李小偉

(1.湖北黃黃高速公路經(jīng)營(yíng)有限公司 武漢 430070 2.武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063)

1 工程概況

黃(石)黃(梅)高速公路由黃石至黃梅(主線)與黃梅至九江長(zhǎng)江大橋(聯(lián)絡(luò)線)兩路段組成。主線屬滬渝國(guó)道(G50)主干線在湖北省境內(nèi)的東段，起點(diǎn)在與鄂皖交界的界子墩，與安徽省接壤，自東向西依次經(jīng)過(guò)黃梅縣、武穴市、蘄春縣、浠水縣，止于黃石長(zhǎng)江大橋北岸橋頭接線，全長(zhǎng)107.451 km，于1998年12月通車運(yùn)營(yíng)。聯(lián)絡(luò)線屬福銀國(guó)道(G70)主干線組成部分，起于九江長(zhǎng)江大橋北岸的小池鎮(zhèn)，與江西省接壤，向北經(jīng)花橋農(nóng)場(chǎng)，止于黃梅互通立交(與G50相連)，全長(zhǎng)26.194 km，于2000年1月通車運(yùn)營(yíng)。

2018年4月，黃黃高速公路K686+200處發(fā)生邊坡局部垮塌，嚴(yán)重影響到了行車人的人身財(cái)產(chǎn)安全。經(jīng)調(diào)查，該線共有3處類似防護(hù)形式的路塹邊坡存在較為明顯的安全隱患，病害路塹邊坡存在以下共同特點(diǎn)。

1) 邊坡巖體以軟質(zhì)巖和易風(fēng)化巖為主。

2) 邊坡面大部分采用噴射混凝土防護(hù)，噴射厚度一般3～5 cm，坡頂混凝土與土層界面處未見(jiàn)明顯開(kāi)裂、脫層。

3) 坡面凹凸不平，坡面零星長(zhǎng)草或灌木。

4) 坡腳設(shè)置高約3 m的擋墻存在冒頂現(xiàn)象，個(gè)別擋墻墻身出現(xiàn)開(kāi)裂。

5) 絕大部分邊坡坡頂設(shè)置有截水溝，個(gè)別坡面設(shè)置有急流槽。

2 路塹邊坡病害原因分析

經(jīng)調(diào)查總結(jié)歸納，現(xiàn)狀邊坡病害主要有坡面不規(guī)整長(zhǎng)草(見(jiàn)圖1)、坡面噴射混凝土面層開(kāi)裂(見(jiàn)圖2)、坡腳擋墻冒頂開(kāi)裂(見(jiàn)圖3)三類，引起病害的初步原因分析如下。

1) 坡面不規(guī)整長(zhǎng)草。由于原巖質(zhì)邊坡坡面修整困難，巖石軟硬不均，造成坡面不規(guī)整，同時(shí)噴射混凝土施工厚度不均，局部太薄的部位易開(kāi)裂長(zhǎng)草。

2) 噴射混凝土面層開(kāi)裂。由于原坡面局部土體清理不徹底，在下滲雨水長(zhǎng)期作用下，土體流失，導(dǎo)致局部坡面下部中空，混凝土失去支撐，較大的空洞導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，開(kāi)裂的坡面進(jìn)一步加劇雨水下滲，產(chǎn)生惡性循環(huán)；豎向開(kāi)裂一般是成片坡面混凝土下錯(cuò)，一般伴隨有擋墻冒頂?shù)牟『?。順路向的混凝土開(kāi)裂，一般是坡面混凝土下部已成片脫空，整體下滑后，下部坡面混凝土承載力不足而引起的開(kāi)裂。

3) 擋墻冒頂開(kāi)裂。由于擋墻冒頂處并未出現(xiàn)混凝土面層開(kāi)裂病害，據(jù)此推斷是邊坡施工時(shí)未能完全清理坡面殘余土或者噴射混凝土?xí)r局部下滑堆積而造成的冒頂假象；擋墻開(kāi)裂均為舊傷，開(kāi)裂處出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，可以判斷為上部土體不穩(wěn)定而引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞，開(kāi)裂處未出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，結(jié)合上部噴射混凝土并無(wú)明顯病害，可以推斷是裂縫收縮造成。

