某鐵路專用線路塹邊坡治理分析與設(shè)計(jì)探討

王海江 劉 娟

1 工程概況

某鐵路專用線DK2+140～DK2+390段路塹邊坡是人工開挖形成的土質(zhì)高邊坡,工程完成后,該段路塹邊坡左右側(cè)多處多次出現(xiàn)坡面坍塌、滑塌。目前鐵路線右側(cè)DK2+183～DK2+267段和左側(cè)DK2+223～DK2+277段已嚴(yán)重坍塌,坍塌體淹埋了該段鐵路專線的路基。另外,連接上村和向東村的公路上跨鐵路立交橋兩端橋墩周圍部分土體也發(fā)生滑塌,橋面和坡頂路面銜接處也因土體滑塌而部分?jǐn)嚅_,影響了公路立交橋的安全正常通行。針對該段路塹邊坡目前存在的問題,就鐵路專用線DK2+183～DK2+267段路塹右側(cè)邊坡以及DK2+223～DK2+277段路塹左側(cè)邊坡進(jìn)行治理工程設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

1)GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范;2)GB J86-85錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范;3)GB 50330-2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范;4)CECS 22∶90土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)程;5)GB 50026-893工程測量規(guī)范。

3 邊坡工程地質(zhì)條件

1)位置、地形及地貌。擬治理和加固邊坡段位于該鐵路專用線DK2+140～DK2+390段,連接上村和向東村的公路上跨鐵路立交橋以40°夾角斜跨鐵路專用線,立交橋橋面中線與鐵路路基中線交于DK2+236位置,該段鐵路路基設(shè)計(jì)標(biāo)高899.0 m～902.0 m。場地總體地形起伏較大,地面標(biāo)高介于915.0 m～924.0m,公路立交橋位置基本為場地最高位置,向兩側(cè)地勢逐漸降低,鐵路線右側(cè)坡體在DK2+336段發(fā)育了一條沖溝。地貌單元屬中低山丘陵地貌。2)地震烈度。本區(qū)地震基本烈度為6度。3)不良地質(zhì)現(xiàn)象。該段線路及其附近無明顯斷裂構(gòu)造,部分地段地下存在煤礦采空區(qū),但礦方已對DK2+156～DK2+316段進(jìn)行了注漿治理,目前經(jīng)實(shí)際監(jiān)測,地面沉降已穩(wěn)定。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

該鐵路專用線DK2+140～DK2+390段路塹邊坡是人工開挖形成的土質(zhì)高邊坡,該段沿線大部分地段人工開挖深度都在20 m～22 m,兩側(cè)邊坡陡峭,開挖后坡體內(nèi)土體原始應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變,在坡腳附近出現(xiàn)較大的剪應(yīng)力集中區(qū),坡頂可能出現(xiàn)張應(yīng)力區(qū),坡體應(yīng)力的變化可直接引起邊坡的變形破壞。本段路塹邊坡左右側(cè)多處發(fā)生坡面坍塌和滑塌。雖然目前仍有部分砌石高邊坡尚未坍塌,但當(dāng)它們受到外部因素影響時(shí),隨時(shí)存在坍塌的可能性,因此有必要提前采取一定的加固措施。對于目前地下存在煤礦采空區(qū)而又未進(jìn)行注漿治理的路塹邊坡地段應(yīng)先進(jìn)行采空區(qū)注漿治理,然后再進(jìn)行邊坡的治理和加固。

5 設(shè)計(jì)方案

5.1 錨拉式框架梁

治理段和加固段一級平臺以下坡面采用錨拉式框架梁支護(hù),框架梁設(shè)計(jì)為400mm×400mm,橫縱向梁間距為3.2 m×3 m,3.3 m×3 m,每片框架梁由4根橫梁和3根縱梁柱現(xiàn)澆鋼筋混凝土而成。在梁的每個結(jié)點(diǎn)處設(shè)置一根預(yù)應(yīng)力錨索,錨索長度25 m,傾角20°,由 5φ 15.24mm(1860級)低松弛高強(qiáng)度鋼絞線編制而成。鉆孔成孔孔徑150mm,注漿采用水灰比為0.5的素水泥漿灌注,單根錨索設(shè)計(jì)拉力為400 kN?？蚣芰嚎v向每隔9 m設(shè)置一條伸縮縫。

