高速公路路塹邊坡防護(hù)加固技術(shù)

郭曉燕

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高速公路發(fā)展日新月異，公路邊坡穩(wěn)定防治問題日益突出，特別是高速公路的開挖建設(shè)，導(dǎo)致原有的植被破壞，水土流失嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)山體滑坡等災(zāi)害，嚴(yán)重危及各地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，確保公路邊坡穩(wěn)定得到了工程設(shè)計(jì)人員的高度重視。本文結(jié)合工程實(shí)例，對高速公路路塹邊坡防治技術(shù)進(jìn)行探討。

1 工程概況

大營至神池高速公路K26+012—K26+173段深挖方砂泥巖邊坡，長161 m，左側(cè)設(shè)有避險(xiǎn)車道，邊坡高43 m，為五級邊坡；右側(cè)邊坡高26 m，為三級邊坡。根據(jù)地質(zhì)資料，地層視傾向與左側(cè)邊坡坡向一致，呈不利組合。施工期間，左側(cè)邊坡多次發(fā)生滑塌，采用了卸載的處治方案。右側(cè)邊坡按原設(shè)計(jì)已施工，一級邊坡坡率1∶0.75，二級以上邊坡坡率1∶1，一、二、三級平臺(tái)寬度為2 m。一級邊坡采用巖質(zhì)路塹擋土墻支擋，二級以上邊坡采用框架錨桿+30 cm漿砌片石防護(hù)，框架橫、縱間距4 m，錨桿長度6 m。邊坡防護(hù)施工完成后，經(jīng)過一個(gè)凍融期，邊坡防護(hù)出現(xiàn)局部鼓脹、變形，坡頂出現(xiàn)裂縫。見圖1右側(cè)邊坡全景照。

圖1 右側(cè)邊坡全景照

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形、地貌

路塹位于黃土覆蓋基巖低中山區(qū)，路塹范圍內(nèi)海拔1 405.0～1 517.0 m，地面相對高差112 m。挖方段路基設(shè)計(jì)高1 450.42～1 463.71 m，路塹范圍地貌為基巖山脊和黃土梁峁，地形起伏較大，地勢左高右低，路塹開挖范圍內(nèi)植被以灌木、雜草為主。

2.2 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)資料，K26+012—K26+173段右側(cè)挖方邊坡地層巖性主要為二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖。粒狀或泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體較破碎，抗風(fēng)化能力較差。

2.3 水文地質(zhì)

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭示，路塹挖深范圍內(nèi)無地下水分布，水文地質(zhì)條件簡單。

3 現(xiàn)場勘察情況及原因分析

3.1 現(xiàn)場勘察

本工程K26+012—K26+173段右側(cè)邊坡2014年6月開始施工，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，從下至上依次施工擋土墻、框架錨桿防護(hù)，于2014年8月施工完成，經(jīng)過一個(gè)凍融期，2015年7月邊坡防護(hù)局部發(fā)生鼓脹，邊坡頂部及平臺(tái)出現(xiàn)裂縫。具體情況為：K26+042—K26+054、K26+122—K26+132 段共 22 m長三級邊坡防護(hù)發(fā)生鼓脹。K26+040—K26+160段共120 m長邊坡坡頂至坡頂外25 m范圍內(nèi)出現(xiàn)多條裂縫，其中，裂縫最大寬度15 cm，長度32 m。在K26+035—K26+047段12 m長邊坡二級平臺(tái)局部下沉，下沉量最大7 cm，同時(shí)平臺(tái)邊緣出現(xiàn)開裂。K26+056—K26+064段8 m長一級邊坡?lián)跬翂嚯x路面標(biāo)高4 m處出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，位移3 cm（見圖2）。

圖2 邊坡調(diào)查情況

2015年9月—2016年1月，通過對該邊坡連續(xù)觀測，對邊坡臺(tái)水平位移、豎向位移的監(jiān)測結(jié)果回歸分析見圖3。

圖3 位移-時(shí)間、沉降-時(shí)間折線圖

監(jiān)測結(jié)果表明，該段邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為保證K26+012—K26+173段右側(cè)邊坡穩(wěn)定，對邊坡進(jìn)行防護(hù)處治。

3.2 原因分析

路塹邊坡產(chǎn)生裂縫主要為地質(zhì)、降水及施工質(zhì)量原因。

3.2.1 地質(zhì)原因

該段邊坡路塹邊坡主要以強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖互層為主，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體較破碎，坡頂風(fēng)化嚴(yán)重，穩(wěn)定性差。

