路塹風化巖石邊坡防護措施探討

趙書海

(黑龍江省鶴大高速公路工程建設(shè)指揮部)

1 前 言

過去一段期內(nèi)所修建的山區(qū)公路,因為資金等原因,只注重主線貫通,而對深路塹邊坡的防護沒有引起足夠的重視,隨著公路使用年限的增加,邊坡碎落現(xiàn)象越來越嚴重,給日常養(yǎng)護和行車安全帶來不小的麻煩,如何處理好深路塹邊坡的防護,確保邊坡的穩(wěn)定是研究和探討的課題。

鶴大公路七臺河至雞西段公路 K 220至K 254路段位于山嶺區(qū),特別是太平嶺路段(K 223+600-K 227+000)地面起伏較大,原 1999年竣工通車的一級公路兩側(cè)多深路塹,陡邊坡,而且多屬于石質(zhì)路基路段,目前該路段大部分石質(zhì)邊坡存在碎落石,給養(yǎng)護工作和行車安全帶來不少的麻煩。

從地質(zhì)條件上看,該路段屬于風化較嚴重的地質(zhì)層,山坡開挖 1～2m范圍是風化碎石,其下才是強風化作用下的次堅石和堅石。分析其原因,對于這種地質(zhì)層,特別是地面起伏較大的山區(qū)路段,依靠增大邊坡率勢必增加挖方工程量,為了保證邊坡的穩(wěn)定,有必要在邊坡的加固和防護上采取一些必要的加固措施,與其大開挖邊坡相比造價要節(jié)省得多。

2 造成邊坡碎落的原因分析

造成邊坡碎落的原因是多方面的,但歸納起來筆者認為主要有以下幾方面原因。

(1)地質(zhì)原因

一是這一地區(qū)路段的地質(zhì)層大多集中在侏羅紀及早白堊紀沉積環(huán)境下所形成的厚層砂巖、泥巖等含煤巖系,部分路段揭露有華力西晚期侵入的堿長花崗巖。

地表以下巖石風化較為嚴重,多為風化碎石土及風化砂礫土,個別地段地表以下有不規(guī)則的較堅硬巖層。

(2)邊坡坡度設(shè)計不足,根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)范規(guī)定,對于強風化頁巖泥巖巖石路段,高度在 20m內(nèi)邊坡坡度應(yīng)在 1∶0.5～1∶1.25,20～30m路段邊坡坡度應(yīng)在 1∶0.75～1∶1.5,本路段個別路段挖方邊坡較高雖然在此標準范圍內(nèi),通過日常養(yǎng)護看,坡度不足,并且沒有設(shè)多級碎落臺。

(3)施工時爆破技術(shù)不佳造成的巖石層面不規(guī)范,有許多坡面巖石向外突出,周圍存在裂隙,沒有進行徹底的處理,一但有風化碎落的巖石就會落下。

(4)路塹邊坡坡頂面沒有設(shè)置排水系統(tǒng),使水流可以侵入巖石縫隙,在經(jīng)歷多次凍融循環(huán)后,加劇了坡面的風化程度,造成邊坡碎落。

(5)沒有對深路塹邊坡進行有效的防護,使風化程度加劇。

由于上述原因,從而使邊坡碎落不斷發(fā)生,而且有越來越嚴重的趨勢。

3 邊坡防護的措施

針對路段的邊坡特點,經(jīng)過多種方案計算比較,對距地表較松散的風化碎石按 1∶1的坡率進行刷坡,對坡面有風化嚴重的坡面進行處理,使之處于穩(wěn)定狀態(tài)。滿足設(shè)計要求后確定采用鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)進行邊坡防護。這是一種主動防護系統(tǒng)進行邊坡防護措施。

(1)鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)進行邊坡加固

鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)進行邊坡防護,是通過對巖石坡面按一定面積的方格四周打入錨桿形成錨固端,將鋼纜格柵網(wǎng)掛在錨固端,形成一個網(wǎng)掛包裹著的坡面,從而起到阻止風化的碎石滑落的作用,在邊坡防護的同時,通過噴灑植物生長液,使坡面生長植物,即達到固化坡面作用,同時實現(xiàn)綠化的目的。

鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)錨桿采用直徑為 25 mm的螺紋鋼,長 2.5m。最小鉆孔直徑為 380mm,系統(tǒng)所用雙絞合金屬網(wǎng)網(wǎng)面的鋼絲為經(jīng)高爾凡鍍層(5%鋁+鋅 +稀土元素)處理的高防腐性能鋼絲。網(wǎng)面為雙絞合六邊形,網(wǎng)孔尺寸400mm ×400mm。鋼纜網(wǎng)鋼繩交叉處,采用熱鍍鋅“十”字卡扣卡緊。