圖1 坡面不規(guī)整長(zhǎng)草病害

圖2 噴射混凝土面層開(kāi)裂病害

圖3 擋墻冒頂開(kāi)裂病害

3 病害路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)估

影響路塹邊坡變形破壞的因素與演變過(guò)程均較復(fù)雜，同時(shí)演變時(shí)間既是漫長(zhǎng)的，也是短暫的[1]，黃黃高速公路路塹邊坡多處病害印證了這一點(diǎn)。為此，針對(duì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的3處路塹邊坡病害的具體特征，分別對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。

3.1 K685+880-K686+000段路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)估

K685+880-K686+000上行邊坡現(xiàn)狀坡面較陡，坡角約60°，最大坡高約35 m，坡頂植被發(fā)育，坡面有零散灌木。從附近裸露坡面的巖面上看，邊坡表面應(yīng)為全風(fēng)化土體，厚1～2 m，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，厚約2～3 m。坡腳設(shè)置有3 m高漿砌片石擋墻，坡面噴射有3～5 cm厚混凝土，頂部設(shè)置有截水溝?，F(xiàn)狀坡面防護(hù)有輕微的位移，局部擋墻頂部有冒頂現(xiàn)象，坡頂及坡面均無(wú)明顯裂隙，泄水孔堵塞嚴(yán)重，見(jiàn)圖4。

圖4 K685+880-K686+000段路塹邊坡全貌圖

整體穩(wěn)定性評(píng)估：現(xiàn)狀坡腳擋墻結(jié)構(gòu)良好，無(wú)明顯滑移、傾覆、變形、開(kāi)裂等影響結(jié)構(gòu)安全的病害；坡面混凝土表面無(wú)較明顯開(kāi)裂，坡頂混凝土與坡頂土層結(jié)合緊密無(wú)明顯脫層現(xiàn)象。據(jù)此評(píng)估，該現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性較好。

局部穩(wěn)定性評(píng)估：坡面不規(guī)整，導(dǎo)致部分坡面混凝土厚度不均，個(gè)別點(diǎn)混凝土太薄，導(dǎo)致坡面開(kāi)裂長(zhǎng)草；原坡面局部土體清理不徹底，在下滲雨水長(zhǎng)期作用下，土體流失、下滑，導(dǎo)致局部坡面下部中空，混凝土失去支持，長(zhǎng)時(shí)間將導(dǎo)致坡面開(kāi)裂，開(kāi)裂的坡面進(jìn)一步加劇雨水下滲，惡性循環(huán)，為坡面失穩(wěn)埋下隱患；原坡面開(kāi)挖不到位，導(dǎo)致原擋墻頂殘留有未開(kāi)挖土體，噴混后造成冒頂假象；現(xiàn)狀坡面原有泄水孔嚴(yán)重堵塞，坡體裂隙水無(wú)法及時(shí)排出，水壓力將進(jìn)一步加劇坡體的局部不穩(wěn)定。據(jù)此評(píng)估，該現(xiàn)狀邊坡局部穩(wěn)定性較差，存在失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 K692+450-K692+600段路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)估

K692+450-K692+600上行邊坡現(xiàn)狀坡面較陡，坡角60°～75°，最大坡高約25 m，坡頂植被發(fā)育，坡面有零散灌木。從已經(jīng)失穩(wěn)的K686+200坡面開(kāi)挖情況分析，邊坡表面應(yīng)為全風(fēng)化土體，厚1～2 m，下伏強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，深約4 m。坡腳設(shè)置有3 m高混凝土擋墻，坡面噴射有3～5 cm厚混凝土，頂部設(shè)置有截水溝?，F(xiàn)狀坡面防護(hù)有明顯位移，局部擋墻頂部有冒頂現(xiàn)象，坡面有明顯裂隙，擋墻有錯(cuò)臺(tái)、裂隙，泄水孔堵塞嚴(yán)重，見(jiàn)圖5。

