廣河高速公路高邊坡病害分析及處理措施

申振剛

（天津市環(huán)路公路設(shè)施有限責(zé)任公司，天津 300161）

0 引言

廣（州）―河（源）高速公路位于廣東東北部，路線穿行于丘陵地區(qū)，路塹高邊坡廣泛分布。本工程第三合同段地層巖性以震旦系變質(zhì)砂巖為主，局部地段出露花崗巖石，風(fēng)化程度高，路塹高邊坡大多為全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化類土質(zhì)。施工期間，雖未出現(xiàn)重大滑坡，但邊坡病害不斷，對施工安全造成極大威脅。本文將針對其病害類型的特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的處理措施，旨在積累工程經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)與同行交流。

1 路塹邊坡病害類型及特點(diǎn)

1.1 病害類型

第三合同段（K8+500～K15+200）長6.7km，線路走向大致為北東～南西，路塹高邊坡（H＞30m）共11處。2010年1月至12月，該標(biāo)段高邊坡施工期間，大部分邊坡出現(xiàn)不程度的楔體破壞、淺層溜坍、表層沖蝕等病害類型，個別邊坡甚至出現(xiàn)整體性滑塌。邊坡病害情況見表1。

表1 路塹高邊坡主要病害情況

1.2 病害特點(diǎn)

由表1可知，路塹高邊坡病害主要表現(xiàn)為四種，其特點(diǎn)如下。

1.2.1 淺層溜坍

淺層溜坍主要出現(xiàn)在K8+660～K8+900、K9+180～K9+120及K10+010～K10+130兩個左側(cè)坡較為嚴(yán)重，該段開挖坡面出露全～強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖，棕紅色～棕黃色，巖質(zhì)軟，手可折斷。巖層產(chǎn)狀紊亂，坡面主要發(fā)育“X”型兩組節(jié)理（15°～35°∠58°～70°及200°～220°∠55°～67°），節(jié)理密集，交叉相互切割，造成巖體呈塊（石）碎（石）鑲嵌結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，坡面極易產(chǎn)生沿節(jié)理面溜坍。

1.2.2 楔體破壞

楔體破壞是K10～K13段高邊坡常見的破壞形式。坡面開挖后，多組節(jié)理切割邊坡巖體，其中主節(jié)理（產(chǎn)狀265°～280°∠35°～50°）清晰可見，走向與線路基本一致，節(jié)理面間可見黑色鐵錳質(zhì)等光滑填充渲染物，為張性節(jié)理，該節(jié)理面與“X”節(jié)理面組合，常造成邊坡巖體的楔體破壞，破壞體沿主節(jié)理面坍塌。多發(fā)生在節(jié)理發(fā)育、坡率為1∶0.75～1∶1強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖的坡面上，其破壞深度一般較淺（2～3m），破壞范圍主要局限在同一級坡面上（邊坡每級高度為10m），對高邊坡的整體穩(wěn)定造成一定的影響。

1.2.3 整體滑塌

發(fā)生整體滑塌的邊坡是K10+690～K10+940邊坡，2010年6月28日至7月2日，受陡傾角節(jié)理（250°∠65°和157°∠75°）控制（節(jié)理面均與線路小角度斜交），二級坡面K10+840～K10+900段連續(xù)發(fā)生小滑塌，由此產(chǎn)生牽引作用。7月3日，該段二、三級坡體發(fā)展成整體性淺層滑塌，其中K10+810～K10+900段二、三級坡處于深層蠕變處鼓狀態(tài)，若不及時處理，邊坡滑塌范圍有擴(kuò)大的趨勢。

1.2.4 表層沖蝕

表層沖蝕主要產(chǎn)生在K13+190～K13+440、K13+190～K13+320及K14+000～K14+160花崗巖邊坡、主要表現(xiàn)為坡面在雨水作用下出現(xiàn)一道道沿坡面沖溝，沖溝初期一般規(guī)模較小，往往在坡腳外堆積較大量泥砂，如不及時處理，極易發(fā)展為大型沖溝，破壞坡面整體性和穩(wěn)定性，還影響施工排水。

2 病害成因

2.1 巖性

構(gòu)成邊坡的巖性，是直接影響邊坡整體穩(wěn)定性的內(nèi)在根本因素。本表段震旦系的變質(zhì)砂巖，以動力變質(zhì)為主，其母巖礦物成分發(fā)生變異，巖體強(qiáng)度低；燕山期的粗粒黑云母花崗巖，因其粗粒結(jié)構(gòu)，黑云母含量高，深度風(fēng)化，呈全風(fēng)化狀，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低。從工程角度而言，上述兩種巖性均屬軟質(zhì)巖類，巖質(zhì)軟弱，水理性和水穩(wěn)性差。

