高速公路高邊坡滑坡處置技術(shù)及措施

范永福

（紅河州公路路政管理支隊(duì)，云南 蒙自 661100）

0 引言

在云南高速公路工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，由于地形地質(zhì)復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)邊坡不穩(wěn)的現(xiàn)象，如果沒有在第一時(shí)間做好邊坡的處理，對(duì)交通安全威脅非常大。因此，在施工前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)計(jì)出完善的邊坡處置方案，如果施工過程中出現(xiàn)問題，就可以及時(shí)采取措施，做好邊坡的加固，在針對(duì)邊坡穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)中，要綜合考慮各方面的因素，盡可能采用施工簡(jiǎn)便、技術(shù)成熟、可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和有利于施工質(zhì)量控制的方案，對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的造成邊坡不穩(wěn)的問題也要提前制定對(duì)策，以便及時(shí)解決邊坡失穩(wěn)問題。

1 工程概述

該高速公路是國(guó)道323 江西瑞金至云南臨滄至韶關(guān)的一段。也是國(guó)道GZ40（昆河）線、213（昆磨）線橫向連接線。是滇南地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)干線。高速公路全長(zhǎng)98.53km，雙向四車道。本次高邊坡滑坡處置工程位于高速公路K27+485—K27+605 段左側(cè)邊坡，路線以挖方路塹型式通過。坡腳為上擋護(hù)面墻，基礎(chǔ)埋深為邊溝底下50cm，墻身寬1.2m，坡面為漿砌片石護(hù)坡，長(zhǎng)度270m，最大高度33.2m，共四級(jí)邊坡，第一級(jí)坡率1:1.25，第二級(jí)至第四級(jí)坡率1:1.5。

由于持續(xù)暴雨，造成該路段邊坡滑坡倒塌。護(hù)坡開裂和沉降，平臺(tái)沉降明顯，擋土墻向外傾斜，導(dǎo)致山脊隆起。

2 滑坡區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形地質(zhì)構(gòu)造

路線穿越構(gòu)造侵蝕地貌，高程1200～1700m，切割深度小于200m，山頂渾圓、平緩、開闊，山地較緩呈低山緩丘地貌，形成巖溶斷陷盆地。

2.2 氣象水文

該路線位于亞熱帶氣候區(qū)。由于受地理位置、地形等條件的影響，不同地區(qū)氣候的橫向和縱向劃分存在明顯差異。隨著地勢(shì)的升高，氣溫和蒸發(fā)量逐漸減少，降水量明顯增加。降雨主要集中在5—10 月，占全年降雨量的80%～95%。

2.3 工程地質(zhì)特征

該路線地處斷陷盆地，地下水位1.4～6m，上部為上第三系湖積褐黃、灰白、淺黃、綠灰色黏土，該層巖土具弱膨脹性，局部中等膨脹，硬-半堅(jiān)硬，成巖性差（半成巖）網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，抗風(fēng)化能力差，透水性弱，強(qiáng)度衰減顯著，屬具有吸水急劇膨脹軟化和失水顯著收縮開裂，反復(fù)脹縮的高塑性黏土，土層不均勻，自由膨脹率40～58%，容許承載力200kPa～260kPa，厚度8.4～11.5m，下部為上第三系湖積灰、深灰色黏土，堅(jiān)硬，半成巖，容許承載力350kPa～400kPa。

3 滑坡的原因和規(guī)模

該段不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為膨脹土，局部低洼地區(qū)為受地表水影響的軟土。膨脹土具有水膨脹和水收縮損失的特點(diǎn)，濕脹、干縮過程反復(fù)發(fā)生。由于前期的強(qiáng)降雨，膨脹土遇水膨脹特性突出，導(dǎo)致邊坡發(fā)生崩塌。這條高速公路已投入運(yùn)營(yíng)，交通十分繁忙。如果不及時(shí)處理，土壤水分會(huì)隨著外界條件的變化而增加或減少，坍落度可能進(jìn)一步擴(kuò)大，將嚴(yán)重威脅公路交通安全。

4 處置技術(shù)

4.1 定性分析法

定性分析法根據(jù)研究方法的不同，可以簡(jiǎn)單分為成因歷史分析法、赤平極射投影法、工程地質(zhì)類比法、專家系統(tǒng)法幾種。每種分析方法的作用都不同，具體作用如下。