表 1 鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表

(2)施工步驟

主要施工步驟如下。

①刷坡。根據(jù)本工程加固防護需要,首先將需防護的坡面按 1∶1刷坡,使坡面大致平整。

②放樣。在邊坡防護區(qū)內(nèi),按照設(shè)計錨桿間距 415m×415m,用全站儀或經(jīng)緯儀進行現(xiàn)場放樣,以確定出每根錨桿的具體位置。

③鉆孔。放樣工作完畢后,在確定的錨桿位置處搭架鉆孔。鉆孔孔徑不小于 ＜100mm。鉆孔時需認真判斷巖層分界,以準確確定錨桿的長度。

④錨桿安裝。待錨孔形成,經(jīng)檢查錨孔深度滿足設(shè)計要求后,將外露端頭彎成圓環(huán)狀的錨桿伸入錨孔中,用灰砂比為 1∶2,水灰比為 0.145～0.15的 M20水泥砂漿灌注。灌漿要求飽滿。灌漿時需做砂漿試件,以檢驗砂漿強度。

⑤錨桿抽檢。錨桿孔灌漿強度達到 80%以后,使用經(jīng)過標定的千斤頂,對需抽檢的錨桿進行拉拔試驗,以檢驗錨桿在設(shè)計拉力作用下,能否滿足抗拔要求。

⑥安裝張拉繩。在每排錨桿端頭圓環(huán)內(nèi),沿縱、橫向各穿一根張拉繩。張拉繩一端用 3個柔性鋼繩網(wǎng)在高邊坡治理中的應(yīng)用 6個 ＜16mm熱鍍鋅繩卡,間距 10 cm固定,另一端用 50 kN手拉葫蘆頂張拉至 30 kN拉力后用 3個＜16mm熱鍍鋅繩卡固定。為保證張拉繩張緊,每根張拉繩長度不宜大于 30m。為保證張拉繩緊貼地面,在錨孔口處應(yīng)開鑿口徑和深度均大于20 cm的凹坑。

⑦安裝鋼纜格柵網(wǎng)。將工廠編制生產(chǎn)的鋼纜格柵網(wǎng)運至施工現(xiàn)場,展開鋼纜網(wǎng),用 ＜8mm熱鍍鋅鋼絲繩與張拉繩縫合?？p合時應(yīng)按照每張網(wǎng)使用一根縫合繩的原則確定縫合繩的長度?？p合鋼繩與張拉鋼繩相交處,用卡扣卡緊,防止滑動。

⑧綠化。用噴液機在坡面上播撒植物營養(yǎng)液,使之生長植物,達到綠化和穩(wěn)定邊坡的作用。

(3)關(guān)鍵工藝質(zhì)量控制

①錨孔深度及水泥砂漿灌注。

錨孔原則上應(yīng)按設(shè)計深度鉆孔。但在鉆孔施工時,應(yīng)認真記錄土、石分界深度和巖石強風化、中等風化、微風化的分界深度,以便科學合理的確定每個錨孔的深度。

錨孔鉆好后應(yīng)及時檢查、灌漿,以免塌孔造成堵孔,給施工帶來不便。水泥砂漿要嚴格按配合比配制,灌注時應(yīng)連續(xù)直至灌滿,不允許長時間中斷。砂漿灌注工藝必須確保水泥砂漿的強度和灌注飽滿。

②鋼繩網(wǎng)系統(tǒng)。

柔性鋼繩網(wǎng)系統(tǒng)所使用的鋼繩、卡扣等材料必須是經(jīng)過質(zhì)量檢驗的符合國家有關(guān)標準的熱鍍鋅材料,防腐性能應(yīng)達30年以上。鋼繩網(wǎng)不得有斷絲、脫絲,鍍鋅量大于70 g/m2。繩卡和“十”字卡扣表面不得有破裂和損傷。

③張拉繩及鋼繩網(wǎng)安裝。

張拉繩安裝時,應(yīng)嚴格按要求采用手拉葫蘆施加預(yù)張拉力,不能采用人工拉緊的辦法。鋼繩網(wǎng)安裝時,與張拉繩縫合的縫合鋼繩亦應(yīng)張拉,使鋼繩網(wǎng)張拉緊并貼緊地面,以起主動防護的作用。

4 結(jié) 論

(1)鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)具有較廣泛的適用性?？梢赃m用于各種不同程度風化的石質(zhì)邊坡。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、礦山、水庫、建筑等領(lǐng)域的高邊坡防護。

(2)鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)對坡面無特殊要求,對原始地貌適應(yīng)性強。施工時無需大量開挖土石方(只將松動的土石方清除),減少工程量、可實現(xiàn)由上至下的施工,使施工較為安全。

(3)鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)施工不需大型機械沒備,施工簡便,可程序化操作,施工速度快。

(4)鋼纜格柵網(wǎng)面掛系統(tǒng)可實現(xiàn)原坡面無法實現(xiàn)的綠化(包括石質(zhì)邊坡),美化環(huán)境,達到綜合治理的目地。