劉志民

中鐵九局集團第六工程有限公司 沈陽 110031

邊坡是一種常見的地表形態(tài)。穩(wěn)定的邊坡將造福于人類，給人們的生產(chǎn)生活帶來安全的環(huán)境。反之，邊坡一旦失穩(wěn)其危害非常嚴重，將對人身、財產(chǎn)安全乃至國家的交通建設(shè)造成不堪設(shè)想的后果。我國是一個多山區(qū)國家，尤其西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻繁，許多地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、危巖崩塌、泥石流等均與邊坡的穩(wěn)定與否有著密切關(guān)系。隨著我國鐵路、公路建設(shè)的飛速發(fā)展，邊坡問題成為困擾施工建設(shè)的關(guān)鍵問題之一，尤其是對在建高速鐵路、公路工程的不穩(wěn)定邊坡的綜合治理及研究迫在眉睫。

1 工程概況及滑坡段地質(zhì)簡介

(1)渝湘高速D3標K17+600—K17+690為半路塹開挖段，最大開挖深度為43 m，分為五級邊坡，當挖至第三級時，在距開挖線水平距離37 m、距線路中線水平距離112 m出現(xiàn)縱向裂紋，裂紋迅速擴散，最終形成路塹頂部環(huán)向裂紋帶，并伴有局部山體滑坡(見圖1、圖2)。從裂紋斷面可看出，巖性為粉砂巖及泥巖互層結(jié)構(gòu)，以層面及構(gòu)造裂隙面為主，陡傾裂隙發(fā)育巖層傾角30°，順層發(fā)育對路塹邊坡的穩(wěn)定構(gòu)成威脅。

圖1 K17+640路基橫斷面圖

圖2 裂紋平面示意圖

(2)該滑坡地質(zhì)為構(gòu)造剝蝕帶狀斜、溝谷地貌，邊坡為順層邊坡，主要巖性為T2b2紫紅色、棕紅色、灰色、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，巖體較破碎，強風(fēng)化層厚達12 m。覆蓋以殘、坡積亞粘土、粘土為主，厚度在0.6 m-3 m間，呈硬塑狀含碎石，屬山坡地帶泥質(zhì)碎屑巖地層區(qū)，地震基本烈度為VI度。

2 滑塌成因分析

2.1 地質(zhì)原因

從地質(zhì)情況可以看出，該段邊坡巖層較破碎，穩(wěn)定性差，巖層節(jié)理順層發(fā)育并帶有一定傾角，構(gòu)成了滑坡的滑動帶。

2.2 施工原因

因同線施工需要，該段路基曾局部全斷面開挖第四、五級邊坡造成擾動，造成開挖線上方土體在自重情況下產(chǎn)生下滑，使山體力學(xué)平衡遭到破壞，加之開挖土體裸露雨水滲入，加速滑坡體發(fā)展。

2.3 氣候原因

對于滑坡工程有“無水不滑”之說,可見水對產(chǎn)生滑坡的重要性。地表水經(jīng)坡體裂隙滲入坡體使坡體巖石風(fēng)化,坡體經(jīng)雨水沖刷浸潤后,首先增加土體的重量,次之降低土體抗剪強度,引起滑坡。

綜上所述，山體滑坡主要原因是地質(zhì)條件不良邊坡不穩(wěn)定，經(jīng)局部全斷面開挖破壞山體支撐,多雨地表水滲入,使土體飽和自重增大,當水滲入不透水層時,使強風(fēng)化層與中風(fēng)化凝灰?guī)r層潤濕,粘結(jié)力降低摩阻力減少,而產(chǎn)生滑坡。

3 滑坡治理方案設(shè)計

3.1 邊坡加固原則

針對本段滑坡的地質(zhì)特征及其成因分析，本滑坡體采用綜合治理的原則。采用穩(wěn)定為本、加固為主；排水、防護并重的綜合處理措施。為確保施工期間的臨時穩(wěn)定，在地形條件可行、保證安全、減小投資的前提下，優(yōu)先考慮刷方減重，減少支擋。同時加強地表水、地下水的排泄措施，以提高巖土體的抗剪強度、增加坡體的穩(wěn)定性和高速公路通車后的長期穩(wěn)定。本邊坡地震烈度為VI度，考慮到“5.12”地震影響，設(shè)計按照VII度設(shè)防。