（1）成因歷史分析法主要的作用是分析工程中邊坡的歷史背景、構(gòu)造和地質(zhì)情況等等。除此之外，成因歷史分析法還需要分析邊坡的高度和形狀，以及內(nèi)外部的變形痕跡，主要用于對(duì)自然環(huán)境中形成的邊坡進(jìn)行分析。

（2）赤平極射投影法主要用于對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析。公路工程建設(shè)前，需要對(duì)影響邊坡穩(wěn)定的各個(gè)因素進(jìn)行分析，對(duì)于那些固定不變的成因的分析很容易解決，但是對(duì)于那些不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體來說，可能會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)位移的情況，這個(gè)時(shí)候，就可以采用赤平極射投影法來確定那些不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)可能會(huì)位移的地方，從而對(duì)邊坡的穩(wěn)定條件作出判斷。

（3）工程地質(zhì)類比法是對(duì)具有較高相似度的邊坡進(jìn)行類比，其主要的作用是對(duì)邊坡中工程的地質(zhì)條件和在工程建設(shè)中影響邊坡穩(wěn)定性的因素進(jìn)行比較，從而使得邊坡的建設(shè)和設(shè)計(jì)方案更加準(zhǔn)確。

（4）專家系統(tǒng)法的本質(zhì)是站在專家的角度，以專家的話來對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，但它實(shí)際上是利用計(jì)算機(jī)程序?qū)⒃趯?shí)際工作中對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析出來的知識(shí)和模擬人類的接替策略結(jié)合起來。

4.2 定量分析法

與定性分析法相同，定量分析法也是由許多種小的分析方法組成，這其中主要包括極限平衡分析法、數(shù)值分析法、極限分析法幾種，這些分析法具體的作用如下。

（1）作為在定量分析法中應(yīng)用較為廣泛的分析法之一，極限平衡分析法的來源已久，直到現(xiàn)在，已經(jīng)出現(xiàn)許多這個(gè)分析法中的研究人員，并取得了一定的成就，例如畢肖普法、瑞典條分法、簡(jiǎn)布法等就是權(quán)衡分析法中比較具有自身特點(diǎn)的分析法。

（2）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多伴隨而來的計(jì)算機(jī)理論也成功地成為數(shù)值分析法的基礎(chǔ)，用于對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析。且在這一過程中，數(shù)值分析法取得了較快的發(fā)展，許多數(shù)值分析的小方法應(yīng)運(yùn)而生。權(quán)限分析法與權(quán)限平衡分析法有許多相同之處，但它的分析過程卻比權(quán)限平衡分析法更加復(fù)雜。它主要運(yùn)用上限定理和下限定理來分析解決極限荷載問題，以便能在復(fù)雜多變的邊坡上找出一個(gè)適用的荷載。由于復(fù)雜的地形地貌，使得分析邊坡的難度更大，這也是權(quán)限分析法的要求比權(quán)限平衡分析法的要求得更加嚴(yán)格的因素之一。

5 改進(jìn)措施

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和分析，處理措施如下。

5.1 K27+485—K27+605 原擋土墻左側(cè)僅部分路堤傾覆垮塌

K27+485—K27+605 修建C20 混凝土防滑擋土墻和路基邊溝；K27+485—K27+605 修建C20 混凝土防滑擋土墻和路基邊溝。清掃、修補(bǔ)K27+570—K27+605 路基左側(cè)一、二級(jí)邊坡碎片下水道。K27+580—K27+605路段左側(cè)路基一、二級(jí)邊坡采用砂漿加板巖護(hù)坡。

