洞口橋梁減跨路基延長(zhǎng)反壓古滑坡變形體施工技術(shù)

李新立

摘 要：根據(jù)洞口橋梁減跨路基延長(zhǎng)坡前反壓古滑坡變形體方法，利用橋梁減跨路基延長(zhǎng)同時(shí)改肋板式橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)的施工措施，使得延伸路基提前對(duì)滑坡體進(jìn)行了坡前的反壓，減少橋梁樁基及墩柱施工數(shù)量，避免了巖溶區(qū)樁基施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)將肋板式橋臺(tái)改為重力式橋臺(tái)也確保了橋梁結(jié)構(gòu)物對(duì)路基進(jìn)行了反壓，從而保證了路基和橋梁的質(zhì)量安全，進(jìn)一步解決了滑坡體前橋梁結(jié)構(gòu)物施工周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題，有效規(guī)避了后期出現(xiàn)質(zhì)量安全的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：古滑坡變形體;反壓;路基延長(zhǎng);橋梁減跨

1 工程概況

惠清高速公路太和洞隧道出口處滑坡體所在地區(qū)為低山地貌，場(chǎng)地原始地貌坡度較緩，地面坡度12°～15°，經(jīng)過(guò)多年的人工取土，山坡原來(lái)的坡腳位置向上方約200 m范圍的巖土體被挖除，形成平均約33 m高的陡坎，最陡處達(dá)70°左右，處于極限平衡狀態(tài)，在隧道施工前必須快速對(duì)滑坡體進(jìn)行治理，以消除安全隱患。

2 工藝原理

根據(jù)洞口橋梁減跨路基延長(zhǎng)坡前反壓古滑坡變形體方法，利用橋梁減跨路基延長(zhǎng)同時(shí)改肋板式橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)的施工措施，使得延伸路基提前對(duì)滑坡體進(jìn)行了坡前的反壓，減少橋梁樁基及墩柱施工數(shù)量，避免了巖溶區(qū)樁基施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)將肋板式橋臺(tái)改為重力式橋臺(tái)也確保了橋梁結(jié)構(gòu)物對(duì)路基進(jìn)行了反壓，從而保證了路基和橋梁的質(zhì)量安全，進(jìn)一步解決了滑坡體前橋梁結(jié)構(gòu)物施工周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題，有效規(guī)避了后期出現(xiàn)質(zhì)量安全事故的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)[1]。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

地質(zhì)調(diào)查及滑坡體分析→確定路基及橋梁技術(shù)參數(shù)→施工準(zhǔn)備→截水溝、排水溝施工→地表裂縫封閉→路基反壓施工→樁基及橋臺(tái)施工→隧道施工。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 地質(zhì)調(diào)查及滑坡體分析

（1）進(jìn)場(chǎng)后首先對(duì)滑坡體地表進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。對(duì)隧址區(qū)附近季節(jié)性小河、溪流、大的孤石等進(jìn)行踏勘，對(duì)既有排水及防護(hù)設(shè)施的功能性、安全性進(jìn)行評(píng)估，提前對(duì)失效的設(shè)施進(jìn)行維修，地表裂縫調(diào)查及監(jiān)測(cè)見(jiàn)下圖1。

（2）對(duì)隧道出口坡腳地表水及地下水出露處進(jìn)行踏勘，提前將既有魚(yú)塘、排水溝進(jìn)行梳理，確保坡體截水溝的水可以集中排水。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)滑坡體規(guī)模確定實(shí)地查看，坡體上裂縫的數(shù)量、寬度詳細(xì)記錄，并安排測(cè)量人員設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)裂縫的數(shù)量、寬度變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3.2.2 確定路基及橋梁技術(shù)參數(shù)

參照地質(zhì)調(diào)查資料，分析古滑坡變形體成因、山坡形成的臨空面、斜坡的自然支撐力、坡體順坡向巖層產(chǎn)生卸荷作用、風(fēng)化巖層沿陡傾角層面產(chǎn)生的拉裂、向坡體下面發(fā)生的位移、地表裂縫、雨水及隨著隧道施工可能對(duì)坡體的加劇擾動(dòng)、可能導(dǎo)致并形體的中滑面貫通、誘發(fā)洞的頂土體失穩(wěn)等情況確定采取將洞口處橋梁減跨延長(zhǎng)洞口路基的措施及對(duì)滑坡體進(jìn)行反壓的時(shí)機(jī)[2]，路基反壓見(jiàn)下圖2。

無(wú)路基反壓和有路基反壓兩種工況下滑坡體的剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D、速度矢量圖以及安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果如下圖3所示。

從圖中可以看出，在增設(shè)路基反壓后，滑坡體穩(wěn)定性得到了明顯提升，尤其坡腳前的地面處，由于受路基壓力，能夠有效地抑制邊坡下滑。其安全系數(shù)，也由1.301提升至1.395，效果明顯，且能夠很好地結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)、省時(shí)、省地，為本工程帶來(lái)巨大效益。

