黏土路基高邊坡塌方處理的方案選擇與施工

許寅

摘要：本文以資興高速公路K43+235～K43+425黏土路基高邊坡塌方處理為例，介紹了黏土路基高邊坡塌方處理中臨時(shí)支護(hù)措施、排水措施、安全保障等方案的選擇及具體施工方法、措施。

Abstract： Taking the collapse treatment of the high slope of the K43+235～K43+425 clay subgrade of Ziyuan-Xing'an Expressway as an example， this paper introduces the selection of temporary support measures， drainage measures， safety and security measures in the treatment of landslide of high slope of clay subgrade， as well as the concrete construction methods and measures.

關(guān)鍵詞：黏土；邊坡滑塌；邊坡排水層；水平排水層；縱橫向盲溝

Key words： clay；slope collapse；slope drainage layer；horizontal drainage layer；longitudinal and transverse blind ditch

中圖分類號(hào)：TU94+3.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0105-05

1 工程概況

廣西資源（梅溪）至興安高速公路北起桂林市資源縣梅溪鄉(xiāng)湘桂交界的滑溪村螞蝗沖，南止桂林市興安縣嚴(yán)關(guān)鎮(zhèn)塘堡村接泉南高速公路，主線全長(zhǎng)83公里。K43+235～K43+425段線路處于資江河谷區(qū)，地貌上主要顯示為山間盆地，地面高程一般在390～540m，地形較為平坦。地層主要以第四系坡洪積角礫土為主，顆?；祀s，具有坡洪積為特征的傾斜交錯(cuò)層理和交錯(cuò)分布下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。原設(shè)計(jì)右側(cè)為一般挖方路基，設(shè)計(jì)為3級(jí)邊坡，邊坡最大高度23.9m，三級(jí)邊坡坡率均為1：1.25，均采用拱型骨架防護(hù)（挖方）。塹頂K43+362及K43+345有兩處50kV高壓鐵塔。該段邊坡施工以來，多次遭遇降雨，初次僅為小規(guī)模的邊坡滑塌。2017年6月下旬至7月初，資源縣遭遇50年來第二大的連續(xù)強(qiáng)降雨，該邊坡由最初的小規(guī)模溜塌發(fā)展成為整個(gè)邊坡的破壞。其特點(diǎn)表現(xiàn)為：降水引起多層次小規(guī)模牽引式溜塌。為保證資興高速公路按期開通，需在3個(gè)月內(nèi)完成此滑塌的整治工作。

2 滑塌原因

地表水下滲為主要原因：坡面長(zhǎng)期裸露，大量降水破壞原有邊坡土質(zhì)結(jié)構(gòu)，且坡體內(nèi)存水無快速排泄途徑，致使坡體含水量增大，造成坡體沿富水的地層下滑，并導(dǎo)致下滑體后緣失去支撐而倒塌。

土體中黏性土含水量較大是次要原因：該處邊坡主要以第四系坡角礫土為主，但土體中黏性土含量占約45%，黏性土表現(xiàn)為通透性差，保水能力強(qiáng)，大量地表水下滲坡體后，在黏性土的作用下形成多個(gè)相對(duì)隔水層，間接形成多個(gè)富水軟弱面，極易受外部擾動(dòng)造成邊坡滑溜。

總之：強(qiáng)降水為邊坡失穩(wěn)的主要因素，開挖邊坡坡面整體性破壞，為地表水下滲提供了便利條件。巖土體在浸潤(rùn)作用下，降低了抗剪強(qiáng)度，同時(shí)增加了土體自重，發(fā)生了整體滑塌。

3 方案對(duì)比與選擇

方案一（圖1）。

長(zhǎng)錨桿噴射混凝土、重力罩面、路塹擋土墻、墻后換填

第一級(jí)邊坡：路塹擋土墻H=6.5m，埋深1.5m，墻后換填-碎石土換填，邊坡排水層、水平排水層。

第二級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：2.0、三維網(wǎng)噴播植草灌防護(hù)；重力罩面-夯填碎石土、邊坡排水層、水平排水層。

第三級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長(zhǎng)8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

第四級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長(zhǎng)8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

臨時(shí)邊坡1：H=10m、坡率1：1.5、打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長(zhǎng)4～6m。

臨時(shí)邊坡2：H=7.4m、坡率1：1.25、打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長(zhǎng)4～6m。

排水系統(tǒng)：截水溝、平臺(tái)截水溝、仰斜式排水管、邊坡排水層、水平排水層、縱橫向盲溝。

工程造價(jià)：較低。

優(yōu)點(diǎn)：①較經(jīng)濟(jì)。②工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。③排水系統(tǒng)完善，工程處理較徹底。