5.2 K27+570—K27+605 路基左側(cè)一、二級(jí)邊坡采用錨索框架梁加固保護(hù)

在公路工程邊坡穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)中，加固是保持邊坡穩(wěn)定性必不可少的因素。在很多邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定下滑趨勢(shì)的時(shí)候，我們首先可以利用抗滑樁進(jìn)行加固，抗滑樁在處理邊坡下滑方面取得了非常好的效果，它的主要結(jié)構(gòu)是鋼筋水泥結(jié)合而成的混凝土，耐磨、密度大，利用抗滑樁處理過的邊坡，穩(wěn)定性比別的邊坡都高[1]。唯一不足就是，抗滑樁的投資消耗相應(yīng)的也很大，于是，錨索抗滑樁應(yīng)運(yùn)而生，它相比普通抗滑樁，需要投入的資金更少，加固后的穩(wěn)定性更高，大大解決了單純抗滑樁的不足之處，用錨索抗滑樁加固過的邊坡會(huì)比單純的抗滑樁加固過的更穩(wěn)固。利用錨索加固不同類型邊坡取得的效果也會(huì)不一樣，例如，在單斜構(gòu)造類型的邊坡運(yùn)用預(yù)應(yīng)力錨索做邊坡加固雖然具有很好的效果，但同時(shí)也無法得出邊坡內(nèi)部被錨固體的下滑力和張力。但如果將預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)用到穩(wěn)定的巖體中去，結(jié)果又會(huì)不一樣，在穩(wěn)定的巖體中設(shè)置錨索的錨固段，可以大大加大邊坡的穩(wěn)定性，這種方法可以運(yùn)用于巖石路段。在錨索加固過程中還會(huì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一種叫做壓漿錨柱的運(yùn)用，它的主要作用就是在即將加固的土里注入一定量的水泥漿，用以改變土體的物理性質(zhì)，從而達(dá)到穩(wěn)固邊坡的一種方法?？傊瑹o論是哪種方式，它的本質(zhì)都是為了防止巖體發(fā)生位移和變形，提高邊坡穩(wěn)定性。

5.3 檢查整個(gè)邊坡排水系統(tǒng)，修復(fù)損壞部分，然后進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)

邊坡防護(hù)對(duì)公路工程邊坡的穩(wěn)定性也具有非常大的作用，在提高邊坡的穩(wěn)定性中，可以運(yùn)用菱形網(wǎng)格護(hù)坡技術(shù)，菱形網(wǎng)格護(hù)坡技術(shù)是在較少工程投資的基礎(chǔ)上，取得較大效益化的邊坡防護(hù)技術(shù)。用石塊或水泥將需穩(wěn)定的坡面砌成一塊塊的菱形網(wǎng)格，在里面種上草木，可以有效防止下雨帶來的沖刷導(dǎo)致坡面下滑，還在一定程度上提高了坡面的美觀度，一舉兩得。除此之外，還可以運(yùn)用生物防護(hù)對(duì)公路工程的邊坡進(jìn)行防護(hù)，生物防護(hù)的主要措施是種植易生長(zhǎng)的草木，在邊坡地帶和公路沿線地帶，根據(jù)實(shí)際情況植樹或者植草，并且選用容易生長(zhǎng)的草木進(jìn)行種植，有助于在短時(shí)間內(nèi)取得高效的防護(hù)效果，但在這一過程需要注意對(duì)生態(tài)的保護(hù)，避免因邊坡保護(hù)而造成其他部分生態(tài)環(huán)境的破壞[2]。

6 施工中應(yīng)注意事項(xiàng)

6.1 成孔

（1）錨孔鉆孔應(yīng)干燥無水。

（2）鉆孔設(shè)備的選擇：應(yīng)根據(jù)錨固層類型、鉆孔直徑、鉆孔深度、錨固場(chǎng)地的場(chǎng)地條件等選擇鉆孔設(shè)備。在塑性粘土中，可使用螺旋鉆孔或取芯鉆孔設(shè)備。巖層應(yīng)采用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的井下沖擊鉆機(jī)，破碎或松散地層應(yīng)采用套管鉆進(jìn)技術(shù)，以確保鉆孔完好而不坍塌。

（3）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙中的錨索間距、傾角和標(biāo)高進(jìn)行施工。當(dāng)局部形狀條件不能滿足施工要求時(shí)，新的鉆孔位置應(yīng)與設(shè)計(jì)者共同確定鉆孔偏差：較好的巖石地基為1/100～1/200。礫石層、坡積層和不均勻地層的精度低于1/50。對(duì)于更深的鉆探，可以放寬要求。鉆孔深度應(yīng)滿足錨固段的有效長(zhǎng)度和安全儲(chǔ)備，并有不小于0.5m 的儲(chǔ)備深度。如果鉆探過程中發(fā)現(xiàn)錨固段層比設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)差，應(yīng)增加孔深或采取其他特殊措施，以滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）鋼絞線穿線前，用高壓氣流沖洗孔，確保錨孔清潔。