3.2 邊坡加固設(shè)計

3.2.1 根據(jù)邊坡加固原則，滑坡段第一、二、三級邊坡設(shè)計坡率1：1.25，坡高8 m，平臺寬分別為2 m、3 m、2 m；第四級沿巖層結(jié)構(gòu)面放坡至坡頂，坡率為1：1.732；坡頂沿環(huán)向裂紋設(shè)置四排共16根抗滑樁，樁間設(shè)置C30混凝土擋土板，使其與抗滑樁形成樁板一體的擋護結(jié)構(gòu)。

3.2.2 防止地表水滲入坡體，在裂紋外圍做山坡截水溝，保證地表水排至邊坡坡腳，保證工程結(jié)構(gòu)安全。

3.2.3 施工防護為保證抗滑樁人工開挖的安全，在抗滑樁外側(cè)設(shè)置一排共68根Φ108鋼管樁，樁長15 m，間距1 m，呈之狀布孔，鋼樁底采用1：1的水泥漿進行注漿處理，使鋼管樁與周圍土體固結(jié)，為抗滑樁開挖起到上擋支護作用。

3.2.4 四級邊坡清方后，坡面采用Φ25錨桿結(jié)合掛網(wǎng)噴射混凝土防護，其間適當位置布設(shè)Φ50PVC管，保證邊坡的穩(wěn)定及坡體排水通暢。

3.3 順層邊坡穩(wěn)定性驗算

根據(jù)邊坡加固原則，本滑坡段第一、二、三級邊坡設(shè)計坡率1：1.25，坡高8 m，平臺寬度分別為2 m、3 m、2 m；第四級沿巖層結(jié)構(gòu)面放坡至坡頂，坡率為1：1.732；坡頂沿環(huán)向裂紋設(shè)置四排共16根抗滑樁。通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭露情況分析，路塹邊坡沿巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生順層破壞，因此以K17+640斷面為典型斷面，建立直線型計算模型，剪出口假定為邊坡坡腳，計算結(jié)果見表1。

表1 邊坡順層滑動穩(wěn)定性計算結(jié)果表

可見，邊坡清方卸載后不會沿巖層結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生順層破壞，但由于地質(zhì)及降雨等原因，局部坡面已產(chǎn)生滑塌剝離。尚需增設(shè)相應(yīng)的防護形式，以確保成型后的邊坡穩(wěn)定。

3.4 順層邊坡錨固穩(wěn)定性驗算

根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，對滑坡穩(wěn)定性進行驗算，高速公路、一級公路宜采用1.2O～1.3O。本次計算過程中，考慮到邊坡位于高速公路左側(cè)，因此，抗滑安全系數(shù)取值為：1.25～1.3O。

表1中計算所得的穩(wěn)定系數(shù)儲備較小，故對邊坡增加錨固設(shè)計，錨固穩(wěn)定性驗算結(jié)果見表2。

表2 邊坡錨固穩(wěn)定性計算結(jié)果表

由于K＝1.306＞1.25～1.30，邊坡順層清方及增加錨固后穩(wěn)定,設(shè)計滿足。

4 滑坡段邊坡防護施工工藝

4.1 鋼管樁施工工藝

準確定測出孔位后，選用土錨專用鉆機進行鉆孔作業(yè)，鉆進過程中嚴禁開水沖鉆及沖洗孔壁，要求干鉆，同時嚴格控制鉆速，防止偏孔、扭曲或變徑。鉆進過程中對地層變化、地下水及其他特殊情況做現(xiàn)場記錄，如遇地層松散、破碎時，采用跟管鉆進技術(shù)；如遇坍孔，立即停鉆，進行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。

成孔后，經(jīng)驗孔合格后，可進行下管及注漿，注漿采用水灰比為1：1的水泥漿，漿液擴散半徑為0.6 m，注漿完畢后用M30水泥砂漿緊密填充花管。如孔口漿面回落，在30分鐘內(nèi)進行孔底壓注補漿2—3次，確保孔口漿體充滿。注漿過程中做好注漿記錄，每批次注漿制取不少于兩組的試件。

4.2 抗滑樁施工工藝

準確定測出樁位后，遵循由端至中，跳樁開挖的原則，進行人工挖孔作業(yè)，挖孔前先對樁位附近易滑塌部分進行清除，并做好地表水攔截工作。開挖過程中按照設(shè)計要求做好鎖口以及分節(jié)做好護壁，當節(jié)護壁混凝土達到設(shè)計強度的80%才可進行下節(jié)開挖。開挖過程中詳細記錄地層巖性、含水量、接觸面等情況，便于發(fā)現(xiàn)與設(shè)計不符時隨時采取相應(yīng)對策。