缺點(diǎn)：①臨時(shí)邊坡高（17m）、施工期安全風(fēng)險(xiǎn)大。②清方數(shù)量較大，施工工期較長(zhǎng)。

方案二（圖2）。

長(zhǎng)錨桿噴射混凝土、面力罩面路塹擋土墻、墻后換填及壓力注漿。

第一級(jí)邊坡：路塹擋土墻H=6.5m，埋深1.5m。墻擋后擋墻墻頂至墻頂一下3m換填-碎石土換填，擋墻頂面3m以下至擋墻頂面10m之間采用壓力注漿，邊坡排水層、水平排水層。

第二級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：2.0三維網(wǎng)噴搖植草灌防護(hù)；重力罩面-夯填碎石土、邊坡排水層、水平排水層。

第三級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長(zhǎng)8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm，噴射10cm厚C25混凝土。

第四級(jí)邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長(zhǎng)8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

臨時(shí)邊坡1：H=10m。坡率1：1.5；打入D50mm鋼管，間距1.0～20m，鋼管長(zhǎng)4～6m。

臨時(shí)邊坡2：H=3.4m、坡率1：1.25；打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長(zhǎng)4～6m。

排水系統(tǒng)：截水溝、平臺(tái)截水溝、仰斜式排水管、邊坡排水層、水平排水層、縱橫向盲溝。

工程造價(jià)：較高。

優(yōu)點(diǎn)：①施工安全較方案一有所降低。②排水系統(tǒng)較完善，處理較徹底。③清方數(shù)量有所減少。

缺點(diǎn)：①工藝流程較多、施工質(zhì)量控制難度大。②工程造價(jià)相對(duì)較高。

根據(jù)兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工期任務(wù)特點(diǎn)、充分考慮施工安全隱患大小，采用方案二進(jìn)行施工。

4 施工方法及注意事項(xiàng)

總的原則：①加強(qiáng)施工中排水措施；②坍體進(jìn)行加固處理；③做好開挖防護(hù)。

4.1 施工準(zhǔn)備

①路基開挖前先做好截水溝和臨時(shí)排水設(shè)施，在整個(gè)施工期間，必須始終保持路基排水暢通。②施工前應(yīng)做好路塹邊坡變形監(jiān)測(cè)的觀測(cè)標(biāo)樁，施工中應(yīng)按照施工圖設(shè)計(jì)要求做好現(xiàn)場(chǎng)人工巡視檢查、邊坡及周邊沉降、位移監(jiān)測(cè)，以確保施工安全。

4.2 擋土墻施工

①擋墻基礎(chǔ)從擋墻設(shè)置起終點(diǎn)兩端向中間分段跳槽進(jìn)行開挖，分段開挖長(zhǎng)度不得大于10m。開挖一節(jié)施做一節(jié)，擋土墻墻背填土應(yīng)選用碎石土、礫石土（粒徑大于50mm顆粒的質(zhì)量應(yīng)超過總質(zhì)量的50%，細(xì)粒（粒徑小于0.075mm）含量應(yīng)小于10%）。擋土墻墻背填土應(yīng)保證澆筑墻體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，邊澆筑邊回填壓實(shí)。不允許采用擋土墻砌筑完畢后再進(jìn)行回填的施工方法。清除一段滑塌體施工一段擋墻，嚴(yán)禁把滑塌體全部清除再施工擋墻。

②擋土墻基坑開挖施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)墻后坡體的位移監(jiān)測(cè)，以保證施工安全。擋土墻基坑應(yīng)及時(shí)回填夯實(shí)，并做成4%向外排水坡，以防地表水下滲。

4.3 路塹邊坡土方施工（圖3）

①開挖第四級(jí)邊坡，并及時(shí)施做掛網(wǎng)噴錨，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第四級(jí)邊坡底部平臺(tái)截水溝，將水引入塹頂截水溝；②開挖第三級(jí)邊坡，并及時(shí)施工錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第三級(jí)邊坡底部截水溝，將水引入塹頂截水溝；③重力罩面臨時(shí)邊坡1開挖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)不穩(wěn)定坡體垂直打入？覫50mm鋼管，出水部位設(shè)置仰斜式排水管。