6.2 灌漿工藝要求

（1）水泥砂漿采用標(biāo)號(hào)不低于525 號(hào)硅酸鹽水泥配制的水泥漿或水泥砂漿，水泥漿水灰比為0.40～0.5，攪拌后的泌水率宜控制在2%，最大不超過3%。水泥砂漿砂灰比為1:1，攪拌后的泌水率宜控制在2%，最大不超過3%。

（2）當(dāng)時(shí)間限制需要快速凝固時(shí)，可加入快速凝固劑；也可以加入對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線無腐蝕膨脹劑等添加劑。

（3）用攪拌機(jī)將漿料攪拌至規(guī)定稠度，然后緩慢攪拌至灌漿結(jié)束。灌漿應(yīng)注意每孔要一直灌滿，不得分開灌入，以免漿液滲進(jìn)氣泡。

（4）灌漿過程中，應(yīng)嚴(yán)格排除孔內(nèi)的空氣和水，不得影響灌漿質(zhì)量和錨體與孔壁的結(jié)合力。采用孔底灌漿和空孔反灌漿。

（5）在漿體未凝固前不得移動(dòng)錨索，并對(duì)漿體進(jìn)行養(yǎng)生。

（6）錨孔的泥漿容量一般為設(shè)計(jì)灌漿量的120%～130%。如果遇到溶洞和巖溶節(jié)理，則實(shí)際灌漿量將會(huì)比設(shè)計(jì)灌漿量超出很多。

（7）如果導(dǎo)管堵塞，則需要更換灌漿口，但必須排出第一次注入的水泥漿，以避免第二次注入的水泥漿之間存在氣體。灌漿必須在錨索下入孔后6h 內(nèi)進(jìn)行。對(duì)于有地下水的孔，如果在成孔后4h 內(nèi)無法降下錨，則應(yīng)在降下錨索之前再次沖洗孔，并應(yīng)快速?zèng)_洗、速下錨和速灌漿。錨索灌漿時(shí)，水泥漿表面穩(wěn)定后方可停止灌漿。當(dāng)灌漿不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)繼續(xù)緩慢加壓，不穩(wěn)定時(shí)不得停止灌漿。在孔道灌滿并密封排氣孔后，建議繼續(xù)加壓至0.5MPa～0.6MPa，然后再密封灌漿孔。

6.3 灌漿壓力

為保證錨索的承載能力，最小注漿壓力應(yīng)為0.4MPa～0.8MPa。在巖層中，可將非裂縫注漿壓力設(shè)置為較低的值。如發(fā)現(xiàn)裂縫，錨固前先用自流預(yù)灌漿，再鉆孔、沖洗、錨固。在土層中，可根據(jù)土的密度選擇不同的注漿壓力。土層密實(shí)時(shí)，宜采用0.4MPa～0.6MPa；土壤疏松時(shí)，應(yīng)使用0.6MPa～0.8MPa。

6.4 張拉和鎖定

預(yù)應(yīng)力錨索的張拉必須在灌漿體、結(jié)構(gòu)混凝土工程達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能施加預(yù)應(yīng)力。

6.5 張拉設(shè)備

（1）張拉千斤頂：應(yīng)為帶壓力表的雙向加長(zhǎng)雙頭千斤頂。千斤頂在如果出現(xiàn)下列情況需要重新校準(zhǔn)：已使用3 個(gè)月；嚴(yán)重漏油；主要部件損壞；張拉次數(shù)超過施工規(guī)范中的規(guī)定次數(shù)。

（2）錨具：錨具和夾片應(yīng)涂抹防銹漆，使用時(shí)不得有銹、有水及沾污其他雜物?？變?nèi)空隙應(yīng)用擠壓法確保防護(hù)劑填滿。墊板下的錨孔內(nèi)應(yīng)壓入水泥砂漿，確保墊板下錨孔內(nèi)無空洞及空隙。對(duì)夾片與鋼絞線卡緊部分的防護(hù)宜采用防護(hù)油涂層防護(hù)，對(duì)錨具及錨索的外露頭采用混凝土封閉防護(hù)，使錨具處于混凝土形成的堿性環(huán)境中。

7 結(jié)語

邊坡的穩(wěn)定性一直是公路建設(shè)工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在工程的建設(shè)中，如果出現(xiàn)邊坡不穩(wěn)的現(xiàn)象，容易造成滑坡事故，嚴(yán)重威脅公路交通通行安全。因此，在高速公路工程的建設(shè)中，做好高速公路高邊坡滑坡加固處置和防護(hù)措施是非常必要的。