威石公路高邊坡開(kāi)挖支擋技術(shù)研究

【摘要】在現(xiàn)有很多高速或一級(jí)公路運(yùn)營(yíng)中，高邊坡易出現(xiàn)坡面沖刷、剝落掉塊、滑塌等失穩(wěn)現(xiàn)象，究其原因，均與其當(dāng)初開(kāi)挖支擋方式有關(guān)。本文通過(guò)優(yōu)化開(kāi)挖和支擋的關(guān)鍵參數(shù)，很好的完成了該公路工程高邊坡的施工，望為今后相似工程提供一個(gè)切實(shí)可行的參考。

【關(guān)鍵詞】高邊坡；開(kāi)挖與支擋；光面爆破；錨索框架梁

【中圖分類號(hào)】 U452

1、引言

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)日新月異。一般在地形復(fù)雜的山區(qū)，深挖路塹往往成為公路工程的主要技術(shù)難點(diǎn)。由于地質(zhì)因素的影響以及施工中的不當(dāng)操作，往往導(dǎo)致施工中高邊坡破壞事故頻發(fā)，給公路工程帶來(lái)重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，更為后來(lái)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了重大的安全隱患[1]。在某公路高邊坡工程中使用了光面爆破和錨鎖框架梁支護(hù)技術(shù)，較好的處理這一問(wèn)題。

2、工程概況

威海至石島公路江家寨至郝家莊段為雙向四車道一級(jí)公路，路基寬度24.5米，計(jì)算行車速度為100km/h ，建設(shè)場(chǎng)地位于威海市中部丘陵地區(qū)，屬于新華第二隆起帶膠東隆起區(qū)膠北古隆起的東部。場(chǎng)地范圍內(nèi)自上而下依次為素填土，種植土，淤微風(fēng)化巖層。淺部軟弱土層分布普遍，屬工程地質(zhì)條件較復(fù)雜場(chǎng)地。

該工程K6+930～K7+040路段道路兩側(cè)邊坡、K7+780～K8+660路段道路北側(cè)邊坡以及K8+280～K8+660路段道路南側(cè)邊坡高達(dá)10～35m。該處邊坡坡體主要地層為：

1）、砂質(zhì)黏性土∶黃褐色，由花崗巖風(fēng)化殘積而成，韌性中等，稍濕，可塑～硬塑。層厚平均11.13m。

2）、砂質(zhì)黏性土∶褐黃色，由砂巖風(fēng)化殘積而成，稍濕，可塑～硬塑。層厚平均9.35m。

3）、全風(fēng)化砂巖：黃褐色，極軟，巖芯呈堅(jiān)硬砂土狀。層厚平均8.26m。

4）、強(qiáng)風(fēng)化砂巖：黃褐色，破碎，巖芯呈土混碎塊狀，層厚平均9.56m。

通過(guò)理論分析計(jì)算，結(jié)合類似工程的已有的開(kāi)挖支擋參數(shù)，擬定開(kāi)挖支護(hù)方案如下：路塹邊坡設(shè)計(jì)坡率從下至上為1:0.5，1:0.5，1:0.75，1:1，每級(jí)高10m，并設(shè)置2m寬的碎落臺(tái)。邊坡開(kāi)挖采用光面爆破，以防對(duì)巖體產(chǎn)生深層的松動(dòng)。第一二級(jí)邊坡采用錨噴防護(hù)，三四級(jí)邊坡采用錨索框架梁防護(hù)。其中，光面爆破和框架錨索梁的施工制作是該工程的控制性技術(shù)。

3、開(kāi)挖技術(shù)

光面爆破需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖段的長(zhǎng)度來(lái)確定縱向分段長(zhǎng)度，爆破時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求的邊坡坡率來(lái)控制鉆眼的深度，且縱向炮眼的標(biāo)高需在同一高程上，橫向炮眼也需根據(jù)地形高差控制鉆眼深度，必須滿足橫向炮眼低標(biāo)高的高差與邊坡坡率一致。

3.1 光面爆破參數(shù)

結(jié)合本項(xiàng)目的工程實(shí)際并參考其它已建鐵路立交橋高邊坡的工程參數(shù)，確保邊坡坡面的穩(wěn)定及順滑，炮眼的縱向間距取1.85m。根據(jù)爆破的最小抵抗線取值和炮眼間距，炮眼距臨空面的間距控制在2m。爆破時(shí)，先修筑梯段。梯段傾角控制在60～75°，梯段高度H=10～15m，具體高度宜根據(jù)實(shí)際地形和路塹高度確定。炮眼分垂直和傾斜孔，孔徑D一般為100～150mm，超鉆長(zhǎng)度h大致是梯段高度的10%。經(jīng)計(jì)算，擬定該項(xiàng)目的爆破參數(shù)如下：