圖5 K692+450-K692+600段路塹邊坡全貌圖

整體穩(wěn)定性評(píng)估：現(xiàn)狀坡面坡腳混凝土擋墻存在明顯的錯(cuò)臺(tái)、貫通整個(gè)擋墻的縱向裂縫以及多個(gè)豎向裂縫，錯(cuò)臺(tái)寬1～2 cm，坡面混凝土表面有明顯開(kāi)裂現(xiàn)象。坡面水下滲量較嚴(yán)重，坡面混凝土整體結(jié)構(gòu)較差；擋墻冒頂處有輕微滑移，坡面開(kāi)裂導(dǎo)致雨水下滲量增大，坡體內(nèi)黏聚力下降，此處坡面存在淺層滑移，風(fēng)險(xiǎn)較大；擋墻出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，從現(xiàn)場(chǎng)情況看，擋墻滑移是由于邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致的擋墻滑移現(xiàn)象；擋墻出現(xiàn)橫向裂縫，為擋墻收縮導(dǎo)致的開(kāi)裂；擋墻縱縫是原施工過(guò)程中所形成?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)局部地方裂縫有擴(kuò)大趨勢(shì)。據(jù)此評(píng)估，該現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性較差。

3.3 K694+245-K694+345段路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)估

K694+245-K694+345下行邊坡現(xiàn)狀坡面較陡，坡角約75°，最大坡高約20 m。從裸露出來(lái)的坡面分析得出，邊坡左側(cè)整體巖性較好，為強(qiáng)～中風(fēng)化泥灰?guī)r，無(wú)破碎、開(kāi)裂等現(xiàn)象；邊坡中部為全～強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，層厚2～3 m。坡腳設(shè)置有3 m高漿砌片石擋墻，局部坡面設(shè)置有噴混加錨桿防護(hù)，噴混厚3～5 cm?，F(xiàn)狀部分坡面有輕微的位移，局部擋墻頂部有冒頂現(xiàn)象，見(jiàn)圖6。

圖6 K694+245-K694+345段路塹邊坡全貌圖

整體穩(wěn)定性評(píng)估：現(xiàn)狀坡面坡腳漿砌片石擋墻結(jié)構(gòu)整體良好，無(wú)明顯滑移、傾覆、變形、開(kāi)裂等現(xiàn)象；邊坡左側(cè)整體巖性較好，無(wú)破碎、開(kāi)裂等現(xiàn)象；邊坡右側(cè)于2014年發(fā)生過(guò)失穩(wěn)，清理失穩(wěn)及松散土體后采用噴混加錨桿進(jìn)行防護(hù)，失穩(wěn)防護(hù)坡面未見(jiàn)植物生長(zhǎng)，無(wú)明顯開(kāi)裂、脫層等現(xiàn)象。據(jù)此評(píng)估，該現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性較好。

局部穩(wěn)定性評(píng)估：邊坡中部為全～強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡，中部坡面未見(jiàn)防護(hù)，頂部未見(jiàn)截水溝防排水，中部全～強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡與左側(cè)強(qiáng)～中風(fēng)化邊坡連接處有明顯裂隙，在雨水的長(zhǎng)期作用下，中部坡面存在整體滑移的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)此評(píng)估，該現(xiàn)狀邊坡局部穩(wěn)定性較差，存在失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

4 病害路塹邊坡處治措施

根據(jù)路塹邊坡的病害特征及穩(wěn)定性評(píng)估結(jié)果，結(jié)合邊坡的基本特征及既有防護(hù)措施[2-5]，對(duì)3處病害路塹邊坡采取的處治措施如下。

4.1 K685+880-K686+000段路塹邊坡處治措施

該路塹邊坡現(xiàn)狀總體穩(wěn)定較好，但局部穩(wěn)定性較差，存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。為此，從邊坡加固及加強(qiáng)邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見(jiàn)圖7。

1) 清除表層局部可能失穩(wěn)的坡面防護(hù)、松散土體及雜草灌木。

2) 利用邊坡現(xiàn)狀噴混防護(hù)措施，在中下部增設(shè)點(diǎn)錨護(hù)坡，錨桿豎向間距3 m，順路向間距3 m布設(shè),布設(shè)6排，邊坡上部利用現(xiàn)狀噴混防護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，局部位置需補(bǔ)強(qiáng)的地方可增設(shè)點(diǎn)錨。錨桿長(zhǎng)度暫定為8 m，鉆入中風(fēng)化層可提前終孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整錨桿長(zhǎng)度。

