緩平臺(tái)。再往上則為高約65 m、自然橫坡為79°的陡崖。反坡陡崖段長(zhǎng)約110 m[6]，針對(duì)該路段，提出了舊路左側(cè)加寬和右側(cè)加寬兩種方案進(jìn)行比選。

1.1 舊路左側(cè)加寬改擴(kuò)建方案

為避讓反坡陡崖路段，提出舊路左側(cè)加寬改擴(kuò)建方案。該改擴(kuò)建方案路中線平面位置相對(duì)舊路中線向左側(cè)偏移約5.1 m，標(biāo)高降低約8.2 m。改擴(kuò)建公路右側(cè)設(shè)置0.6 m寬、0.8 m深的漿砌水溝，0.5 m寬碎落臺(tái)后設(shè)置1∶0.1的挖方邊坡，坡頂為舊路路基邊緣。對(duì)既有舊路反坡陡崖處、新開挖邊坡坡面設(shè)置140 m長(zhǎng)的主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，掛網(wǎng)防碎石滾落。由于相對(duì)于舊路向左側(cè)偏移了約5.1 m，改擴(kuò)建公路左側(cè)部分路段不可避免地填筑在45°自然橫坡上。由于無法填筑路基，根據(jù)橫斷面分別在K10+481～K10+499段設(shè)置了18 m長(zhǎng)的混凝土路肩墻，K10+333～K10+397段、K10+421～K10+468段設(shè)置了111 m長(zhǎng)的氣泡輕質(zhì)土路肩墻。如圖1、圖2所示。

圖1 左側(cè)加寬方案平面圖

圖2 左側(cè)加寬方案橫斷面圖(m)

1.2 舊路右側(cè)加寬改擴(kuò)建方案

為徹底挖除舊路反坡陡崖段，提出舊路右側(cè)加寬改擴(kuò)建方案，以改擴(kuò)建后公路右側(cè)開挖邊坡坡頂至反坡陡崖以上的緩坡止、取消混凝土路肩墻和氣泡輕質(zhì)土路肩墻為原則。該改擴(kuò)建方案路中線平面位置相對(duì)舊路中線向右側(cè)偏移約5.7 m，標(biāo)高降低約8 m。改擴(kuò)建公路右側(cè)設(shè)置0.6 m寬、0.8 m深的漿砌水溝，1.5 m寬碎落臺(tái)后設(shè)置1∶0.1的挖方邊坡。坡頂為舊路反坡陡崖上緩坡，在緩坡處設(shè)置178 m長(zhǎng)的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)攔截上方滾落碎石，在改擴(kuò)建公路新開挖邊坡段設(shè)置290 m長(zhǎng)的主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。改擴(kuò)建公路左側(cè)為零挖或者挖方路基，無須再設(shè)置擋墻。如圖3、圖4所示。

圖3 右側(cè)加寬方案平面圖

圖4 右側(cè)加寬方案橫斷面圖

1.3 方案比選

舊路左側(cè)加寬改擴(kuò)建方案避讓反坡陡崖處，維持該處現(xiàn)狀，掛設(shè)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)，對(duì)新開挖邊坡也掛設(shè)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)。該方案改擴(kuò)建后公路右側(cè)開挖坡高約8 m，邊坡較低，運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)較低，但仍然存在反坡陡崖處上部突出巖石崩塌墜落的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，需要設(shè)置18 m長(zhǎng)的混凝土路肩墻和111 m長(zhǎng)的氣泡輕質(zhì)土路肩墻。

氣泡輕質(zhì)土路肩墻施工工藝要求較高，施工難度較大。舊路右側(cè)加寬改擴(kuò)建方案對(duì)反坡陡崖處徹底開挖清除，新開挖邊坡設(shè)置主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，同時(shí)在坡頂設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)對(duì)更高處的碎石進(jìn)行攔截。但改擴(kuò)建公路開挖石方工程量較大，右側(cè)開挖邊坡高約70 m，邊坡高度較高，后期養(yǎng)護(hù)時(shí)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)維護(hù)難度較大。本文對(duì)兩種方案的主要工程數(shù)量及造價(jià)進(jìn)行了對(duì)比，如表1所示。

表1 兩種方案工程規(guī)模對(duì)比表

根據(jù)兩種方案比選，舊路右側(cè)加寬改擴(kuò)建方案對(duì)反坡陡崖處徹底開挖清除，雖然造價(jià)增加144萬(wàn)元，后期養(yǎng)護(hù)維護(hù)費(fèi)用較高，但能徹底避免反坡陡崖進(jìn)化發(fā)展時(shí)的崩塌落石，保證過往車輛及民眾通行的行車安全。最終推薦按舊路右側(cè)加寬改擴(kuò)建方案實(shí)施。