梯段高度：H=5m；

孔徑：D=100mm；

超鉆長(zhǎng)度：h=0.5m；

垂直孔深度：I=H+h=5+0.5=5.5m；

斜孔深度：I=（H+h）/sin75°=5.9m；

最小抵抗線取值：W=2.2m；

孔距：a=mW=1.87m，其中m為折減系數(shù)，取0.85；

每米鉆孔裝藥量: q=9d2=0.09kg；

每孔炸藥量: Q= q×a×W×H=1.85kg。

實(shí)施爆破時(shí)，邊坡頂留層不宜過(guò)大，否則正常的藥量無(wú)法克服巖石阻力，容易造成欠挖。裝藥結(jié)構(gòu)采用不耦合間隔裝藥法，不耦合系數(shù)取3.13，裝藥密度應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格控制，以防藥量過(guò)大而損傷邊坡。

3.2 光面爆破施工工藝

為了保證光面爆破的效果，爆破嚴(yán)格讓制定的施工工藝進(jìn)行，其施工工藝為：施工測(cè)量→標(biāo)定炮孔位置→鉆孔→炮孔檢查→爆破器材準(zhǔn)備→裝藥→聯(lián)結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò)→布設(shè)安全崗哨→炮孔堵塞→爆破覆蓋→起爆信號(hào)→起爆→消除瞎炮、處理危石→解除警戒→爆破效果分析及資料記錄。

4、支擋技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁通過(guò)潛在的滑動(dòng)體，深入基巖里面，主動(dòng)加固坡體，可有效的防止坡體下滑。而框架梁則將分散的錨索連成一體，提高其整體受力性能，同時(shí)框架梁對(duì)植被護(hù)坡、水土保持方面有非常積極的作用[2]。由于其獨(dú)到的優(yōu)越性，現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用。本文采用有限元分析計(jì)算，對(duì)于三級(jí)邊坡采用如下的支護(hù)參數(shù)：錨索采用4根φS15.2的鋼絞線制作，鋼絞線強(qiáng)度Rb=1860Mpa。錨索長(zhǎng)20m，錨固長(zhǎng)度12m。框架梁采用C30混凝土整體澆注，8m×8m一幅。其關(guān)鍵性的制作工藝如下：

4.1錨索體制作及安裝

錨索采用OVM15-4型錨具鎖定。錨索制作時(shí)，其長(zhǎng)度應(yīng)增加1.5m的張拉段。錨索錨固段要求涂強(qiáng)力防腐涂料，自由段套φ20～φ22mm的PVC管，套管長(zhǎng)度范圍內(nèi)用黃油充填，外繞工程膠布固定[3]。

4.2錨固注漿

注漿采用水灰比為0.4～0.5的純水泥漿或M30水泥砂漿常壓灌注，對(duì)于錨固段位于水量較大、泥化地層或錨固力不足的地段采用二次劈裂注漿工藝，錨固段二次劈裂注漿在已注漿體初凝時(shí)進(jìn)行，采用水灰比為0.4～0.5純水泥漿，應(yīng)確保漿體灌注密實(shí)；注漿管端頭到孔底距離宜為15～20cm，管底在注漿前應(yīng)臨時(shí)密封；二次注漿管沿管身每米螺旋型鉆6～7個(gè)φ6mm的注漿孔，孔外用透明膠帶密封。

4.3框架梁制作

框架梁采用C30混凝土整體澆注。基礎(chǔ)先鋪墊2cm砂漿調(diào)平層，再進(jìn)行鋼筋制作安裝，鋼筋接頭需錯(cuò)開(kāi)，同一截面鋼筋接頭數(shù)不得超過(guò)鋼筋總根數(shù)的1/2，且有焊接接頭的截面之間的距離不得小于1m。如錨索與豎梁箍筋相互干擾，可局部調(diào)整箍筋的間距。進(jìn)行砼澆注，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集時(shí)一定要仔細(xì)振搗，保證質(zhì)量。

4.4 錨索張拉、鎖定及封錨

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)張拉試驗(yàn)，確定張拉鎖定工藝。錨索的張拉及鎖定分級(jí)進(jìn)行，嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行。在設(shè)計(jì)張拉完成30～45d后再進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，然后加以封錨。補(bǔ)償張拉后，從錨具量起，留出長(zhǎng)5～10cm鋼絞線，其余部分截去，須用機(jī)械切割，嚴(yán)禁電弧燒割。最后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，然后對(duì)錨頭采用不低于30MPa的混凝土進(jìn)行封錨，防止銹蝕和兼顧美觀。

5、結(jié)束語(yǔ)

高邊坡工程是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，稍有不慎，將會(huì)影響整個(gè)公路工程建設(shè)。由于采用了光面爆破和錨索框架梁技術(shù)，該工程高邊坡施工得以順利實(shí)施，運(yùn)營(yíng)至今未發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，這證明本文所確定的參數(shù)是切實(shí)可行的。隨著人們對(duì)環(huán)境生態(tài)的重視，光面爆破和錨索框架梁技術(shù)已廣泛應(yīng)用于公路、鐵路和水電工程中，并已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 巨能攀，趙建軍，鄧輝，黃潤(rùn)秋.公路高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì).巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)[J]，2009年6月，第28卷，第6期

[2] 粱瑤，周德陪，趙剛.預(yù)應(yīng)力錨索框架梁支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)[J].2006年2月，第25卷，第2期

[3] GB 50330-2002 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2009年5月