分析邊坡垂直開挖技術(shù)在山區(qū)道路擴建中的應(yīng)用

田 應(yīng)

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 工程概況

某山區(qū)道路為滿足日益增加的交通量決定對其現(xiàn)有邊坡實施拓寬。現(xiàn)有邊坡總高32 m，共分成四級，每級的高度相同，均為8 m，在相鄰兩級之間設(shè)有寬度為2 m的平臺。邊坡主體以花崗混合巖為主，厚度在15～20 m范圍內(nèi)。邊坡坡率在1∶1～1∶1.25范圍內(nèi)。邊坡以上山坡相對高陡，拓寬施工中不能使既有道路正常行車受到中斷。對既有邊坡進行擴建，過去常用的方法為按照設(shè)計要求的坡率以從上到下的順序進行逐層開挖和防護。然而，在邊坡高度相對較大的情況下，該方法存在很多缺陷。比如，實際開挖量較大，特別是當邊坡高度較大且后緣山體較陡時；施工安全性較差，由于道路拓寬不會超過兩個車道，寬度不大，使開挖與運輸作業(yè)平臺寬度不足，導致施工安全性降低；可能對現(xiàn)有道路行車安全造成很大的威脅，通常需要對其交通進行臨時封閉。在邊坡高度較大的情況下，滾石落土將有很大的彈跳高度，從防護設(shè)施上翻越，對現(xiàn)有道路的正常行車造成影響和威脅；施工所需時間較長，為確?，F(xiàn)有道路正常和安全行車，每開挖完一級邊坡都要進行防護，導致工期較長；要重新進行征地，而且邊坡的高度可能進一步增加，特別是當后部山體高陡時。

2 垂直開挖技術(shù)應(yīng)用

2.1 邊坡狀況調(diào)查與評估

對現(xiàn)有的邊坡，應(yīng)先做好相關(guān)資料的收集與現(xiàn)狀調(diào)查工作，掌握邊坡變形歷史與當前所處穩(wěn)定狀態(tài)。在資料收集過程中，主要是對邊坡原設(shè)計方案、施工過程與監(jiān)測資料實施廣泛收集，用于確定邊坡的變形情況。而現(xiàn)狀調(diào)查是指對邊坡的整體外觀、既有防護設(shè)施的完整情況、區(qū)域地下水的出露等開展全面調(diào)查，采用調(diào)繪方式，在必要的情況下還需進行勘探和測試。如果原邊坡已經(jīng)進行了加固，還需要對加固設(shè)施進行必要的調(diào)查及測量，比如檢查確定擋墻整體外觀是否完好等，并對應(yīng)力和位移等進行測試，比如測定錨索體系錨固力和抗滑樁樁頂實際位移。以調(diào)查情況為依據(jù)，對邊坡整體穩(wěn)定性予以綜合評估，并進行相應(yīng)的計算分析。當評估確定邊坡整體穩(wěn)定性較差時，需要在補強加固之后才能進行下一道工序的施工。

2.2 預支護

(1)采用微型樁。在準備進行開挖施工的作業(yè)平臺上，按照適當間隔距離布設(shè)微型樁或鋼管樁，并將樁頂連接成一個整體。樁孔借助地質(zhì)鉆機形成，直徑按照150～250 mm控制，成孔后在孔中放入鋼筋(亦可使用無縫鋼管)，最后注入水泥漿或水泥砂漿。

(2)錨固。在準備開挖施工的邊坡表面，先采用預應(yīng)力錨索形成框架，然后施加一定預應(yīng)力，以此形成一條穩(wěn)定的壓應(yīng)力帶，用于對坡體應(yīng)力場進行有效改善。

2.3 分級開挖和支護

在現(xiàn)有邊坡的坡腳處進行垂直開挖施工，開挖與支護施工都必須分步和分級進行。在分步開挖時，具體的分步高度與次數(shù)都需要以地質(zhì)條件為依據(jù)，結(jié)合邊坡的高度確定。如果在分級開挖過程中分級高度過大，可能會使邊坡失穩(wěn)；而如果分級高度過小，會使開挖的次數(shù)增加，導致施工時間被大幅延長，進而增加成本。在分級開挖完成后，應(yīng)馬上組織人員開始支護。對于支護措施，主要包括臨時性與永久性措施兩種。對于臨時性支護措施，大多以土釘墻為主，即在小導管注漿基礎(chǔ)上在坡面上進行混凝土噴射。支護在降雨較多的地區(qū)顯得十分重要，通過有效的支護能避免因坡面松弛或雨水沖刷造成的破壞。而對于永久性支護，需要緊跟在臨時性支護之后進行，并對兩者進行充分結(jié)合。為了對坡腳變形進行有效控制，大多將預應(yīng)力錨固作為主要的永久性防護措施。對于坡面上的抑制構(gòu)件，需按照從上到下的順序設(shè)置逆作式結(jié)構(gòu)，當然也可先行張拉，在坡面完成成型后進行澆筑。對錨索進行預張拉時，主要使用槽鋼，單片或雙片的對扣均可。為保證安全，槽鋼通常不取出，在其上進行反力構(gòu)件的澆筑施工。

對于土質(zhì)邊坡，通常以肋板式錨索或錨桿擋墻為主，沿豎向布置肋，將肋設(shè)置好后，直接將錨索設(shè)置其上。在肋之間，利用板相連，這樣能對坡面予以有效防護。其中，板既可立?，F(xiàn)澆，亦可在布置好鋼筋網(wǎng)之后通過噴射混凝土形成。

垂直開挖面對不同地層及風化程度時的坡率、預支護、分級開挖高度及臨時性和永久性支護措施為：(1)中風化層，分級開挖高度取4～6 m，臨時性支護措施采用系統(tǒng)錨桿，永久性支護措施采用護面；(2)碎塊狀強風化層，開挖坡率按1∶0～1∶0.1控制，預支護方式選擇微型樁，分級開挖高度取3～4 m，臨時性支護措施采用系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土相結(jié)合的方式，永久性支護措施采用錨桿或錨索框架，也可采用地梁；(3)砂土狀強風化層，開挖坡率按1∶0～1∶0.2控制，預支護方式選擇微型樁，也可采用錨索框架，分級開挖高度取2～3 m，臨時性支護措施采取小導管注漿和混凝土噴射相結(jié)合的方式，永久性支護措施采用肋板式錨索擋墻(逆作結(jié)構(gòu))；(4)殘積土層，開挖坡率按1∶0～1∶0.2控制，預支護方式選擇微型樁和錨索框架相結(jié)合的方式，分級開挖高度取2 m，臨時性支護措施采用土釘墻，永久性支護措施采用肋板式錨索擋墻(逆作結(jié)構(gòu))。

3 結(jié) 語

綜上所述，在對山區(qū)道路進行拓寬時，通過對垂直開挖技術(shù)合理應(yīng)用，除了能減少占地和開挖量，還能減小對現(xiàn)有道路正常行車造成的影響和干擾。但采用垂直開挖技術(shù)進行施工時，需要以邊坡的實際情況為依據(jù)，采用適宜的預支護方法，并確定合理可行的分級支護方法和開挖高度。值得一提的是，通過對有限元法的應(yīng)用，能對垂直開挖整個過程進行動態(tài)模擬，從而更好的為之后的設(shè)計與施工奠定良好基礎(chǔ)，提供可靠參考依據(jù)。