高速公路路基高邊坡變形監(jiān)測與錨固處治措施

■寧煒（漳州市高速公路有限責(zé)任公司，漳州363005）

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高速公路路基高邊坡變形監(jiān)測與錨固處治措施

■寧煒
（漳州市高速公路有限責(zé)任公司，漳州363005）

本文以漳永高速公路為工程背景，針對實際工程中高邊坡出現(xiàn)的病害情況，結(jié)合邊坡監(jiān)測的基本原則，闡明了實際工程中邊坡監(jiān)測孔布置形式及孔位移監(jiān)測，通過對孔位移監(jiān)測數(shù)據(jù)信息資料分析，提出了對高邊坡動態(tài)設(shè)計變更和錨固處治措施，為同類工程提供參考。

高邊坡監(jiān)測錨固方案錨索施工工藝

0前言

高速公路路基高邊坡作為修建高速公路的一個不可忽視的環(huán)節(jié)，它不僅體現(xiàn)了高速公路建設(shè)的標(biāo)志，也是高速公路安全防護(hù)的保障。在修建高速公路的過程中，出現(xiàn)了許多填高路邊坡以及挖深路基等大量問題，并且這些問題都表現(xiàn)得比較突出。而漳永高速公路漳州華安段山體多呈長壟狀，多呈近南北向走向，兩岸岸坡陡峻，沿溝低洼處分布第四系沖、洪積、坡積粉質(zhì)粘土、碎石土，如此復(fù)雜的地形和特殊的土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較，以及極端天氣的發(fā)生都會影響高速公路路基高邊坡的建設(shè)，如果不及時正確的處理，就會發(fā)生重大的環(huán)境破壞與一定的經(jīng)濟(jì)損失。

而通過對公路路基高邊坡的監(jiān)測，且對主要存在的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，才能對其采取的防護(hù)措施進(jìn)行比較細(xì)致的探討與分析。根據(jù)監(jiān)測分析結(jié)果，可較合理地判斷高速公路高邊坡滑坡、地表沉陷等災(zāi)害。為預(yù)防和治理這些現(xiàn)象，在施工過程中應(yīng)對路基高邊坡進(jìn)行動態(tài)設(shè)計和錨固處理措施的制訂。最為常用的防護(hù)處理措施采用錨桿錨固，工程施工中將錨索埋入高邊坡土質(zhì)內(nèi)進(jìn)行錨固，增強(qiáng)高邊坡土體的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力。

1工程概況

本文以漳永高速公路A8標(biāo)K59+620~+680為工程實例，該處路基為半挖半填形成的路堤邊坡，共6級，最大坡高54m。2015年8月底至9月初華安附近地區(qū)出現(xiàn)連續(xù)多次強(qiáng)降雨，該路段已經(jīng)鋪設(shè)好的路面出現(xiàn)開裂變形。該處原地貌為溝槽地帶，路堤邊坡的坡腳位置原為水塘，路堤填方段為匯水位置。填料透水性較好，原坡面形成了相對隔水的地層，匯集的地下水易于在填土和原狀土的交界面附近富集、滯留，形成軟弱滑動帶。填土邊坡上部沿著軟弱帶滑動，在路基面以下的各級平臺位置出現(xiàn)剪出跡象。確保路堤邊坡的坡體穩(wěn)定和高速公路的安全，進(jìn)行了深孔位移監(jiān)測及地質(zhì)勘探的鉆孔和邊坡動態(tài)設(shè)計變更，項目工程地理位置圖如圖1所示。

圖1　項目工程地理位置圖

2邊坡變形監(jiān)測

2.1基本原則

高邊坡變形監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)遵循重點(diǎn)把握、時變分析、實用可靠、合理布點(diǎn)和周期妥當(dāng)?shù)仍瓌t，要能夠較好地處理可靠性、精度、速度、經(jīng)費(fèi)四者的關(guān)系，保證工程的安全施工和正常安全運(yùn)行、檢驗設(shè)計的合理程度和施工技術(shù)的適應(yīng)程度、檢驗工程的長期優(yōu)良性能和促進(jìn)變形監(jiān)測科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

2.2監(jiān)測孔布置

本標(biāo)段建成深部位移監(jiān)測孔10個，布置示意圖如圖2所示。

2.3孔位移監(jiān)測

在施工過程中，有專人記錄邊坡開挖時節(jié)理、裂隙的發(fā)展情況。所有這些信息，通過曲線和圖表的形式，及時反饋設(shè)計方，為方案的優(yōu)化設(shè)計提供合理依據(jù)。