澆筑樁身混凝土前，先進行驗坑，保證封底混凝土厚度，澆筑時邊灌注、邊振搗，全樁不間斷一次完成澆筑，避免出現(xiàn)斷樁。當樁身混凝土達到設(shè)計強度的80%時，方可進行下一抗滑樁的開挖。

挖孔時注意排水和施工安全，挖至設(shè)計標高后應(yīng)盡快澆筑混凝土，禁止長期浸泡基坑。

4.3 路塹高邊坡開挖施工工藝

由于本段地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體多為強風(fēng)化細砂巖與泥巖互層結(jié)構(gòu)，節(jié)理順層發(fā)育，較破碎，因此，為防止施工過程中出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，開挖時采用機械開挖，嚴禁爆破，以減輕對下級邊坡的震動，開挖前確定鋼管樁、樁板墻施工結(jié)束或完成90%，具備清方條件，開挖時順層面，沿路基縱向階梯式開挖，隨挖隨棄，嚴禁從坡腳處掏土施工。

嚴格按照“逐級開挖，逐級防護”的要求進行路塹開挖，每8—10 m留置作業(yè)平臺，邊坡盡量找平，便于防護施工。

4.4 Ф25錨桿及噴射砼防護施工工藝

錨桿采用Φ25帶肋鋼筋，全長12 m，按間距90 cm×180 cm梅花型交錯布置，對中器每2 m設(shè)置一個，要求干鉆成孔，鉆孔深度比錨桿長度長20 cm，注漿采用M30水泥砂漿，水灰比為0.4，錨桿端頭彎折后與鋼筋網(wǎng)片焊接。噴射混凝土前先進行鋼筋網(wǎng)片的鋪設(shè)，鋼筋網(wǎng)片采用Φ8光圓鋼筋，間距30 cm×30 cm，加強鋼筋采用Φ16帶肋鋼筋，間距90 cm×90 cm，與已施工的錨桿端頭焊接。噴射混凝土采用二次噴射工藝，第一層5 cm，第二層10 cm，每20—25 m設(shè)置伸縮縫，內(nèi)填瀝青防水材料，坡面按下傾5%的坡度設(shè)Φ50泄水孔，孔深2 m，混凝土噴射后保證疏通。

4.5 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工工藝

坡面清方后，進行預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔施工，用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向。鉆機選用及鉆進工藝、要求與鋼管樁鉆孔相同。

預(yù)應(yīng)力材料選用高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)鋼絞線，其長度為錨索設(shè)計長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨及工作錨厚度、張拉操作余量的總和，極限強度為1860MPa，錨具采用OVM15型。

錨索注漿采用灰砂比1：1水，灰比為0.38—0.45的水泥砂漿或純水泥漿，注漿工藝采用孔底反漿法進行注漿。

待錨孔內(nèi)的砂漿及框架梁混凝土強度達到設(shè)計強度后，進行錨索預(yù)張拉，預(yù)張拉力值取每股錨索設(shè)計張拉荷載的20%，對每股錨索進行預(yù)張拉1—2次。

錨索超張拉力為錨索設(shè)計拉力值的1.1倍，錨索張拉分兩次進行，按上、下次序張拉第一次，張拉力為設(shè)計張拉值的一半，必須待每根錨索張拉完第一次后，再依次按中、上、下次序進行第二次張拉，直到張拉噸位。每次張拉分級進行，除第一級需要穩(wěn)定20—30分鐘外，其余每一級需要穩(wěn)定2—5分鐘，并分別記錄每一級鋼絞線的伸長值。張拉時鋼絞線受力要均勻，宜采用小千斤頂。

5 滑坡段施工過程監(jiān)控

高邊坡施工的全過程建立系統(tǒng)的監(jiān)測網(wǎng)，安排專職人員定期對邊坡及裂紋處形變進行觀測，對已完鋼管樁和抗滑樁的位移及變形進行監(jiān)測，同時在降雨前后做好記錄作以對比。監(jiān)測觀測點埋設(shè)砼條柱，在頂面埋設(shè)Φ16鋼筋刻十字作為觀測點，如在觀測中發(fā)現(xiàn)位移、沉降等異常情況及時采取相應(yīng)對策。

6 結(jié)語

針對渝湘高速路塹邊坡特殊地質(zhì)處治的設(shè)計，采用較高等級的防護形式，其目的是保證邊坡的穩(wěn)定。在施工中嚴格施工順序，對各施工工藝嚴按規(guī)范施工，確保施工安全及質(zhì)量。本文對不穩(wěn)定邊坡采取綜合治理措施，達到消除根治邊坡隱患的目的，通過此文對其他在建工程起到借鑒之用。