2 施工實(shí)施方案

2.1 施工概況

按舊路右側(cè)加寬公路改擴(kuò)建方案，右側(cè)挖方邊坡高度最高為70 m，需要進(jìn)行專項(xiàng)爆破，爆破方量約7.6萬(wàn)m3。該處東北側(cè)225 m處有零星廢棄民房，西側(cè)455 m處有民房，南側(cè)舊路位于半山腰，且南側(cè)有一條東北走向的10 kV高壓線，邊坡坡腳距高壓線水平最近距離137.3 m，北側(cè)為山地[7]。

2.2 施工方案

由于該處反坡陡崖段整體呈直壁狀，無法修筑便道供大型機(jī)械上到邊坡頂部進(jìn)行作業(yè)。綜合考慮該高邊坡的整體地形、山體情況、設(shè)備及施工安全問題，在高邊坡上部采用人工吊裝簡(jiǎn)單易拆裝的鉆機(jī)并依托有利的地形自上而下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，整體施工采用深孔臺(tái)階爆破、數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路；同時(shí)為控制邊坡輪廓線，邊坡施工采用預(yù)裂爆破、數(shù)碼電子雷管和導(dǎo)爆索結(jié)合的混合起爆網(wǎng)路。

由于施工區(qū)域南側(cè)137.3 m有一條10 kV高壓線，需提前對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。在南側(cè)山腳應(yīng)開挖一道防護(hù)溝，溝深≥2 m，開挖的渣土堆排在外側(cè)，修筑成一道防護(hù)墻，以防止?jié)L石危害。為清理爆破場(chǎng)地，對(duì)于巖石較破碎，風(fēng)化嚴(yán)重的軟石采用人工利用風(fēng)鎬或機(jī)械，能挖除的先行挖除。邊坡頂部表層有易落碎石，爆破打孔前需清理。

該高邊坡整體采用深孔臺(tái)階爆破，根據(jù)深孔爆破要求，整體從西向東南推進(jìn)，即背向高壓線方向，如圖6、圖7所示。前期因場(chǎng)地限制，無法修筑供大型機(jī)械上到邊坡頂部進(jìn)行作業(yè)的便道，頂層采用深孔臺(tái)階爆破，因邊坡頂部高低起伏較大，頂層炮孔深6.2～10 m，炮孔間距為3～3.2 m，炮孔排距為2.8～3.0 m。頂層爆破形成平整臺(tái)階面后，邊坡主體下層開始采用10 m高度臺(tái)階爆破，孔深為11 m，孔距為3.2 m，排距為3.0 m。為控制爆破后坡面的平整度，邊坡控制線采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔傾角為84°，預(yù)裂孔孔距為1.5 m，預(yù)裂孔與主爆區(qū)最后一排炮孔的孔口距離為2.0 m。該邊坡降低至第5、第6臺(tái)階時(shí)，因邊坡有反坡陡崖底部掏空現(xiàn)象，導(dǎo)致前排炮孔到自由面的距離變化較大，當(dāng)臺(tái)階坡面上寬下窄時(shí)，如圖6和圖7，P1線所示臺(tái)階前排孔，在鉆孔過程中，嚴(yán)格控制炮孔的深度與角度，炮孔深度隨巖層厚度的變化而進(jìn)行調(diào)整，確保抵抗線w在3.5～4 m。當(dāng)臺(tái)階坡面呈中間薄、上下寬，如圖9、圖10中P2線所示臺(tái)階面時(shí)，前排炮孔中部由于抵抗線太小，炮孔中間抵抗線<3.5 m的位置不裝藥，用巖渣填塞中間段，炮孔底部跟上部正常裝藥。邊坡頂層削頂爆破高度為5～10 m，邊坡主體開挖爆破臺(tái)階高度為10 m，但因局部巖層厚度變化較大，臺(tái)階高度為5～10 m。爆后檢查完成后，使用機(jī)械對(duì)松動(dòng)巖石、廢渣等進(jìn)行清運(yùn)。

圖5 施工區(qū)域環(huán)境影響圖

圖6 施工邊坡剖面劃分圖

圖7 炮孔臺(tái)階剖面及開挖順序圖(cm)

3 結(jié)語(yǔ)

本方案實(shí)施完成后，反坡陡崖地質(zhì)危害得到徹底清除，避免了上部突出巖石的崩塌墜落式危害，邊坡處理整體效果良好，公路運(yùn)營(yíng)期間未再發(fā)生崩塌落石情況。通過對(duì)典型喀斯特反坡陡崖路段公路改擴(kuò)建方案進(jìn)行行車安全、施工運(yùn)維、工程造價(jià)等多要素比選研究，并提出具體的施工方案，總結(jié)出了該類公路地質(zhì)災(zāi)害處理方法，可以為類似喀斯特地區(qū)巖溶反坡陡崖地質(zhì)災(zāi)害處理提供借鑒。