■葉晨峰
(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院,福州 350004)
在公路高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中,常采用預(yù)應(yīng)力錨索(桿)框架梁等措施對(duì)高邊坡進(jìn)行加固, 在加固措施尚未施工完成之前,若邊坡一次性開(kāi)挖到位,往往臨時(shí)穩(wěn)定性不足,因此為了避免出現(xiàn)臨時(shí)失穩(wěn),以往高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中,提出“開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)”的施工要求,即邊坡從上至下,分級(jí)開(kāi)挖,若上一級(jí)的防護(hù)加固措施未施工完成(如預(yù)應(yīng)力錨索未張拉鎖定),不允許對(duì)下級(jí)邊坡進(jìn)行開(kāi)挖。
在實(shí)際施工過(guò)程中,由于設(shè)計(jì)未考慮施工通道,且預(yù)應(yīng)力錨索等加固措施施工周期較長(zhǎng), 施工單位為了搶挖施工通道,加快施工進(jìn)度,常未按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行,高邊坡一次性開(kāi)挖到位后再施作加固措施, 在施工過(guò)程中邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)滑塌, 不僅延誤了工期, 造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,還可能影響周邊構(gòu)筑物的安全。
臨時(shí)禁挖區(qū)系指在公路高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中, 分析施工期間的臨時(shí)穩(wěn)定性,結(jié)合施工方案,充分考慮施工便利和效率,細(xì)化開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案,設(shè)置各開(kāi)挖階段下臨時(shí)禁止開(kāi)挖的預(yù)留區(qū)域。
臨時(shí)禁挖區(qū)的應(yīng)用, 為施工單位提供了更具指導(dǎo)性開(kāi)挖和施工方案,可避免因“亂開(kāi)挖”引起邊坡失穩(wěn),同時(shí)一定程度上提高了施工效率。
(1)確保各開(kāi)挖階段邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性是基礎(chǔ),根據(jù)規(guī)范要求[1],臨時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)可取1.05,若邊坡防護(hù)施工工期較長(zhǎng),地質(zhì)條件較復(fù)雜,可提高至1.1。
(2)根據(jù)邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方案及施工工序,應(yīng)針對(duì)不同開(kāi)挖階段設(shè)計(jì)相應(yīng)的臨時(shí)禁挖區(qū)。
(3)設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū)應(yīng)結(jié)合地形情況,為施工提供必要通道,施工通道寬度不宜小于4m,同時(shí)還應(yīng)保證邊坡防護(hù)施工作業(yè)平臺(tái)寬度,不宜小于5m。
(4)在保證臨時(shí)穩(wěn)定性前提下,盡可能地減少臨時(shí)禁挖區(qū)的面積,便于提高施工效率。
(1)對(duì)各開(kāi)挖階段的臨時(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算,不滿(mǎn)足規(guī)范要求的階段應(yīng)設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū)。
(2)設(shè)計(jì)中應(yīng)標(biāo)注臨時(shí)禁挖線(xiàn)的尺寸,如臨時(shí)禁挖區(qū)的頂寬、高度、坡面的坡率、施工通道的寬度等參數(shù)。
(3)設(shè)計(jì)中應(yīng)描述各階段臨時(shí)禁挖區(qū)的開(kāi)挖條件。
(4)對(duì)不同施工階段的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果在設(shè)計(jì)文件中體現(xiàn)。
福建高速公路某處高邊坡,最高約35.4m,根據(jù)邊坡鉆孔揭示,該邊坡為土質(zhì)邊坡:上部為坡積粉質(zhì)粘土,厚度約3m;其下為殘積砂質(zhì)粘性土,厚度約7m;全風(fēng)化花崗巖,厚度約6~7m;砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,厚度約6m;下伏碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。 該邊坡自然坡高,土層較厚,邊坡穩(wěn)定性較差。
邊坡設(shè)計(jì)采用的加固方案:邊坡分四級(jí)開(kāi)挖,第一至三級(jí)單級(jí)坡高為8m,平臺(tái)寬2m;第一級(jí)坡率為1:0.75,采用C20 片石砼擋墻支擋;第二、三級(jí)坡率為1:1.0~1:1.25,采用預(yù)應(yīng)力錨索框架加固,單根錨索設(shè)計(jì)拉力為700kN,錨索水平間距為4m,坡面采用液壓客土噴播植草綠化防護(hù);第四級(jí)坡率為1:1.25,采用拱形骨架植草防護(hù); 在邊坡第一級(jí)設(shè)置間距5m 的排水平孔,孔深15m,上仰角8~15°,邊坡坡頂設(shè)置截水溝,坡腳設(shè)置排水邊溝,平臺(tái)設(shè)置擋水梗,使邊坡形成完善的排水系統(tǒng)。
圖1 邊坡典型斷面(K29+240 斷面)設(shè)計(jì)圖
邊坡若一次性開(kāi)挖成形, 在加固防護(hù)措施尚未施作的工況下, 經(jīng)計(jì)算邊坡的臨時(shí)穩(wěn)定性安全系數(shù)為0.958,低于規(guī)范的要求,邊坡無(wú)法保證施工期間的穩(wěn)定性,所以在原設(shè)計(jì)文件中提出 “至上而下開(kāi)挖, 開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)”的施工要求,即邊坡從上至下分級(jí)開(kāi)挖,上一級(jí)的防護(hù)加固措施未施工完成(如錨索未張拉鎖定),不允許對(duì)下一級(jí)的土石方進(jìn)行開(kāi)挖。 施工過(guò)程中,受地形限制,該段路基成為施工通道的必經(jīng)之路,若依據(jù)原設(shè)計(jì)要求,邊坡防護(hù)加固施工完成后才能開(kāi)挖施工通道, 將嚴(yán)重影響施工開(kāi)展,延誤施工進(jìn)度。
