一種路塹邊坡局部失穩(wěn)處理技術(shù)研究

陳明秋

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430014）

0 引言

我國南方的地形地貌以丘陵為主，受雨季的影響，丘陵地帶的土質(zhì)多呈現(xiàn)出軟弱易沉的特點(diǎn)。高速公路建設(shè)為了減少占用農(nóng)田，多依山而建，不可避免地會穿越丘陵地帶。因此，所在區(qū)域的道路路基會出現(xiàn)多種不同情況、不同程度的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。路塹邊坡失穩(wěn)對道路施工質(zhì)量的影響至關(guān)重要，克服失穩(wěn)的問題對道路的使用安全和壽命具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

湖南省靖州至黎平高速公路第三合同段起于靖州縣平茶鎮(zhèn)東部，起點(diǎn)樁號為K41+085.450，終點(diǎn)位于湘黔界界牌，終點(diǎn)樁號為K56+967.471，與貴州省規(guī)劃高速公路相接，路線全長為15.882km。

項(xiàng)目穿越較多丘陵地區(qū)，部分土質(zhì)邊坡垂直挖方高度超過20m 或巖質(zhì)邊坡垂直挖方高度超過30m。邊坡深挖地段屬低山、丘陵山坡中、下部位置，山坡自然邊坡的坡度為35～45°，坡頂、坡腳高差較大，受構(gòu)造影響巖體破碎，地形較完整，路塹東西側(cè)沖溝發(fā)育。區(qū)域構(gòu)造接近平行在線路右側(cè)河谷中通過，坡體巖體破碎，影響坡體的穩(wěn)定性。路塹邊坡表層被覆蓋層覆蓋，未見基巖露頭，在坡腳溪流邊測得板巖節(jié)理發(fā)育，其中，產(chǎn)狀為40°～50°∠65°～70°，板巖的板理產(chǎn)狀為350°∠70°～80°。

一、二、三級邊坡設(shè)計(jì)主要采用錨桿框架梁鍍鋅鐵絲網(wǎng)植草防護(hù)、錨索框架梁鍍鋅鐵絲網(wǎng)植草防護(hù)，其他邊坡主要采用骨架鍍鋅鐵絲網(wǎng)護(hù)坡、TBS 植物護(hù)坡等形式護(hù)坡。K53+432—K53+578 段左側(cè)邊坡設(shè)計(jì)為五級深挖路塹邊坡，邊坡長度146m，最大高度43.1m。一級至二級邊坡坡率為1∶0.75，采用的防護(hù)形式為錨索框架梁＋TBS 防護(hù)；三級至五級邊坡坡率為1∶1.00，采用的防護(hù)形式為拱形骨架+鍍鋅鐵絲網(wǎng)護(hù)坡[1]。

2 邊坡失穩(wěn)狀況

2021 年8 月，項(xiàng)目依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成K53+432—K53+578 段路塹邊坡第三級至第五級施工。到了9月，在第二級邊坡錨索框架梁的錨索注漿施工完成和第一級邊坡開挖完成后，突遇暴雨，發(fā)現(xiàn)一級及二級邊坡中下部坡體局部發(fā)生下滑錯(cuò)動跡象，滑坡性質(zhì)為光質(zhì)滑坡，巖質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化板巖，巖體風(fēng)化程度不均一?，F(xiàn)場失穩(wěn)的狀況如圖1 所示。

圖1 失穩(wěn)邊坡

3 失穩(wěn)方案選擇

3.1 失穩(wěn)原因分析

常見邊坡垮塌處理方式為放緩坡率、加強(qiáng)原有防護(hù)形式、設(shè)置抗滑樁等。項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場查勘資料，顯示誘發(fā)滑坡的主要原因?yàn)槁穳q開挖形成陡坡，坡體內(nèi)存在一組構(gòu)造節(jié)理，傾向與坡向一致，傾角約為53°，間距1～4.5m，結(jié)構(gòu)面較光滑平直，斜坡坡腳局部巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖性較脆，在弱裂隙水侵蝕作用下使強(qiáng)風(fēng)化板巖巖質(zhì)變軟，減弱上下支撐力，使坡體巖體產(chǎn)生向下滑動。

該滑坡形式寬度為45～50m，滑體厚約4.5m，斜長約17m，第二級斜坡上段即滑體后壁出露強(qiáng)風(fēng)化巖體，穩(wěn)定性相對較穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)松散裂隙。

