高速公路高陡邊坡路基增加棚洞的施工技術(shù)研究

胡曉敏

前 言

目前，我國(guó)高速公路建設(shè)向山區(qū)不斷延伸，山區(qū)高速公路受地形限制，路線常在崇山峻嶺中穿行，路基邊坡地質(zhì)復(fù)雜且高陡，開挖后極易失穩(wěn)滑坍，邊坡滑坍后處置難度大，費(fèi)用高，加固后的邊坡極易再次發(fā)生失穩(wěn)滑坍，對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)造成極大的安全隱患?；蟮母哌吰绿幹秒y度異常大，常規(guī)處置辦法為：首先對(duì)滑坍邊坡采用清坍放緩，然后采用支擋結(jié)構(gòu)如抗滑樁、錨（索）桿格構(gòu)等永久性的強(qiáng)加固措施，常規(guī)處置辦法投資較大，加固周期較長(zhǎng)，不能徹底消除高邊坡再次滑坍、落石造成的安全隱患；放緩路塹邊坡將繼續(xù)增加增加了占地面積，改變了原有的環(huán)境狀態(tài)，造成大量植被破壞，自然景觀惡化；高陡邊坡處置后在在降雨、地震等作用下，塊體之間的粘結(jié)力和摩擦力減小，容易誘發(fā)滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生上述地質(zhì)災(zāi)害將造成巨大的安全事故和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.工程概況

云南省富寧至滇桂界（龍留）高速公路2合同段龍留段起點(diǎn)右幅：K10+257-K22+096.747，左幅：ZK10+276-ZK22+087.781，路線全長(zhǎng)11.84237km，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度24.5m。

2.項(xiàng)目研究背景

常規(guī)的處置滑坍高邊坡的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，中鐵十二局集團(tuán)有限公司以富龍高速公路為依托，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，在如何把握在深路塹滑坍高邊坡下棚洞的施作時(shí)機(jī)，保證邊坡臨時(shí)穩(wěn)定及如何安全快速的組織施工等路塹滑坍高邊坡下棚洞施工工藝進(jìn)行了深入研究，確定采用改裝后的襯砌臺(tái)車施作拱形棚洞方式防護(hù)高邊坡路塹滑坍段。

3.技術(shù)方案

3.1施工準(zhǔn)備

首先，對(duì)棚洞頂部自上而下分臺(tái)清理刷坡松散巖體及坡面，嚴(yán)禁大面積開挖擾動(dòng)邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)開挖后的洞頂邊坡進(jìn)行鋼管樁加固和掛網(wǎng)噴漿防護(hù)，確保棚洞施工期間的安全；其次，按設(shè)計(jì)的棚洞輪廓改裝隧道用的一部10.5m液壓襯砌臺(tái)車，及時(shí)拼裝調(diào)試完善，具備施工條件；再次，做好快速施工的一切后續(xù)保障工作。

3.2施工測(cè)量

施工測(cè)量前認(rèn)真進(jìn)行對(duì)圖紙的審核、測(cè)量定位依據(jù)點(diǎn)的交接與校核、測(cè)量?jī)x器的檢定與校核，測(cè)量方案的編制與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)圖紙和工程結(jié)構(gòu)特征確定控制網(wǎng)形式，采用一級(jí)控制網(wǎng)測(cè)設(shè)。為保證工程施工的豎向精度，棚洞布設(shè)3個(gè)高程控制點(diǎn)組成高程控制網(wǎng)，采用絕對(duì)高程控制，高程控制點(diǎn)布置在距施工現(xiàn)場(chǎng)20.0米左右的埋置砼上。高程從控制點(diǎn)引測(cè)，待柱修好后引測(cè)至柱上并做出明顯標(biāo)記，為后面的施工創(chuàng)造條件。施工放樣數(shù)據(jù)在室內(nèi)計(jì)算好并充分復(fù)核無(wú)誤方可進(jìn)行施工。

3.3棚洞頂部邊坡橫向鋼管樁注漿加固

（1）橫向鋼管樁施工流程

測(cè)量定位→鉆孔機(jī)就位鉆孔→安裝下放注漿鋼管→封孔→下放鋼筋→注漿機(jī)安裝→安裝注漿導(dǎo)管→拌制水泥漿→注水泥漿→二次加壓注漿。

（2）橫向鋼管樁控制要點(diǎn)

1）測(cè)量定位：根據(jù)設(shè)計(jì)的孔洞間距、排距等用50m鋼尺測(cè)量放線，用紅漆標(biāo)明每個(gè)樁孔的位置；孔位誤差縱向不得大于15cm，相鄰鋼管之間橫向不大于10cm。

2）安裝下放注漿鋼花管：鉆孔前按要求將鋼管接長(zhǎng)至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，每節(jié)鋼管長(zhǎng)4-6m以絲扣連接而成，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不得超過(guò)總鋼管數(shù)的50%；鋼花管上鉆注漿孔，孔徑12mm，孔間距15cm，呈梅花型布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段250cm。

3）注漿：采用水泥漿液（水灰比=0.5：1）注漿，注漿壓力：初始?jí)毫?.5～1.0MPa，終止壓力2.0MPa；注漿結(jié)束后用M20水泥砂漿充填鋼管，以增強(qiáng)管棚強(qiáng)度；為加強(qiáng)鋼管樁整體受力，采用C25鋼筋混凝土蓋梁將鋼管樁固結(jié)形成整體。