2.2 構(gòu)造作用

本標(biāo)段位于早、晚期新華夏系重接復(fù)合褶斷帶，區(qū)域構(gòu)造作用強(qiáng)烈，主要為山字型構(gòu)造及早、晚期新華夏系區(qū)域斷裂帶。經(jīng)多次相互穿插、重接復(fù)合作用，構(gòu)造多呈壓性—壓扭性，導(dǎo)致本標(biāo)段路塹邊坡地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地應(yīng)力水平較高，構(gòu)造節(jié)理（剪節(jié)理及張節(jié)理）級發(fā)育，邊坡巖體破碎，給邊坡整體穩(wěn)定性帶來了不利影響，為路塹邊坡的各種地質(zhì)災(zāi)害提供了有利條件，構(gòu)造節(jié)理的不利組合是構(gòu)成本標(biāo)段路塹高邊坡大多病害的主要因素之一。

上述構(gòu)造作用反映在路塹邊坡開挖后，邊坡臨空面巖體失去約束，應(yīng)力重新調(diào)整分布，邊坡巖體由三維應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變單向或二維應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生作用與臨空面的切向力，巖體（尤其節(jié)理面）由于切向強(qiáng)度低，容易引起坡面破碎巖體沿剪節(jié)理面切出，產(chǎn)生坡面淺層溜坍破壞。

同時邊坡開挖后，隨著應(yīng)力調(diào)整，坡面出現(xiàn)應(yīng)力松弛區(qū)，常產(chǎn)生順邊坡走向的拉張裂隙。本標(biāo)段部分邊坡存在順層（小角度相交）傾角較陡的張節(jié)理，由于其節(jié)理面開度大、光滑、強(qiáng)度低，為邊坡的拉張裂隙的發(fā)育提供良好條件，往往引起邊坡的楔體破壞、滑塌等病害。

2.3 施工擾動

由于施工趕工狀態(tài)，土石方開挖與加固防護(hù)工程嚴(yán)重脫節(jié)，后者施工往往滯后時間較長，導(dǎo)致初期處于應(yīng)力調(diào)整、發(fā)生松弛的邊坡巖體失去及時的加固及變形的有效抑制。

此外，邊坡加固防護(hù)工程施工在邊坡平臺堆積水泥、片石等人為荷載，特別在陡傾角順層張節(jié)理邊坡，更容易產(chǎn)生病害。

2.4 雨季施工

水是影響邊坡穩(wěn)定的主要因素之一，許多高邊坡滑塌不穩(wěn)定事故都是由水作用所引發(fā)。如前述，本標(biāo)段邊坡巖體屬軟質(zhì)巖類，巖質(zhì)軟弱，水穩(wěn)性差，加之邊坡巖體各種構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，不但破壞巖體的完整性，還是水運(yùn)移的良好通道。建設(shè)區(qū)屬多雨地帶，降雨大部分即被吸納轉(zhuǎn)化為裂隙水，不僅使巖體強(qiáng)度降低，并使巖體滲水性增大，使各種風(fēng)化因素更易侵入坡體，影響巖體的穩(wěn)定性。

三標(biāo)高邊坡的開挖及加固防護(hù)施工主要在2010年1月至12月進(jìn)行。經(jīng)歷4月至9月整個雨季，該地區(qū)雨量充沛，年平均降雨量達(dá)1 600mm，故施工時開挖坡面大多潮濕，部分坡面出露地下水。本標(biāo)段邊坡所出現(xiàn)的病害全部均在雨季。由此可見，雨季施工是導(dǎo)致本標(biāo)段路塹邊坡出現(xiàn)病害的另一主要原因。

3 病害邊坡的主要處理措施

3.1 局部溜坍

局部溜坍對邊坡的整體穩(wěn)定性影響不大，現(xiàn)場處理主要是清除松散坍塌，修整坡面，并采用M7.5漿砌片石回砌嵌外，保持坡面的完整性。同時保留較為合理的原設(shè)計(jì)措施。