為解決以上矛盾, 在保證邊坡施工臨時(shí)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,對(duì)邊坡開(kāi)挖方案進(jìn)行細(xì)化,補(bǔ)充臨時(shí)禁挖區(qū)的設(shè)計(jì)內(nèi)容,為施工提供更為精細(xì)的開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案。
分別計(jì)算在各級(jí)防護(hù)措施尚未施工前, 不同開(kāi)挖階段的臨時(shí)穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足規(guī)范要求, 即分別計(jì)算邊坡開(kāi)挖第一至四級(jí)時(shí)邊坡的臨時(shí)穩(wěn)定性, 計(jì)算結(jié)果顯示邊坡第一、二級(jí)開(kāi)挖完成后,臨時(shí)穩(wěn)定性安全系數(shù)小于1.05,無(wú)法滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求,不允許一次性開(kāi)挖到位,需設(shè)置臨時(shí)禁挖區(qū)。
根據(jù)臨時(shí)禁挖區(qū)的設(shè)計(jì)原則, 在保證臨時(shí)穩(wěn)定性滿(mǎn)足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上,盡可能地減少禁挖區(qū)的方量,為施工提供便利的通道。在第三級(jí)錨索未張拉鎖定情況下,第二級(jí)邊坡開(kāi)挖前,設(shè)置第二級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū),禁挖區(qū)設(shè)計(jì)頂寬為10m,高度為16m,外側(cè)坡面斜率為1∶1.25,經(jīng)計(jì)算邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.116,滿(mǎn)足臨時(shí)穩(wěn)定性規(guī)范要求; 在第二級(jí)錨索未張拉鎖定情況下, 第一級(jí)邊坡開(kāi)挖前,設(shè)置第一級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū),禁挖區(qū)設(shè)計(jì)頂寬為8m,高度為8m,外側(cè)坡面斜率為1∶1.25,經(jīng)計(jì)算邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.115,滿(mǎn)足臨時(shí)穩(wěn)定性規(guī)范要求。
表1 各開(kāi)挖階段臨時(shí)穩(wěn)定性安全系數(shù)
圖2 第一級(jí)開(kāi)挖完成穩(wěn)定性計(jì)算圖
圖3 第二級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū)設(shè)計(jì)圖
圖4 第二級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū)穩(wěn)定性計(jì)算圖
圖5 第一級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū)設(shè)計(jì)圖
圖6 第一級(jí)臨時(shí)禁挖區(qū)穩(wěn)定性計(jì)算圖
該段邊坡已根據(jù)設(shè)計(jì)方案完成施工, 且邊坡在施工過(guò)程中,未出現(xiàn)表層滑塌或整體失穩(wěn)等不利病害;同時(shí)施工工期較原設(shè)計(jì)開(kāi)挖方案,提早了約3 個(gè)月,根據(jù)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。
(1)在公路高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中,為了保證邊坡施工期間穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)文件要求施工過(guò)程中“開(kāi)挖一級(jí)、防護(hù)一級(jí)”,但實(shí)際施工中,為了挖通施工通道,加快施工進(jìn)度,施工單位常一次性開(kāi)挖到位后再進(jìn)行防護(hù)施工, 導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn),對(duì)工程建設(shè)造成惡劣的影響。
(2)臨時(shí)禁挖區(qū)的設(shè)計(jì)原則:確保邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性是基礎(chǔ);應(yīng)針對(duì)不同開(kāi)挖階段設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū);設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū)應(yīng)結(jié)合地形情況,為施工提供必要通道;在保證臨時(shí)穩(wěn)定性前提下,應(yīng)盡可能減少臨時(shí)禁挖區(qū)的面積。
(3)高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)各開(kāi)挖階段的臨時(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算,不滿(mǎn)足規(guī)范要求的階段應(yīng)設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū)。
(4)設(shè)計(jì)臨時(shí)禁挖區(qū)應(yīng)標(biāo)注相關(guān)尺寸,描述各階段臨時(shí)禁挖區(qū)的開(kāi)挖條件, 并驗(yàn)算不同階段的邊坡臨時(shí)穩(wěn)定性。
(5)臨時(shí)禁挖區(qū)的應(yīng)用,為施工單位提供了更具指導(dǎo)性開(kāi)挖和施工方案,可避免因“亂開(kāi)挖”引起邊坡失穩(wěn),同時(shí)一定程度上提高了施工效率。