3.4單幅柱式棚洞施工用液壓臺(tái)車改裝

棚洞臺(tái)車由隧道二襯臺(tái)車改裝而成，臺(tái)車長(zhǎng)度為10.5m。

襯砌臺(tái)車門架凈空高度和寬度能保證運(yùn)車輛通行，由于本棚洞的特殊性，為滿足單幅柱式棚洞的整體成型（即中立柱、立柱托梁、洞身及頂板一次成型），因此本臺(tái)車共分兩部分：①整機(jī)行走采用電機(jī)+機(jī)械驅(qū)動(dòng)，模板采用全液壓操作，利用液壓缸支（收）模機(jī)械鎖定。②右外側(cè)模板采用大塊鋼模板，整體拼裝成型，絲頂，木撐加固。總之在保證足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化以減輕重量，在重要的鋼結(jié)構(gòu)方面，采用專用工裝模具，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，產(chǎn)品性能良好，結(jié)構(gòu)合理，襯砌質(zhì)量高。

3.5路基及棚洞開挖

棚洞及右幅路基均采用控制爆破開挖，嚴(yán)格控制施鉆角度和深度及裝藥量，確保飛石的走向，控制爆破時(shí)嚴(yán)格按爆破方案布孔和及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，確保圍巖的自穩(wěn)能力和開挖輪廓線滿足設(shè)計(jì)要求，爆破后殘孔率達(dá)到90%以上。爆破采用鉆爆簡(jiǎn)易臺(tái)架或鉆孔臺(tái)車為主，輔以人工風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼，非電毫秒雷管微差起爆。

3.6棚洞洞身及中立柱混凝土施工

（1）準(zhǔn)備工作

首先全面檢查中線、高程，各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)全部滿足設(shè)計(jì)要求，防排水材料充足，施工用的砼輸送泵、振動(dòng)器、液壓襯砌模板臺(tái)車等已經(jīng)進(jìn)行了試運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備正常。

（2）模板施工

采用10.5m液壓襯砌臺(tái)車，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尺寸準(zhǔn)確且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆移位方便，模板表面光滑，接縫嚴(yán)密，施工縫端頭模板安裝垂直、牢固。模板臺(tái)車測(cè)量定位準(zhǔn)確，將臺(tái)車移至襯砌部位，調(diào)好標(biāo)高，按隧洞襯砌內(nèi)輪廓線尺寸調(diào)整好模板支撐桿臂。

（3）砼拌合運(yùn)輸

砼在洞外的拌合站集中拌合，砼輸送車運(yùn)輸，輸送泵灌注施工。

3.7防排水施工控制要點(diǎn)

（1）排水盲管

本棚洞排水盲管包括DN110HDPE橫向排水盲管、DN110HDPE縱向排水盲管，橫向排水盲管沿棚洞靠山側(cè)，縱向間距每10m設(shè)置一道，連接外裹土工布的縱向碎石排水盲溝與棚洞內(nèi)排水溝，縱向排水盲管在靠山側(cè)通長(zhǎng)布置，形成完整的排水系統(tǒng)。

（2）防水層布置

防水層在洞身混凝土外面采用分離式防水層。設(shè)置防水層是保證棚洞防水功能的重要措施，防水層采用分離式防水層，由防水板加土工布組成。防水板采用EVA防水板，厚度不小于1.5mm；土工布密度不小于400g/m2。

3.8洞頂反壓回填控制要點(diǎn)

洞身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%方可拆模?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的100%時(shí)才能進(jìn)行洞頂回填?；靥顣r(shí)采用機(jī)械和人工相結(jié)合的方式。洞頂反壓回填采用機(jī)械回填，機(jī)械回填時(shí)載重量不得超過(guò)20噸。靠山側(cè)邊坡坡腳與洞身間狹窄部位采用片石混凝土回填。

3.9監(jiān)控測(cè)量

在洞頂邊坡布設(shè)變形觀測(cè)樁，監(jiān)控必測(cè)項(xiàng)目為邊坡位移及沉降、初期支護(hù)拱頂沉降及位移、施工過(guò)程中洞內(nèi)圍巖地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察、洞身與中立柱連接處結(jié)構(gòu)內(nèi)力等，每天需對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)并記錄成冊(cè)，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)反映邊坡的位移、沉降情況，及時(shí)預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，隨時(shí)掌握邊坡動(dòng)態(tài)，確定施工對(duì)策和措施，防止事故的發(fā)生，確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

4.結(jié)束語(yǔ)

采用棚洞結(jié)構(gòu)型式后，減小了對(duì)滑坍邊坡的放緩開挖，可明顯減少對(duì)山體的破壞，從而保護(hù)了這些土體上的植被；另外棚洞對(duì)滑坍邊坡除具有支擋作用，同時(shí)還具有公路隧道的功能，其結(jié)構(gòu)與自然景觀融為一體，不僅節(jié)約了投資，而且一勞永逸的消除了高陡邊坡頂部危巖、浮石危及公路安全，以保證公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的安全；本工法在富龍高速公路得到了成功應(yīng)用，優(yōu)化了雙幅棚洞施工方案，降低了施工難度，加快了施工速度，可為今后類似棚洞的施工提供借鑒。