3.2 楔體破壞及滑塌

此類病害破壞范圍相對較大，根據(jù)病害的規(guī)模及邊坡地形采用不同的處理措施。

3.2.1 放坡卸載，清除滑塌體

如K10+690～K10+940邊坡出現(xiàn)二、三級坡體整體性淺層滑塌，根據(jù)地形條件，采用放坡卸載，清除滑塌體處理，坡形坡率及錨桿格梁加固措施如圖1所示。

3.2.2 加強(qiáng)原設(shè)計(jì)加固措施

圖1 K10+690～K10+940邊坡放坡卸載斷面圖

采用強(qiáng)力漿砌片石主肋或支撐滲溝支撐破壞面，主肋及滲溝中間回填土，恢復(fù)原設(shè)計(jì)坡面，加強(qiáng)原設(shè)計(jì)加固措施。

K11+260～K11+480左側(cè)一級邊坡及K12+750～K12+950左側(cè)一級邊坡均出現(xiàn)兩出楔體破壞，破壞范圍約20m寬，深度為2～3m。由于該三個邊坡的二、三、四級加固防護(hù)已按設(shè)計(jì)施工完畢，暫未出現(xiàn)變形破壞，邊坡的整體穩(wěn)定基本完整。若采用放坡卸載，不僅破壞了已施工的二、三、四級加固防護(hù)措施，還增加邊坡高度及土方開挖，工程費(fèi)用大。

3.2.3 增加臨時支護(hù)，保留原設(shè)計(jì)加固措施

K10+310～K10+610邊坡，邊坡高度為58m，二級邊坡加固措施為錨索框架。施工開挖出二級坡面后，即出現(xiàn)兩處寬約15m，深度2～3m的楔體破壞，坡面險象橫生，有發(fā)展趨勢。由于邊坡高陡，整體穩(wěn)定受到嚴(yán)重威脅，必須及時處理，確保設(shè)計(jì)的錨索框架加固措施順利施工。

為了保證邊坡施工期的臨時穩(wěn)定，現(xiàn)場采用了如下快速有效的方法：在二級坡面上增加4m排臨時錨桿，錨桿鋼筋直徑為32m，長6m，間距為2m×2m梅花形布置。臨時錨桿施工完畢后，馬上進(jìn)行錨索框架的施工，取得了良好效果（如圖2所示）。

圖2 錨索框架施工效果圖

3.3 坡面沖刷

對于花崗巖邊坡沖刷較嚴(yán)重的邊坡，施工主要清理坡腳堆積泥砂，及時對坡面進(jìn)行拱架、格梁的施工，對坡面起到分割防護(hù)，有效抑制沖刷、沖溝的發(fā)生。

三標(biāo)高邊坡施工出現(xiàn)各種病害，采用了以上處理措施處治后，有效防止邊坡病害進(jìn)一步擴(kuò)展，使施工順利完工。各種加固防護(hù)措施施工完成后，保證了邊坡整體穩(wěn)定。完成至今，經(jīng)歷了2011年雨季多次大暴雨的考驗(yàn)，邊坡完好無損，說明設(shè)計(jì)的坡形坡率及加固防護(hù)措施合理到位。

4 結(jié)論

4.1 邊坡的開挖是應(yīng)力釋放調(diào)整的過程。近年來，工程建設(shè)往往時間偏緊，邊坡開挖過快，應(yīng)力釋放與工程加固（抑制變形）不協(xié)調(diào)，施工期間病害不斷。因此，施工時應(yīng)嚴(yán)格遵循開挖一級、加固防護(hù)一級的原則施工，必要時還可以進(jìn)行開挖半級，加固防護(hù)半級進(jìn)行施工。

4.2 影響路塹邊坡穩(wěn)定性的地質(zhì)因素復(fù)雜多變，設(shè)計(jì)時除需在已有地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，綜合各種因素考慮高邊坡的整體穩(wěn)定性外，還要考慮施工過程中邊坡可能出現(xiàn)的病害。因此本著動態(tài)設(shè)計(jì)的原則，設(shè)計(jì)單位做好施工服務(wù)，及時跟進(jìn)施工，完善設(shè)計(jì)是十分重要的環(huán)節(jié)。

4.3 業(yè)主、施工單位等應(yīng)重視高邊坡的危害性，一旦出現(xiàn)病害，應(yīng)立即采取措施，防止病害進(jìn)一步擴(kuò)展，做到預(yù)防為主，防治結(jié)合，盡量把邊坡病害消滅在萌芽狀態(tài)或初期階段。