5.2 錨拉式擋墻

治理段原擋墻變形、坡腳塌落、一級平臺橋墩周圍土體塌落處以及橋北端路面恢復(fù)處采用錨拉式擋墻支護(hù),擋墻厚度0.5 m,用鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成。擋墻內(nèi)部按照框架梁的間距和方式配筋,另增加雙層φ 8@200的鋼筋網(wǎng)片。在擋墻隱含梁的每個結(jié)點(diǎn)處設(shè)置一根預(yù)應(yīng)力錨索,錨索長度25 m,傾角15°,由5φ 15.24mm(1860級)低松弛高強(qiáng)度鋼絞線編制而成。擋墻每隔9 m設(shè)置一條伸縮縫。一級平臺橋墩周圍以及橋北端路面恢復(fù)處的錨拉式擋墻內(nèi)側(cè)均用灰土回填夯實(shí),密實(shí)度不小于0.93。橋墩周圍錨拉式擋墻內(nèi)側(cè)在回填完灰土后,頂部用鋼筋混凝土澆筑封面,厚度150mm,配置φ 8@200的單層鋼筋網(wǎng)片。

5.3 錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土

治理段一級平臺以上原漿砌片石護(hù)坡垮落的坡面以及加固段一級平臺以上原未做漿砌片石護(hù)坡的坡面均采用錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。噴射混凝土標(biāo)號C20,噴射面層厚度為150mm,分兩次噴射,布置Φ 8@200單層鋼筋網(wǎng),錨桿采用Φ 28mm螺紋鋼筋制作,設(shè)計(jì)長度為8 m,錨孔間距為3m×3 m,每個錨孔位置按照“井”字形橫縱向布置4根Φ 16加強(qiáng)鋼筋,錨孔孔徑為 130mm,傾角為25°。注漿采用水灰比為0.5的素水泥漿灌注。錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土每隔20 m設(shè)置一條伸縮縫。

5.4 排水系統(tǒng)修繕

1)仰斜排水孔:在距路基1 m高坡腳位置以及距一級平臺1 m高位置各布置一排深部仰斜排水孔,排水孔孔徑為110mm,仰角為15°,下PVC花管。路基位置排水孔間距為6 m,孔深20 m;一級平臺位置排水孔間距為3 m,孔深10 m。2)截排水溝:在坡頂距坡面2 m處修建一條“U”形截水溝,截水溝采用C15混凝土澆筑而成,厚度200mm,配置Φ 6@200單層鋼筋網(wǎng),其內(nèi)沿與坡面的鋼筋網(wǎng)相連接,并澆筑150mm厚度C15混凝土與坡面連接成一體。截水溝底部用150mm厚度的三七灰土夯實(shí)。截水溝每隔20 m設(shè)置一條伸縮縫,用瀝青麻絲充填。在DK2+183～DK2+223右側(cè)邊坡治理段,一級平臺面上漿砌片石擋墻外側(cè)修筑一條“U”形排水溝,距擋墻腳0.5 m,采用C15混凝土澆筑而成,厚度200mm,配置Φ 6@200單層鋼筋網(wǎng),其內(nèi)沿與擋墻相連接,并澆筑150mm厚度C15混凝土。排水溝底部用三七灰土夯實(shí),夯實(shí)層厚度150mm。3)泄水管(孔):錨拉式擋墻、漿砌片石擋墻、錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)面、漿砌片石護(hù)面均按照縱橫2 m～3 m間距預(yù)埋設(shè)(或預(yù)留)淺表層泄水管(泄水孔),擋墻或護(hù)面內(nèi)側(cè)泄水管(孔)周圍設(shè)置砂礫石反濾層。泄水孔規(guī)格 10mm×10mm,預(yù)埋泄水管采用φ 50mm,長度1.0 m的PVC管。

5.5 坡面修整

一級平臺以下已坍塌坡面按照原設(shè)計(jì)坡度1∶0.5對坡面進(jìn)行修整后再做支護(hù),一級平臺以上坡面按照目前實(shí)際坡面進(jìn)行修整后再做支護(hù),不做支護(hù)的坡面修整后坡度應(yīng)不大于1∶1?；靥钔敛捎萌呋彝?逐層夯實(shí)。

5.6 漿砌片石護(hù)坡

一級平臺以下已坍塌坡面按照原設(shè)計(jì)坡度1∶0.5對坡面進(jìn)行修整后,再用M10漿砌片石做護(hù)坡,然后再進(jìn)行錨拉式框架梁支護(hù)。漿砌片石護(hù)坡按照原設(shè)計(jì)施工。

5.7 漿砌片石擋墻

在DK2+183～DK2+215右側(cè)邊坡治理段,一級平臺以上坡面修整后坡度應(yīng)不大于1∶1,一級平臺寬度為4 m～8 m,根據(jù)實(shí)際施工情況留設(shè)。平臺上坡腳位置修筑漿砌片石擋墻,擋墻高1.8 m,外墻面坡度 1∶0.5,墻埋深0.5 m,底部用三七灰土夯實(shí),夯實(shí)層厚度400mm。

