敘永至古藺高速公路挖方路基段邊坡加固治理

方琳 王宇 代凌輝

黃河水利職業(yè)技術學院（475004）

敘永至古藺高速公路挖方路基段邊坡加固治理

方琳 王宇 代凌輝

黃河水利職業(yè)技術學院（475004）

對敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+210挖方路基段邊坡失穩(wěn)原因進行了客觀分析，提出了抗滑擋土墻支擋、鋼花管注漿框架梁、預應力錨索框架梁、預應力錨索框架梁預加固等措施。

邊坡失穩(wěn)；抗滑擋土墻；鋼花管注漿框架梁；預應力錨索框架梁

1 工程概況

敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+ 210段路基位于四川省瀘州市古藺縣古藺鎮(zhèn)，離縣道古（藺）習（水）路約400 m。

該段為挖方路基，原設計為順層面清方處理，坡面植草防護，處理長度250 m，最大挖方高約20 m。2013年11月上旬，順層清方坡面基本成型，由于邊坡開挖后，坡面應力重分布，巖體卸荷強烈，清方坡面出現(xiàn)較多卸荷裂隙，間距20～30 cm。2013年11月下旬，邊坡局部出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。2014年3月19日至2014年3月20日受強降雨影響，邊坡再次發(fā)生大范圍變形，斜坡上部20多座墳墓已有部分毀壞。2014年3月，四方現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)，坡體拉裂變形嚴重，邊坡縱向發(fā)育裂縫長約100 m，出現(xiàn)較多拉張裂縫，最大裂縫寬約7 m，最深達16 m?，F(xiàn)有邊坡穩(wěn)定性已對斜坡上部多座墳墓及下方居民構成較大的安全隱患。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場區(qū)位于四川盆地南部邊緣與云貴高原北部的過渡地帶，屬構造侵蝕中低山地貌。區(qū)內(nèi)山嶺呈駝狀，溪溝發(fā)育，自然斜坡坡度較陡，坡角多在25°～35°，局部砂巖陡坎較陡，呈臺階折線型。砂巖出露地段多形成陡坎甚至陡崖，粉砂質(zhì)泥巖出露段多形成緩坡平臺。

斜坡植被有少量低矮灌木及柏樹。古藺河位于線路以北450 m，場地內(nèi)最高山峰海拔550 m，場區(qū)古藺河河床處高程356 m，相對高差194 m。

2.2 地層巖性

據(jù)地面調(diào)查及鉆探勘察，場地內(nèi)地層主要為新生界第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）及中生界侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s2）。

2.3 地質(zhì)構造

場地位于古藺背斜NW翼，巖層優(yōu)勢產(chǎn)狀350°∠30°。

發(fā)育兩組節(jié)理。J1：110°∠70°,隙面平，延伸0.5～1 m，間距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，間距0.3～0.5 m。

2.4 水文地質(zhì)

場地地下水類型主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙孔隙水。

松散堆積層孔隙水主要賦存于第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）的黏土內(nèi)，接受降水補給。由于斜坡坡度較陡，地表水多順坡向低洼地段快速排泄，在黏土層內(nèi)富集較少，因此松散堆積層孔隙水不具統(tǒng)一水位。該含水層具有含水層薄，分布較窄，補給源較差，富水性、透水性較差的特征，其地下水水量貧乏。

基巖孔隙裂隙水主要分布在泥巖裂隙中和砂巖孔隙裂隙中，砂巖為含水層，泥巖為相對隔水層，強風化層厚度薄，中風化層裂隙不發(fā)育，無斷層。主要接受降水、地表水和上覆松散層地下水補給，順地形就近向坡下及河溝中排泄。因場地山勢挺拔，地形較陡，地表、地下水排泄距離短、水流迅速，致使基巖裂隙水貧乏。

3 邊坡失穩(wěn)分析及計算

3.1 邊坡變形特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，K32+120～K32+210段邊坡為單斜地貌，坡表覆蓋殘坡積粉質(zhì)黏土，厚0～1.5 m，局部出露基巖，為侏羅系沙溪廟組砂巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層，淺表巖體風化卸荷嚴重，卸荷裂隙發(fā)育。發(fā)育兩組優(yōu)勢近正交裂隙，間距20～30 cm，切割較短。受后期強降雨影響，邊坡局部見大型拉裂縫，裂縫發(fā)育范圍縱向長約100 m，坡表最大裂縫寬約7 m，縫深達16 m。邊坡整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 影響路基穩(wěn)定性因素

3.2.1 巖土體結構

場地斜坡地形總體坡度20°～30°，總體地勢南高北低，地形橫坡坡度變化較小，呈臺階狀，巖層產(chǎn)狀350°∠30°，傾向坡外，巖層走向與路線走向近平行，右側邊坡為順層邊坡。坡體后緣發(fā)育兩組節(jié)理。J1：110°∠70°，隙面平，延伸0.5～1 m，間距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，間距0.3～0.5 m。受工程切坡影響，邊坡已發(fā)生較大范圍卸荷變形，微裂隙發(fā)育，局部出現(xiàn)較大拉張裂縫?？傮w上，邊坡自穩(wěn)能力較差，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨工況下，邊坡變形可能急劇惡化，發(fā)生更大范圍變形破壞。