3.2.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及要求

（1）首先針對(duì)出現(xiàn)地表裂縫的部位進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)布置，其次在整個(gè)破面上連續(xù)布設(shè)檢測(cè)樁，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形情況進(jìn)行設(shè)置。施工過(guò)程中，若出現(xiàn)異常情況，如特大暴雨等惡劣天氣，必須增加觀測(cè)次數(shù)，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為滑坡區(qū)安全生產(chǎn)管理人員提供直觀、明了的信息。

（2）使用固定式測(cè)斜儀進(jìn)行深部位移觀測(cè)。深部位移變形監(jiān)測(cè)應(yīng)與地表位移監(jiān)測(cè)結(jié)合布置，以孔底測(cè)斜儀作為基準(zhǔn)點(diǎn)，孔口坡頂水平和垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)做為校測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，結(jié)合坡體現(xiàn)場(chǎng)巡查，掌握太和洞隧道出口古滑坡體穩(wěn)定情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)洞口邊坡變形的及時(shí)監(jiān)控。

3.2.4 截水溝、排水溝施工

（1）提前在滑坡體后緣周邊設(shè)置M7.5漿砌片石截水溝，對(duì)地表水進(jìn)行截流疏導(dǎo)。

（2）完善坡腳處排水溝，對(duì)坡腳處魚(yú)塘、截水溝排出的水進(jìn)行疏導(dǎo)，為軟基處理提供施工條件。

3.2.5 地表裂縫封閉

滑坡體范圍內(nèi)裂縫封閉：在巖土體透水性較強(qiáng)或地下水特別豐富且滲流量很大的地區(qū)，其地表土體發(fā)生開(kāi)裂的地方，進(jìn)行防滲處理，用粘土或水泥漿充填裂縫，并用聚乙烯布覆蓋。在透水性弱的情況下，在截水溝處作防滲處理，將截水溝的底部用防水材料覆蓋。

3.2.6 路基反壓施工

（1）軟基換填。在延長(zhǎng)路基施工前進(jìn)行片石換填，避免了古滑坡變形體坡腳無(wú)反壓的情況，解決了隧道進(jìn)洞前古滑坡變形體坡前無(wú)反壓的安全技術(shù)問(wèn)題，而且也為快速施工土石路基打下了良好的基礎(chǔ)，進(jìn)一步確保了隧道安全快速進(jìn)洞[3]。

換填洞渣前，應(yīng)清除基坑內(nèi)的積水和有機(jī)雜物，然后開(kāi)始換填合格的洞渣，填平后用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓不小于5遍。完成片石換填后，用細(xì)集料找平、嵌縫，并再次碾壓，碾壓遍數(shù)應(yīng)使路基表面無(wú)壓痕、表面平整后，經(jīng)各方檢驗(yàn)合格，合格后進(jìn)入下一道工序施工。

（2）路基填筑。通過(guò)延伸路基提前對(duì)滑坡體進(jìn)行了坡前的反壓，為保證路基全斷面壓實(shí)一致，確保對(duì)滑坡體形成良好的反壓，順利快速安全進(jìn)洞。本段土石路基采用橫斷面全寬、縱向水平分層填筑壓實(shí)法，邊坡兩側(cè)各超填50 cm，待邊坡施工時(shí)刷去超填部分。

3.2.7 樁基及橋臺(tái)施工

（1）樁基施工。巖溶區(qū)樁基施工前，應(yīng)逐個(gè)樁制定詳細(xì)的樁基施工方案，快速完成滑坡體坡腳處的樁基施工;樁基沖孔接近溶洞頂板時(shí)，應(yīng)控制沖程，采用小沖程，以免沖程過(guò)程中引起頂板突然塌落造成卡錘或偏孔事故[4]。

（2）橋臺(tái)施工。肋板式橋臺(tái)為輕型橋臺(tái)，重力式橋臺(tái)屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，將肋板式橋臺(tái)改為重力式橋臺(tái)，可以通過(guò)橋臺(tái)自重對(duì)路基進(jìn)行反壓，從而間接的對(duì)滑坡體進(jìn)行反壓，使滑坡體更加穩(wěn)定，從而保證了路基和橋梁的質(zhì)量安全。

3.2.8 隧道施工

淺埋段隧道洞口基底承載力不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行加固處理。在保證其豎直方向滿足承載力要求的基礎(chǔ)上，還要盡可能保證其水平方向的穩(wěn)定，需采用Φ70的鋼花管進(jìn)行注漿加固處理。

4 經(jīng)濟(jì)效益

（1）通過(guò)橋梁減跨延長(zhǎng)路基改肋板式橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)，初步測(cè)算，該段橋梁改為整體式路基后，路基高度平均6 m，路基寬度52.83 m，填筑方量約1.6萬(wàn)m3，對(duì)滑坡體的持續(xù)變形提供了非常有力的反壓，提高了隧道、橋梁的安全性;路基加長(zhǎng)后，橋梁距離滑坡體較遠(yuǎn)，大幅減少了由于滑坡體坡面風(fēng)化剝落后形成的滾石、墜物等破壞橋梁實(shí)體結(jié)構(gòu)的安全隱患;減少樁基200 m，鋼筋13.9 t、預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁744 m3、矩形板式橡膠支座40個(gè)、改性瀝青混凝土1 403 m3等，累計(jì)減少了建設(shè)投資約70萬(wàn)元。