3.2 處理方案比選

3.2.1 放緩邊坡

采用重新刷坡，清除表面滑動土，放緩坡率進(jìn)行處理，同時(shí)加強(qiáng)骨架圬工防護(hù)形式，以保持邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通過在骨架結(jié)構(gòu)中植草或植樹等方式，對邊坡進(jìn)行防護(hù)加固處理。若采用邊坡放緩的施工方法，工程量大且上級邊坡骨架防護(hù)已施工完成，重新刷坡需破除已完工骨架結(jié)構(gòu)，成本高、工期長，或可引起上級邊坡失穩(wěn)[2]。

3.2.2 設(shè)置抗滑樁

在邊坡坡腳設(shè)置單排抗滑樁，隔樁跳打，分節(jié)澆筑樁身。施工完成后，清除部分失穩(wěn)土體，重新回填石灰土等強(qiáng)度較好的材料，再按設(shè)計(jì)施作邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)。若采用抗滑樁的施工方法，需施工隊(duì)伍重新進(jìn)場，并配套設(shè)備，投入成本較大，經(jīng)濟(jì)性不高，且施工周期較長。

3.2.3 填充片石混凝土

清除失穩(wěn)部分松散土體，全部回填充片石混凝土進(jìn)行處置。若采用填充片石混凝土的施工方法需先挖除反壓土體，并對垮塌邊坡進(jìn)行掏空、清除懸浮土石等處理，邊坡突然卸載，可能產(chǎn)生二次失穩(wěn)，出現(xiàn)大面積垮塌，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

3.2.4 錨桿掛網(wǎng)噴漿法

仿照隧道施工超前注漿開挖工藝，對垮塌部分采取滿噴混凝土封面處理，打設(shè)注漿小導(dǎo)管，注漿充盈至滑動土塊固結(jié)成整體，施作坡面防護(hù)。

3.3 方案選擇

發(fā)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)第一時(shí)間采取完善邊坡臨時(shí)排水設(shè)施、坡體表面采用彩條布封閉封水、坡腳反壓護(hù)坡等相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行處理，歷經(jīng)4 個(gè)多月，該邊坡第二級以上巖體較穩(wěn)定，趨于滑坡外圍斜坡巖體穩(wěn)定性較好。結(jié)合地質(zhì)及施工現(xiàn)狀，采用錨桿掛網(wǎng)噴漿法處理局部失穩(wěn)邊坡，利用錨桿與巖體間摩擦力將滑動體整體綁縛在穩(wěn)定邊坡上，以達(dá)到整體穩(wěn)定平衡。此法施工安全風(fēng)險(xiǎn)低、節(jié)約成本、工期短且施工質(zhì)量可控。

4 工藝流程與施工方法

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備—反壓護(hù)坡—坡面封閉—注漿小導(dǎo)管制安—注漿—安裝PVC 管泄水孔—施作錨索框架梁。

4.2 反壓護(hù)坡

一是為防止垮塌進(jìn)一步的發(fā)展擴(kuò)大而引起邊坡大面積失穩(wěn)，二是為邊坡處理提供施工平臺，對邊坡采用碎石土填補(bǔ)空腔并堆積成與原邊坡坡率1∶1，且堆積碎石土形成的坡腳線比原坡腳線的寬度不少于6m 的措施反壓，填土坡頂設(shè)置寬度不小于4m 的施工平臺，以維持短期的力學(xué)平衡（見圖2）。

圖2 反壓護(hù)坡

4.3 坡面封閉

4.3.1 鋼筋網(wǎng)片制安

鋼筋網(wǎng)片采用HPB300φ6 鋼筋制作，網(wǎng)格尺寸20cm×20cm，失穩(wěn)坡面滿鋪，鋼筋網(wǎng)在初噴2cm 厚混凝土后設(shè)置，用φ10 鋼筋錨固在坡面上。

4.3.2 坡面滿噴混凝土

參照隧道初期支護(hù)濕噴法施工，對該處垮塌坡面進(jìn)行滿噴混凝土封閉坡面，隔絕坡表水，防止沿坡面裂隙繼續(xù)下滲，進(jìn)一步對坡體的整體穩(wěn)定性造成破壞。噴射時(shí)，噴頭與坡面保持垂直，控制噴射距離在0.6～1.2m，保證混凝土的附著強(qiáng)度，噴射分初噴、復(fù)噴兩次進(jìn)行。噴射完成后，覆蓋土工布養(yǎng)生至混凝土強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期要求（見圖3）。