2.4信息資料分析

工程開工后，監(jiān)測方技術(shù)人員在2015年10月20日至2015年11月21日期間，對本邊坡（右側(cè)為例）進(jìn)行了監(jiān)測，深孔位移監(jiān)測情況如表1所示。監(jiān)測方對該邊坡的深孔位移監(jiān)測曲線進(jìn)行分析，以孔ZK1-1#孔的變化情況為例，列出變化趨勢，如圖3～圖6所示。首次監(jiān)測距成孔時間較短，受監(jiān)測孔孔壁四周填砂自密實影響，歷次監(jiān)測曲線呈現(xiàn)形波動形狀。本次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測孔均有不同程度的擠壓蠕動變形反應(yīng)，ZK1-1距孔口0～12m有蠕動變形反應(yīng)，ZK2-3曲線波動、蠕動反應(yīng)，ZK2-4距孔口4m、8m有疑似變形反應(yīng)，其余監(jiān)測孔監(jiān)測曲線均未見明顯滑動變形反應(yīng)，有不同程度的蠕動、波動反應(yīng)。監(jiān)測孔內(nèi)的地下水水位未見明顯變化，監(jiān)測反映坡體地下水埋深較淺，地下水發(fā)育一般。

圖2　邊坡監(jiān)測孔布置示意圖

表1邊坡監(jiān)測孔監(jiān)測情況表

圖3　ZK1-1#孔變化曲線A向變化量（mm）

圖5　ZK1-1#孔變化曲線B向變化量（mm）

圖6　ZK1-1#孔變化曲線B向位移（mm）

3錨固處治技術(shù)方案

根據(jù)邊坡監(jiān)測孔的結(jié)果，對本工程段的邊坡采取動態(tài)設(shè)計，邊坡錨固主要采用錨索錨固，其在公路邊坡的施工的整治和改造中，可以有效控制邊坡土質(zhì)的剛度和穩(wěn)定性，并具有一定的服務(wù)功能。錨桿加固技術(shù)已被廣泛地運(yùn)用路基邊坡的加固工程中并有明顯的效果。

3.1邊坡防護(hù)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計

該邊坡坡體主要由粉質(zhì)粘土、凝灰熔巖風(fēng)化層組成，邊坡最大開挖高度約為54m，邊坡表層為粉質(zhì)粘土，厚度約為2.20~2.50m，其下為全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，厚度約為21.90～28.60m。路塹區(qū)路段內(nèi)分布粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化巖，遇水易軟化、崩解，邊坡穩(wěn)定性較差，須采用安全坡率。

（1）坡率及防護(hù)工程布置

邊坡設(shè)計最高為6級，各級邊坡設(shè)計坡率及防護(hù)工程措施為：第一級1：1，采用漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)；第二至四級1：1，采用錨索框架植草防護(hù)；第五、六級1：1.25，采用拱形骨架植草防護(hù)。兩側(cè)坡率據(jù)其坡高及地形地質(zhì)條件適當(dāng)調(diào)整。

（2）防護(hù)工程

坡面視坡率及地質(zhì)條件采用漿砌片石護(hù)面墻、錨索框架植草、拱型骨架植草灌、植草灌等措施進(jìn)行防護(hù)。

（3）坡體排水工程

邊坡第一至四級坡腳向上30cm處布置仰斜式排水孔，深15m，間距5m，仰角8～15°。

3.2錨固工程施工工序

錨索施工工藝為：施工準(zhǔn)備→造孔→錨索制作與安裝→注漿→砼結(jié)構(gòu)鋼筋制安→砼澆灌→錨索張拉鎖定→驗收→封錨。其中錨孔成孔、錨孔注漿是主要環(huán)節(jié)，錨孔成孔的技術(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆，注漿的關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、巖（土）沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實。

3.3錨索的長期觀測

錨索施工完畢后，為了了解錨桿預(yù)應(yīng)力損失情況和錨桿的位移變化規(guī)律，以便確認(rèn)錨索的工作能力，需要對錨桿進(jìn)行長期觀測，一般連續(xù)觀測時間超過24小時就可看作是長期觀測。在觀測結(jié)果過程，如果發(fā)現(xiàn)錨索的工作性能較差或不能完全承擔(dān)錨固力，可以根據(jù)觀測結(jié)果，采用二次張拉錨索或增設(shè)錨索數(shù)量等措施，以保證邊坡錨固工程的可靠性。