（2）利用橋梁減跨延長(zhǎng)路基，改肋板式橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)，隨著洞口段路基及橋臺(tái)施工推進(jìn)，對(duì)洞口段古堆積變形體反壓能力逐漸增強(qiáng)，對(duì)后期隧道順利安全開(kāi)挖掘進(jìn)提供了有利的保障，有利的保證了施工工期，初步測(cè)算節(jié)約施工工期35天，按每個(gè)工區(qū)（共兩個(gè)）項(xiàng)目管理成本60萬(wàn)/月計(jì)算，節(jié)省項(xiàng)目管理成本140萬(wàn)元。且減少了隧道進(jìn)洞窩工現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）由于前期橋梁減跨延長(zhǎng)路基、重力式橋臺(tái)的同時(shí)施工，可有效的縮短施工工期，實(shí)現(xiàn)工期、成本雙豐收。

5 工藝特點(diǎn)

5.1 降低施工成本、綠色環(huán)保

路基延長(zhǎng)段使用的原材料就是太和洞隧道支洞洞渣，因地制宜、就地取材，這樣大大地節(jié)省了施工成本。同時(shí)減少隧道洞渣棄方數(shù)量，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保施工。

5.2 工藝簡(jiǎn)單，施工工期較短

在明洞及明洞回填施工前進(jìn)行片石換填，避免了古滑坡變形體坡腳無(wú)反壓的狀態(tài)進(jìn)行其他治理措施施工。路基延伸施工技術(shù)提前對(duì)古滑坡變形體進(jìn)行了坡前的反壓，解決了隧道進(jìn)洞前滑坡體坡前無(wú)反壓的安全技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)一步確保了隧道安全快速進(jìn)洞[5]。

5.3 安全性強(qiáng)

橋梁減跨延長(zhǎng)路基方法能夠使路基更加穩(wěn)定，提高路基對(duì)反壓古滑坡變形體的能力，在進(jìn)行路基的填筑后能夠控制滑坡體的變形。

5.4 洞口場(chǎng)地開(kāi)闊，滿足功能性房屋的建設(shè)要求

隧道進(jìn)洞前，需及時(shí)對(duì)洞門口場(chǎng)地進(jìn)行硬化，并及時(shí)建設(shè)監(jiān)控室、值班室、應(yīng)急物資儲(chǔ)備室等功能性臨建房屋，延長(zhǎng)路基施工方案，使洞口場(chǎng)地開(kāi)闊，滿足功能性房屋的建設(shè)要求。

5.5 有效規(guī)避后期運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)

橋梁減跨延長(zhǎng)路基方法能夠使古滑坡變形體及路基本身更加穩(wěn)定，有效規(guī)避了后期運(yùn)營(yíng)時(shí)邊坡失穩(wěn)形成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

6 注意事項(xiàng)

軟基換填處理后，需盡快組織施工橋梁樁基和橋臺(tái)。換填洞渣前，應(yīng)清除基坑內(nèi)的積水和有機(jī)雜物，片石換填完成后，用一層細(xì)集料石進(jìn)行找平、嵌縫，碾壓遍數(shù)應(yīng)使路基表面無(wú)壓痕。土石路基施工過(guò)程中的每一壓實(shí)層，不得傾填，必須采用水平分層施工。壓實(shí)后，填筑層表面應(yīng)無(wú)孔洞。橋臺(tái)臺(tái)背回填配備合理的碾壓機(jī)械，對(duì)于壓路機(jī)無(wú)法碾壓的死角采用液壓夯進(jìn)行夯實(shí)。

7 結(jié)束語(yǔ)

太和洞隧道是惠清高速的重點(diǎn)控制性工程，隧道出口洞口段為大規(guī)模古堆積變形體，隧道洞口段相接的濱江特大橋位處于巖溶區(qū)，基巖埋深較大，巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育，施工難度極大。橋梁減跨路基延長(zhǎng)反壓古滑坡變形體在黃土隧道中已有應(yīng)用，但在富水大規(guī)模古堆積體洞口段中如何實(shí)現(xiàn)尚無(wú)先例。工程經(jīng)過(guò)63 d施工，最終順利完成洞口橋梁減跨路基延長(zhǎng)坡前反壓施工，經(jīng)檢測(cè)明洞段地基承載力符合要求，為隧道開(kāi)挖掘進(jìn)施工及時(shí)提供了工作面。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張蕾，陳力華，陳進(jìn)，等.榛子林古滑坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（z2）：1610-1613.

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[4]劉庭金，林少群，何奇濱，等.巖溶地區(qū)某淺埋箱型隧道沉降成因及控制[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2020，37（1）：62-66+92.

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