圖3 坡面混凝土封閉

4.4 注漿小導(dǎo)管制安

4.4.1 注漿小導(dǎo)管制作

注漿小導(dǎo)管采用42mm×4mm×5000mm 無縫鋼管制，前端呈尖錐狀，尾部焊上φ6 加勁箍，管壁四周按20cm 間距梅花形、鉆設(shè)8mm 壓漿孔，管端預(yù)留50cm止?jié){段不設(shè)置壓漿孔（見圖4）。

圖4 注漿小導(dǎo)管制作示意圖

4.4.2 注漿小導(dǎo)管定位

管位橫縱間距為2.5m×2.5m，按梅花形布設(shè)。注漿小導(dǎo)管孔位采用步履式潛孔鉆機(jī)臺車施工，孔道垂直于坡面，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度5m 后，采用不立即停鉆，穩(wěn)鉆1～2min 的措施，防止孔底尖滅。

4.4.3 注漿小導(dǎo)管安裝

注漿小導(dǎo)管安裝采用人工緩慢放入已鉆設(shè)完成的孔，用鋼尺量測孔外露出的導(dǎo)管長度，計(jì)算孔內(nèi)錨桿長度，安裝精度誤差控制在±50mm 范圍內(nèi)，同時(shí)確保管道長度[3]。

4.5 注漿

注漿液為42.5 號硅酸鹽水泥凈漿，采用攪拌機(jī)拌制，水灰比0.5，水泥漿液既要有一定的稠度又有足夠的流動性。注漿時(shí)，將注漿管與注漿小導(dǎo)管管口連接，水泥漿由注漿機(jī)經(jīng)注漿管進(jìn)入注漿小導(dǎo)管，再經(jīng)小導(dǎo)管壁周孔口灌入整個(gè)回填空腔的土體，充盈整個(gè)滑動土體之間的空隙裂縫。注漿至小導(dǎo)管與坡面四周的縫隙溢出水泥漿，然后持續(xù)穩(wěn)壓3min 為止[4]。

4.6 錨索框架施作

其一，人工從上往下清除坡面雜物和注漿固結(jié)的塊體，鑿掉小塊松動，達(dá)到施工面平整；其二，按設(shè)計(jì)立面圖要求在錨索施工范圍內(nèi)利用全站儀施放孔位；其三，利用步履式潛孔鉆機(jī)臺車干鉆施工孔位，用空壓機(jī)清理孔道后，安裝鋼絞線錨索并注漿；其四，坡面刻槽，鋼筋模板安裝，澆筑框架梁混凝土；其五，養(yǎng)護(hù)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，利用配套標(biāo)定的張拉設(shè)備進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索的張拉。

5 監(jiān)控量測情況

該邊坡于2021 年6 月施工開挖，隨著施工進(jìn)度，對邊坡逐級布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，于2021 年10 月基本成型，選取布設(shè)在垮塌位置附近處的W14-HC1、W14-HC5、W14-HC12 觀測點(diǎn)。截取監(jiān)測數(shù)據(jù)對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析可知，該邊坡水平、豎向位移存在突變現(xiàn)象，經(jīng)處理后，水平、豎向位移量未明顯變化，邊坡基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)（見圖5、圖6）。

圖5 監(jiān)測時(shí)間—水平位移累計(jì)值變化曲線

圖6 監(jiān)測時(shí)間—豎向位移累計(jì)值變化曲線

6 結(jié)語

錨桿掛網(wǎng)噴漿法施工技術(shù)在靖黎高速公路第三合同段K53+432—K53+578 段路塹邊坡局部失穩(wěn)處理中得到有效應(yīng)用，達(dá)到如下效果：其一，局部失穩(wěn)路塹邊坡坡面處理完成后未出現(xiàn)裂縫，無滑動的跡象，監(jiān)控量測單位監(jiān)測坡面水平、豎向深層位移數(shù)據(jù)正常，邊坡穩(wěn)定；其二，采用錨桿掛網(wǎng)噴漿法施工工藝對垮塌邊坡進(jìn)行處理，節(jié)約了紅線用地、縮短了施工工期、減少了施工成本的支出，較放緩邊坡、設(shè)置抗滑樁、填充片石混凝土等處理方式具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；其三，由隧道超前支護(hù)施工借鑒演變而來的錨桿掛網(wǎng)噴漿法，在邊坡垮塌處理方面為較新穎的一種施工方法，原理簡單、操作方便，施工技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)豐富，施工質(zhì)量可控可靠。