3.2.2 大氣降水影響

坡體地下水受天氣降水補給，順坡向下排泄。由于粉質(zhì)黏土透水性較差，且坡面卸荷裂隙較發(fā)育，故暴雨情況下，滲入坡體的降水能較大地降低土體抗剪強度，對斜坡穩(wěn)定性存在不利影響。

3.2.3 人類工程活動影響

高速公路建設改變了原有斜坡地貌特征、地下水及地表水徑流條件。工程開挖后，坡體內(nèi)應力重新分布，坡體結構發(fā)生二次重分布，產(chǎn)生較多的卸荷裂隙。2014年3月，連續(xù)的強降雨使地表水、地下水滲入松散路基土體，降低了原邊坡巖土體強度，破壞了原始應力平衡狀態(tài)。

綜上所述，該段斜坡土體在人類工程活動擾動及連續(xù)強降雨作用下，發(fā)生了局部塌方、拉裂，如不及時治理，如果再次遇連續(xù)降雨，該段邊坡變形將進一步加劇甚至發(fā)生整體失穩(wěn)滑動的危險。邊坡潛在滑動面以拉裂縫為后緣拉裂面，以松散破碎巖土體接觸面為潛在滑移面。

3.3 參數(shù)反演計算及典型斷面推力計算

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查邊坡變形情況，選取K32+155、K32+165兩個典型斷面進行推力計算。

根據(jù)地勘報告及現(xiàn)有邊坡拉裂變形情況，天然容重取24 kN/m3，飽和容重取24.5 kN/m3。由于邊坡已拉裂變形嚴重，反演計算安全系數(shù)取0.99。各剖面反算參數(shù)如表1。

表1 典型斷面參數(shù)反演計算結果

綜合上述計算結果，結合邊坡變形特征，天然情況下，C取27.5 kPa，φ取14.0°,暴雨情況下，強度參數(shù)適當折減，C取24 kPa，φ取13.0°

選取K32+155、K32+165兩個典型斷面分別計算在天然工況下及暴雨工況下最大剩余推力。天然情況下，安全系數(shù)K=1.2。暴雨工況下，安全系數(shù)K= 1.15。根據(jù)邊坡拉張變形情況，選取滑面進行計算。各工況下滑坡推力計算結果見表2。

表2 典型剖面各工況最大剩余下滑力計算

計算表明，該段最大剩余下滑力為2 736.2 kN/ m。

3.4 邊坡危害性評價

邊坡坡體結構破壞嚴重，若不及時治理或措施不合理，將對斜坡上方墳墓及斜坡下方居民安全產(chǎn)生嚴重安全隱患，嚴重影響公路施工及運營。

4 處理措施

通過對敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+210挖方路基段邊坡失穩(wěn)原因分析，從經(jīng)濟、技術安全、施工難易程度及施工工期等方面進行了綜合比較。決定采取坡腳設4 m抗滑擋土墻支擋，由于坡腳一帶巖體碎裂嚴重，故在墻頂以上設3～4排鋼花管注漿框架梁提高巖土體強度，其余坡面采用4束預應力錨索框架梁加固。在最遠拉裂縫外側設3排4束預應力錨索框架梁預加固處理。為避免地表水下滲影響邊坡穩(wěn)定性，邊坡變形周界外設M7.5漿砌片石截水溝截流地表水。

框架梁采用3×3 m結構，單根錨索設計錨固力為500 kN/m，錨固段長8 m，鋼花管外設置倒刺，擋墻采用C20片石混凝土材料。

4.1 主要施工工序

首先將坡面拉裂縫用黏性土回填壓實；

為避免地表水影響邊坡穩(wěn)定性，沿邊坡變形周界設截水溝，采用M7.5漿砌片石；

施工變形裂縫外側3排預加固框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡面最大拉裂縫前后各3排框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡面其余部分框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡腳框架梁鋼花管并完成注漿；

待鋼花管注漿體強度達到設計強度70%之后，分段跳槽開挖抗滑擋土墻基坑線，并及時安裝模板澆筑墻體。

對臨時征地進行植草綠化防護。

5 結語

邊坡開挖后，坡面應力重分布，巖體卸荷強烈，易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。因此，施工中在做好邊坡整體防護的同時，還應重點關注邊坡局部失穩(wěn)。

[1]孫志祥.紫坪鋪工程＃2導流洞進口邊坡塌方處理措施及對策[J].水利水電技術,2002,33(11)：66-68.

[2]汪學平,蔡波.董箐水電站1號導流洞塌方段邊坡支護處理[J].人民長江,2008,39(9)：46-47.