注意事項(xiàng)：第三、第四級(jí)邊坡邊坡開挖：土方開挖采用挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸?shù)氖┕し椒?，開挖自上而下分層、分級(jí)開挖，嚴(yán)禁掏底開挖，分層高度控制在4m范圍內(nèi)，每一層開挖完畢，及時(shí)施工坡面加固工程，再進(jìn)行下一分層的開挖。每一分級(jí)開挖完畢后，立即施工坡面防護(hù)工程，再進(jìn)行下一級(jí)的開挖。

第三、四級(jí)邊坡刷方過程中，根據(jù)路塹坡體內(nèi)的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設(shè)置仰斜式排水管，長(zhǎng)10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。

噴射混凝土護(hù)面設(shè)置軟式透水管泄水孔在靠近錨桿露頭處應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整，距錨桿頭間距應(yīng)大于0.5m。噴射混凝土掛鐵絲網(wǎng)時(shí)應(yīng)拉緊網(wǎng)，網(wǎng)間用鐵絲連接，并采用不同厚度的墊圈等來調(diào)節(jié)，使網(wǎng)與坡面的距離保持在5～7cm。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與坡面錨桿焊接牢固，焊接高度以緊貼鐵絲網(wǎng)為宜，距坡面距離也保持在5～7cm，鋼筋網(wǎng)與鐵絲網(wǎng)間用鐵絲綁軋。噴射混凝土?xí)r應(yīng)盡量從正面進(jìn)行，凹凸部及死角要補(bǔ)噴，噴射混凝土后，網(wǎng)之上的混凝土應(yīng)保證3～5cm厚。

開挖重力罩面及擋墻后臨時(shí)邊坡1時(shí)，對(duì)不穩(wěn)定坡體垂直邊坡打入？覫50mm鋼管，鋼管間距1.0～2.0m，鋼管長(zhǎng)4～6m；根據(jù)路塹坡體內(nèi)的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設(shè)置仰斜式排水管，長(zhǎng)10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。結(jié)合之前的施工資料，在原滲水點(diǎn)附近及整個(gè)坡面隨機(jī)布設(shè)一定的仰斜式排水管備用。

4.4 墻后臺(tái)背注漿

開挖至墻頂標(biāo)高后整平并適當(dāng)壓實(shí)，形成一定厚度的封壓層，作為注漿施工平臺(tái)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)擋墻后進(jìn)行壓力注漿處理，鉆孔深度為10m，注漿深度為底部7m，擋墻頂向下3m為空孔，注漿完成后開挖換填。布孔間距按1.5×1.5m梅花型交錯(cuò)布置，壓力注漿采用單管注漿，鉆孔孔徑為80mm。（圖4）

注漿施工前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過試驗(yàn)測(cè)定注漿適合的注漿壓力、水灰比、漿液擴(kuò)散半徑、漿液流量及單孔注漿量等注漿控制參數(shù)，以指導(dǎo)施工。

注漿過程中，應(yīng)對(duì)地面、周圍構(gòu)造物進(jìn)行沉降、傾斜監(jiān)測(cè)。既有構(gòu)造物地基進(jìn)行注漿加固時(shí)，應(yīng)采用多孔間隔注漿和縮短漿液凝固時(shí)間等，防止注漿產(chǎn)生的附加沉降。

注漿施工結(jié)束后，為了解施工質(zhì)量，進(jìn)行注漿效果檢查。檢測(cè)時(shí)間在注漿結(jié)束后28天，如檢測(cè)點(diǎn)不合格率等于或大于20%，或雖小于20%，但檢測(cè)點(diǎn)的平均值達(dá)不到要求時(shí)，在確認(rèn)設(shè)計(jì)原則后，應(yīng)對(duì)不合格注漿區(qū)實(shí)施重復(fù)注漿。

4.5 擋墻后頂面至頂面3m之間的排水層和換填層施工

本方案的主要指導(dǎo)思想是防止坡面水滲入邊坡底，造成黏土路塹含水量增大，擠壓擋墻，使擋墻外移，造成山體的大面積滑塌。因此此道工序?yàn)楸痉桨傅淖钪匾ば颉?/p>

注漿處理完成后，開挖土體至擋墻頂向下約3m后整平，設(shè)水平排水層，水平排水層自下向上為：防滲土工膜（兩布一膜）、5cm厚砂礫或石屑、45cm厚級(jí)配碎石，換填底標(biāo)高為路塹墻中部泄水孔標(biāo)高，以保證無積水。路塹墻中部一排泄水孔采用？準(zhǔn)10cm硬塑管泄水孔，間距1m，并在中部泄水孔標(biāo)高處水平排水層2級(jí)配碎石內(nèi)部設(shè)置兩道盲管（D=160mmHDPE雙壁打孔透水波紋管）將多余滯水從擋墻兩側(cè)引出（圖5）。