錨索預(yù)應(yīng)力變化的可采用測力計，測力計一般安裝在傳力板和錨具之間并始終保持中心受荷。由于錨索張拉鎖定后頭幾個月預(yù)應(yīng)力損失較大，一年后逐漸遞減，兩年后預(yù)應(yīng)力損失基本終止，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。故張拉鎖定后的長期監(jiān)控時間一般不得少于1年，但如遇自然環(huán)境惡劣并對邊坡穩(wěn)定性有較嚴(yán)重影響時，監(jiān)控時間應(yīng)適當(dāng)延長。且每個工點(diǎn)不得少于3-5個觀測點(diǎn)。同時在混凝土澆筑過程中應(yīng)有專人對觀測設(shè)施進(jìn)行監(jiān)護(hù)。

錨索張拉鎖定后第一個月內(nèi)每日觀測1次；2-3個月內(nèi)每周觀測1次；4-6個月內(nèi)每月觀測3次；7個月-1年內(nèi)每月觀測2次；1年以后每月觀測1次。在觀測過程中，如出現(xiàn)異常，立即進(jìn)行檢查，處理完畢后，方能繼續(xù)觀測。觀測成果及時整理，第一年內(nèi)的觀測成果將作為工程驗收的資料。

4錨固工程專項施工通病治理

公路路基邊坡錨固工程施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量通病問題較多，這些問題的存在對錨固工程的施工質(zhì)量造成一定的影響，為了提高錨固工程的安全性和耐久性，結(jié)合本合同段工程特點(diǎn)和監(jiān)測的結(jié)果分析，應(yīng)制定相應(yīng)專項治理措施。

（1）管理問題

施工組織設(shè)計無針對性，施工方案不合理或不落實；質(zhì)量責(zé)任不明確、落實不到位；試驗檢測及管理工作不規(guī)范；未作試驗孔，或試驗孔不規(guī)范；施工現(xiàn)場管理較亂等。

（2）工藝問題

鋼筋、鋼絞線加工與安裝不規(guī)范；錨索在張拉時鋼絞線的實際伸長值小于（或大于）理論計算值；張拉錨索通過壓力表反映的張拉力與應(yīng)力計反映的張拉力出入較大；張拉過程中或張拉后錨索框架、錨墩混凝土出現(xiàn)被壓裂、下陷；張拉過程中或張拉后鋼絞線被拉斷；張拉結(jié)束鎖定時應(yīng)力損失過大；張拉過程中錨固段被拉松，或少數(shù)根鋼絞線被拉松；封錨不及時，錨頭及鋼絞線生銹；注漿量、注漿壓力控制不嚴(yán)，孔道注漿不實；錨索框架、錨墩鋼筋銹蝕，混凝土配合比不當(dāng)、計量不準(zhǔn)確、模板制作和安裝質(zhì)量差、振搗和養(yǎng)護(hù)不規(guī)范等。

（3）實體問題

混凝土強(qiáng)度離散性大；保護(hù)層厚度偏差大；蜂窩麻面及露筋；錨索框架懸空，虧坡嚴(yán)重；封錨開裂，外觀粗糙等。

（4）原材料問題

砂、碎石等原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)。

5結(jié)語

在高速公路高邊坡治理中對邊坡的監(jiān)測是很有必要的。在治理過程中，對坡面的排險，加強(qiáng)監(jiān)測人員的安全管理，綜合運(yùn)用監(jiān)測技術(shù)，能夠有效的提升治理效果，保證監(jiān)測施工工程的安全運(yùn)行，從而確保高速公路動態(tài)的監(jiān)視性和道路安全性。根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，相關(guān)部門必須第一時間制定相應(yīng)邊坡錨固決策方案，找出治理的重點(diǎn)和問題，防止滑塌體對高速公路上運(yùn)行的車輛造成損害，并在施工過程中嚴(yán)抓質(zhì)量，確保高速公路的安全。

［1］夏良武.錨固技術(shù)及其在邊坡治理工程中的應(yīng)用［J］.陜西建筑，2012（06）：56～57.

［2］徐斌.淺析巖土錨固技術(shù)在公路邊坡治理中的應(yīng)用［J］.價值工程，2012（34）：82～83.

［3］陳平，朱贊凌，陳念斯，李森.公路邊坡監(jiān)測與信息化施工［J］.華東公路，2003，（3）：60～63.