6 施工注意事項(xiàng)

1)為保證邊坡的穩(wěn)定和施工安全,邊坡錨固工程一般應(yīng)按工序施工,各工序在保證主要施工順序和工藝要求條件下,可以統(tǒng)籌安排,加快施工進(jìn)度。2)各項(xiàng)工程必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工,遵循相應(yīng)的施工規(guī)范,確保施工質(zhì)量,施工后按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工程驗(yàn)收。3)左側(cè)邊坡DK2+248～DK2+267段施工時(shí),應(yīng)先施工上部錨拉式框架梁,然后再拆除下部變形的原混凝土擋墻,重新進(jìn)行錨拉式擋墻的施工。4)右側(cè)邊坡 DK2+183～DK2+223段施工時(shí),應(yīng)先施工下部錨拉式擋墻、錨拉式框架梁,然后再進(jìn)行一級平臺面上其他工程的施工。5)右側(cè)邊坡路面恢復(fù)段施工時(shí),應(yīng)先將已塌落的松散土層清理掉,直至露出原狀土層,然后再在原狀土層上進(jìn)行內(nèi)側(cè)的錨拉式框架梁及外側(cè)的錨拉式擋墻施工。6)坡面修整。使用機(jī)械進(jìn)行土方作業(yè)時(shí),應(yīng)嚴(yán)防出現(xiàn)邊坡超挖,必要時(shí)應(yīng)采用人工清坡修整,以保證邊坡平整符合設(shè)計(jì)規(guī)定的坡角。7)預(yù)應(yīng)力錨索施工。錨索孔必須按設(shè)計(jì)圖紙布置的孔位精確定位。成孔禁止用水鉆進(jìn),盡量減少對鉆孔周圍土層的擾動,鉆孔結(jié)束后,應(yīng)從鉆孔底向外清孔。錨索材料必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求,保證質(zhì)量。錨索張拉要逐級進(jìn)行,分兩次完成,第一次張拉達(dá)鎖定力的60%～70%,張拉時(shí)應(yīng)對錨索伸長及受力做記錄,核實(shí)伸長與受力是否相等。每級補(bǔ)償張拉穩(wěn)定時(shí)間為5 min,最后一級補(bǔ)償張拉穩(wěn)定時(shí)間為10 min(參見有關(guān)規(guī)范)。必須保證錨墩與鉆孔軸線垂直,張拉結(jié)束后,錨頭部分應(yīng)涂防腐劑,再用C25混凝土封閉。8)錨桿施工。錨桿孔位測放應(yīng)準(zhǔn)確,偏差不得超過±3cm,考慮沉渣的影響,為確保錨桿深度,實(shí)際孔要大于設(shè)計(jì)深度0.3 m。錨桿成孔孔徑為150mm,成孔后,進(jìn)行清孔檢查,對于孔中出現(xiàn)局部塌孔或掉落松土應(yīng)立即處理。9)框架梁施工。框架梁施工時(shí),先清理、整平坡面,再做漿砌片石護(hù)坡,保證框架梁與砌石坡面密貼。先施工錨索,再施工鋼筋混凝土框架梁,待錨固體及框架強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),方可進(jìn)行錨索張拉、鎖定。用C25混凝土將錨頭作封閉保護(hù)處理,要求整齊、美觀。10)掛網(wǎng)噴射混凝土施工。噴射混凝土?xí)r,射距宜在0.8 m～1.5 m的范圍內(nèi),并從上部逐漸向下部噴射。射流方向一般應(yīng)垂直指向噴射面,但在鋼筋部位,應(yīng)先噴填鋼筋前方,防止在鋼筋背面出現(xiàn)空隙。噴射混凝土水灰比一般為0.35～0.45。11)排水系統(tǒng)施工。坡頂“U”形截水溝、一級平臺排水溝及坡腳排水溝,施工時(shí)可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行放線施工。若溝底為土質(zhì),則需要夯實(shí)處理,以防沉降。仰斜排水孔采用干法鉆成孔,成孔后采用高壓風(fēng)清孔,下入PVC花管。混凝土面層背面排水可用預(yù)埋帶孔塑料管(直徑50mm),其長度1.0 m,向外傾斜5°～10°排水,每 4 m2坡面設(shè)置一根。

[1] 郁中偉,馬 良,鄭明玉.現(xiàn)行橋梁抗震理論與設(shè)計(jì)方法 [J].山西建筑,2008,34(1):313-314.