施工完排水層2之后采用具有水穩(wěn)性與壓實(shí)性能良好的透水性材料填筑，分層壓實(shí)，分層厚度不宜大于20cm，壓實(shí)度不小于94%，臨時(shí)邊坡挖臺(tái)階后（臺(tái)階高度為1m）設(shè)置邊坡反濾層，為0.5m厚級(jí)配碎石。

壓實(shí)換填層后開挖縱橫向盲溝，盲溝基底應(yīng)整平順，并進(jìn)行夯實(shí)。盲溝內(nèi)透水管要求采用HDPE雙壁打孔透水波紋管（圖6）。

邊坡排水層為挖臺(tái)階后（臺(tái)階高度1.0m）50cm厚級(jí)配碎石，將坡體孔隙水及滯水匯入盲溝及排水層，最終引入擋墻頂部截水溝內(nèi)。

4.6 重力罩面填筑施工

水平排水層1完成后，采用水穩(wěn)性和壓實(shí)性能良好的透水性材料進(jìn)行重力罩面填筑施工，其最大粒徑不大于100mm，液限大于50%，不得采用塑性指數(shù)大于26，含水量不適宜直接壓實(shí)的細(xì)粒土。填料回填應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)，分層厚度不宜大于20cm，壓實(shí)度不小于94%。在施工中必須始終堅(jiān)持“三線四度”，三線即：中線、兩側(cè)邊線，明確中線、邊線的控制點(diǎn)；四度即：厚度、密實(shí)度、拱度、平整度。控制分層厚度以確保每層層底的密實(shí)度；控制密實(shí)度以確保填筑質(zhì)量及工后沉降不超標(biāo)；控制拱度以確保雨水及時(shí)排出；控制平整度以確保碾壓均勻及不積水。填筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后掛三維網(wǎng)噴播植草灌防護(hù)施工。

5 制定完善的應(yīng)急預(yù)案，預(yù)防突發(fā)事故

由于是高邊坡滑塌施工，施工中極易發(fā)生垮塌事故，要制定完善的安全措施和應(yīng)急預(yù)案。

①路塹土方開挖應(yīng)自上而下的進(jìn)行。先開挖第四級(jí)邊坡，清刷邊坡的浮土，按設(shè)計(jì)施工及時(shí)做好第四級(jí)邊坡的掛網(wǎng)噴錨防護(hù)。四級(jí)邊坡做好噴錨防護(hù)工程后再進(jìn)行第三級(jí)邊坡開挖。第三、四級(jí)邊坡刷方過程中，根據(jù)路塹坡體內(nèi)的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設(shè)置仰斜式排水管，長(zhǎng)10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。開挖過程中對(duì)山坡穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)查，若發(fā)現(xiàn)邊坡不穩(wěn)定，即刻對(duì)安全預(yù)案救援小組組長(zhǎng)進(jìn)行匯報(bào)。安全預(yù)案救援小組組長(zhǎng)再將隱患及時(shí)的上報(bào)上級(jí)部門，并積極組織應(yīng)急救援領(lǐng)導(dǎo)小組和施工隊(duì)及救援物資奔赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

②擋墻基礎(chǔ)必須從擋墻設(shè)置起終點(diǎn)兩端向中間分段跳槽進(jìn)行開挖，分段開挖長(zhǎng)度不得大于10m。擋土墻墻背填土應(yīng)保證澆筑墻體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，邊澆筑邊回填壓實(shí)。清除一段滑塌體施工一段擋墻，嚴(yán)禁把滑塌體全部清除再施工擋墻。

③加強(qiáng)對(duì)邊坡滑塌重大事故、一般事故應(yīng)急救援的宣傳教育，加強(qiáng)安全意識(shí)，督促和引導(dǎo)全體員工積極采取有效措施，共同防范。

6 效果

根據(jù)以上方案，K43+235～K43+425邊坡塌方處理按計(jì)劃完成了施工。由于方案措施有效，執(zhí)行正確，確保了上述工作按時(shí)完成，同時(shí)也確保資興高速公路的通車，取得了較好的施工效果。為黏土路基高邊坡塌方處理中臨時(shí)支護(hù)措施、排水措施、安全保障等方案的選擇及具體施工方法、措施積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐度斌.高邊坡塌方綜合治理技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（05）.

[2]黃際能.贛定高速公路高邊坡塌方成因分析及防治措施[J]. 西部探礦工程，2006（10）.

[3]袁媛，梁峰.新疆北部某水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口高邊坡塌方處理[J].西北水電，2011（04）.