3) 距擋墻頂3 m高位置新增一排Φ100 mm PVC管泄水孔，孔深5 m(遇到中風(fēng)化層可提前終孔)，間距6 m布設(shè)，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況在地下水出露點(diǎn)增設(shè)泄水孔。坡頂利用既有截水溝，保證截水溝排水順暢，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

4) 恢復(fù)坡面噴混，混凝土等級(jí)不得低于C20。

圖7 K685+880-K686+000段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

4.2 K692+450-K692+600段路塹邊坡處治措施

該路塹邊坡現(xiàn)狀總體穩(wěn)定較差，存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。為此，從邊坡加固及加強(qiáng)邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見(jiàn)圖8。

1) 清除表層局部失穩(wěn)的坡面防護(hù)及松散土體。

2) K692+500-K692+550段失穩(wěn)邊坡(坡腳擋墻發(fā)生位移處)整修開(kāi)挖坡面，一、二級(jí)坡高8 m，三級(jí)邊坡一坡到頂，一級(jí)邊坡坡比均為1∶0.75，二三級(jí)邊坡坡比為1∶1，每級(jí)邊坡之間設(shè)置平臺(tái)，平臺(tái)寬2m，平臺(tái)設(shè)有排水溝。

3) K692+500-K692+550段坡面開(kāi)挖后，邊坡巖性如果為全～強(qiáng)風(fēng)化巖層或者土層，建議采用襯砌拱加植生袋護(hù)坡。開(kāi)挖后邊坡巖性如果為中風(fēng)化巖層，建議TBS防護(hù)。開(kāi)挖后邊坡巖性如果上部為全～強(qiáng)風(fēng)化巖層或者土層，下部為中風(fēng)化巖層，可考慮采用框架錨桿防護(hù)。

4) K692+450-K692+490，K692+560-K692+600段邊坡利用現(xiàn)狀噴混防護(hù)，中下部增設(shè)點(diǎn)錨護(hù)坡，錨桿間距3 m布設(shè)，布設(shè)3排，邊坡上部利用現(xiàn)狀噴混防護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況局部位置需補(bǔ)強(qiáng)的地方可增設(shè)點(diǎn)錨。錨桿長(zhǎng)度暫定為8 m，鉆入中風(fēng)化層可提前終孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整邊坡防護(hù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

5) 坡頂利用既有截水溝，部分需拆除新建，新建截水溝采用M10漿砌片石，距征地界最少1 m，如距離小于1 m，可適當(dāng)調(diào)整頂級(jí)邊坡開(kāi)挖坡率及同步壓縮截水溝外側(cè)1 m的征地富余量，順接既有截水溝，需保證截水溝排水順暢，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

6) 恢復(fù)或者拆除重建有裂隙的擋墻段，按原擋墻等標(biāo)號(hào)混凝土重建，混凝土等級(jí)不得低于C20。

圖8 K692+450-K692+600段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

4.3 K694+200-K694+360段路塹邊坡處理方案

該病害路塹邊坡現(xiàn)狀總體穩(wěn)定較好，但局部穩(wěn)定性較差，存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。為此從邊坡加固及加強(qiáng)邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見(jiàn)圖9。

1) 清除邊坡表層局部破碎的巖體及松散土。

2) 整修開(kāi)挖中部坡面，清理開(kāi)挖坡面現(xiàn)狀全～強(qiáng)風(fēng)化土體至中風(fēng)化層(開(kāi)挖深度1～2 m)。

3) 參考邊坡前后坡面巖性，中部坡面開(kāi)挖至中風(fēng)化巖層，然后全部坡面一起采用TBS防護(hù)，坡頂設(shè)置截水溝，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

圖9 K694+200-K694+360段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

5 結(jié)語(yǔ)

1) 公路路塹邊坡出現(xiàn)病害，往往是多因素共同作用的結(jié)果，處治的前提是查清、分析病害產(chǎn)生的原因，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，從而有針對(duì)性地選擇相應(yīng)的處治措施。

2) 公路路塹邊坡病害處治措施應(yīng)針對(duì)其邊坡工程地質(zhì)特性結(jié)合既有防護(hù)措施特點(diǎn)，將運(yùn)營(yíng)高速公路邊坡?lián)岆U(xiǎn)加固施工特點(diǎn)與永久性處治措施統(tǒng)一考慮，以便加快施工進(jìn)度，保障公路的正常運(yùn)營(yíng)。