3.2.2 降水原因

受降雨影響，降水從坡頂滲入坡體，并在潛在滑帶聚積，山體自身含水量增大，增大滑體重力和下滑力，滲水軟化地層，增加了滑帶土的孔隙水壓力，減少其抗滑力及抗剪強(qiáng)度，經(jīng)過一個(gè)凍融期，次年雨季時(shí)，邊坡防護(hù)局部出現(xiàn)鼓脹，平臺(tái)局部開裂下沉，邊坡頂部出現(xiàn)裂縫[1]。

3.2.3 施工質(zhì)量原因

調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)框架內(nèi)漿砌片石封閉施工質(zhì)量較差，未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行勾縫，砂漿部分已脫落，坡面有水滲入，未在框架內(nèi)留有泄水孔，導(dǎo)致坡體內(nèi)地下水無法及時(shí)排出，也是產(chǎn)生病害的重要原因。

4 處治設(shè)計(jì)方案

依據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合邊坡平臺(tái)水平、豎向監(jiān)測數(shù)據(jù)，該段邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為保證該段邊坡穩(wěn)定，對邊坡進(jìn)行邊坡放緩及錨索地梁防護(hù)處治，具體如下。

4.1 邊坡坡率及邊坡平臺(tái)

一級、二級邊坡坡率維持原設(shè)計(jì)1∶0.75、1∶1，一級邊坡平臺(tái)寬度維持原設(shè)計(jì)2 m，為了減小坡體下滑力，對三級以上邊坡放緩、平臺(tái)加寬，即坡率由1∶1調(diào)整為1∶1.5，二級邊坡平臺(tái)寬度由2 m加寬至15 m，采用30 cm10%灰土及2 m寬漿砌片石平臺(tái)截水溝鋪砌。

4.2 邊坡防護(hù)形式

一級邊坡防護(hù)維持原設(shè)計(jì)方案，采用路塹擋墻支擋，需對損壞部分進(jìn)行局部拆除修補(bǔ)。二級邊坡在已施工框架上增設(shè)錨索地梁，截面面積40 cm×40 cm，設(shè)置在已施工框架中間部位，地梁間距4 m。錨索采用6根Φ15.24高強(qiáng)度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線強(qiáng)度為1 860 MPa，錨索設(shè)計(jì)為3排，長度分別是 17 m、20 m、24 m，錨固端長度均為10.0 m，錨索設(shè)計(jì)錨固力為900 kN。邊坡坡頂裂縫采用10%灰土灌縫。平面布置具體見圖4，橫斷圖見圖5。

圖4 線路平面布置圖

圖5 K26+060橫斷圖

施工順序?yàn)橄葘θ夁吰逻呅遁d邊拆除原框架錨桿，再施工二級邊坡預(yù)應(yīng)力錨索地梁，然后對一級邊坡?lián)跬翂植繐p壞部分進(jìn)行修補(bǔ)。地梁做法見圖6。

施工時(shí)，在原有橫梁和漿砌片石上刻槽，要求不切斷橫梁鋼筋，使得地梁嵌入坡面30 cm，露出坡面10 cm。遇局部架空及地梁與內(nèi)部漿砌片石空隙采用M10漿砌片石嵌補(bǔ)[2]。

圖6 地梁設(shè)計(jì)圖

錨索施工工序：鉆孔→清孔→錨索制作→錨索安裝→注漿→養(yǎng)護(hù)→錨索張拉→補(bǔ)張拉及鎖定→錨頭封閉。錨孔孔位應(yīng)準(zhǔn)確測放在地梁上，孔位誤差不得超過±2 cm；錨孔的孔斜度（傾角）誤差不超過±2°；實(shí)際鉆孔深度應(yīng)比設(shè)計(jì)孔深大0.2 m。錨索孔徑130 mm，設(shè)計(jì)錨固力為900 kN，錨索采用6根高強(qiáng)度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(Φ=15.24 mm)制作，鋼絞線強(qiáng)度Rb＝1 860 MPa，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力為鋼絞線保證強(qiáng)度的60%，用OVM15-X型錨具鎖定。錨索張拉應(yīng)分兩次逐級張拉，第一次張拉值為總張拉力的70%，兩次張拉間隔時(shí)間不宜少于3～5 d。為克服地層徐變等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，然后鎖定，切除多余的鋼絞線，用C30混凝土封錨[3]。

5 結(jié)語

通過對大營至神池高速公路邊坡鼓脹，平臺(tái)沉陷的現(xiàn)狀及成因，提出合理的邊坡治理方案，得出以下結(jié)論：

a）高速公路工程設(shè)計(jì)中，要根據(jù)地質(zhì)情況，合理地選擇適合的邊坡防治方案，盡量避免二次治理。

b）工程實(shí)施后應(yīng)對治理的邊坡進(jìn)行觀測，必要時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析邊坡的穩(wěn)定性，從而有針對性地提出合理的處治方案。

c）邊坡治理過程中，做好截水溝的修建，避免雨水滲入危及邊坡安全。