黏土路基高邊坡塌方處理的方案選擇與施工

許寅

摘要：本文以資興高速公路K43+235～K43+425黏土路基高邊坡塌方處理為例，介紹了黏土路基高邊坡塌方處理中臨時支護措施、排水措施、安全保障等方案的選擇及具體施工方法、措施。

Abstract： Taking the collapse treatment of the high slope of the K43+235～K43+425 clay subgrade of Ziyuan-Xing'an Expressway as an example， this paper introduces the selection of temporary support measures， drainage measures， safety and security measures in the treatment of landslide of high slope of clay subgrade， as well as the concrete construction methods and measures.

關鍵詞：黏土；邊坡滑塌；邊坡排水層；水平排水層；縱橫向盲溝

Key words： clay；slope collapse；slope drainage layer；horizontal drainage layer；longitudinal and transverse blind ditch

中圖分類號：TU94+3.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0105-05

1 工程概況

廣西資源（梅溪）至興安高速公路北起桂林市資源縣梅溪鄉湘桂交界的滑溪村螞蝗沖，南止桂林市興安縣嚴關鎮塘堡村接泉南高速公路，主線全長83公里。K43+235～K43+425段線路處于資江河谷區，地貌上主要顯示為山間盆地，地面高程一般在390～540m，地形較為平坦。地層主要以第四系坡洪積角礫土為主，顆粒混雜，具有坡洪積為特征的傾斜交錯層理和交錯分布下伏基巖為強風化砂巖。原設計右側為一般挖方路基，設計為3級邊坡，邊坡最大高度23.9m，三級邊坡坡率均為1：1.25，均采用拱型骨架防護（挖方）。塹頂K43+362及K43+345有兩處50kV高壓鐵塔。該段邊坡施工以來，多次遭遇降雨，初次僅為小規模的邊坡滑塌。2017年6月下旬至7月初，資源縣遭遇50年來第二大的連續強降雨，該邊坡由最初的小規模溜塌發展成為整個邊坡的破壞。其特點表現為：降水引起多層次小規模牽引式溜塌。為保證資興高速公路按期開通，需在3個月內完成此滑塌的整治工作。

2 滑塌原因

地表水下滲為主要原因：坡面長期裸露，大量降水破壞原有邊坡土質結構，且坡體內存水無快速排泄途徑，致使坡體含水量增大，造成坡體沿富水的地層下滑，并導致下滑體后緣失去支撐而倒塌。

土體中黏性土含水量較大是次要原因：該處邊坡主要以第四系坡角礫土為主，但土體中黏性土含量占約45%，黏性土表現為通透性差，保水能力強，大量地表水下滲坡體后，在黏性土的作用下形成多個相對隔水層，間接形成多個富水軟弱面，極易受外部擾動造成邊坡滑溜。

總之：強降水為邊坡失穩的主要因素，開挖邊坡坡面整體性破壞，為地表水下滲提供了便利條件。巖土體在浸潤作用下，降低了抗剪強度，同時增加了土體自重，發生了整體滑塌。

3 方案對比與選擇

方案一（圖1）。

長錨桿噴射混凝土、重力罩面、路塹擋土墻、墻后換填

第一級邊坡：路塹擋土墻H=6.5m，埋深1.5m，墻后換填-碎石土換填，邊坡排水層、水平排水層。

第二級邊坡：H=10m、坡率1：2.0、三維網噴播植草灌防護；重力罩面-夯填碎石土、邊坡排水層、水平排水層。

第三級邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

第四級邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

臨時邊坡1：H=10m、坡率1：1.5、打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長4～6m。

臨時邊坡2：H=7.4m、坡率1：1.25、打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長4～6m。

排水系統：截水溝、平臺截水溝、仰斜式排水管、邊坡排水層、水平排水層、縱橫向盲溝。

工程造價：較低。

優點：①較經濟。②工藝簡單，可操作性強。③排水系統完善，工程處理較徹底。

缺點：①臨時邊坡高（17m）、施工期安全風險大。②清方數量較大，施工工期較長。

方案二（圖2）。

長錨桿噴射混凝土、面力罩面路塹擋土墻、墻后換填及壓力注漿。

第一級邊坡：路塹擋土墻H=6.5m，埋深1.5m。墻擋后擋墻墻頂至墻頂一下3m換填-碎石土換填，擋墻頂面3m以下至擋墻頂面10m之間采用壓力注漿，邊坡排水層、水平排水層。

第二級邊坡：H=10m、坡率1：2.0三維網噴搖植草灌防護；重力罩面-夯填碎石土、邊坡排水層、水平排水層。

第三級邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm，噴射10cm厚C25混凝土。

第四級邊坡：H=10m、坡率1：1.5；錨桿長8m，錨桿鉆孔直徑d=70mm；噴射10cm厚C25混凝土。

臨時邊坡1：H=10m。坡率1：1.5；打入D50mm鋼管，間距1.0～20m，鋼管長4～6m。

臨時邊坡2：H=3.4m、坡率1：1.25；打入D50mm鋼管，間距1.0～2.0m，鋼管長4～6m。

排水系統：截水溝、平臺截水溝、仰斜式排水管、邊坡排水層、水平排水層、縱橫向盲溝。

工程造價：較高。

優點：①施工安全較方案一有所降低。②排水系統較完善，處理較徹底。③清方數量有所減少。

缺點：①工藝流程較多、施工質量控制難度大。②工程造價相對較高。

根據兩個方案的優缺點分析，結合現場工期任務特點、充分考慮施工安全隱患大小，采用方案二進行施工。

4 施工方法及注意事項

總的原則：①加強施工中排水措施；②坍體進行加固處理；③做好開挖防護。

4.1 施工準備

①路基開挖前先做好截水溝和臨時排水設施，在整個施工期間，必須始終保持路基排水暢通。②施工前應做好路塹邊坡變形監測的觀測標樁，施工中應按照施工圖設計要求做好現場人工巡視檢查、邊坡及周邊沉降、位移監測，以確保施工安全。

4.2 擋土墻施工

①擋墻基礎從擋墻設置起終點兩端向中間分段跳槽進行開挖，分段開挖長度不得大于10m。開挖一節施做一節，擋土墻墻背填土應選用碎石土、礫石土（粒徑大于50mm顆粒的質量應超過總質量的50%，細粒（粒徑小于0.075mm）含量應小于10%）。擋土墻墻背填土應保證澆筑墻體設計強度的前提下，邊澆筑邊回填壓實。不允許采用擋土墻砌筑完畢后再進行回填的施工方法。清除一段滑塌體施工一段擋墻，嚴禁把滑塌體全部清除再施工擋墻。

②擋土墻基坑開挖施工過程中，應加強墻后坡體的位移監測，以保證施工安全。擋土墻基坑應及時回填夯實，并做成4%向外排水坡，以防地表水下滲。

4.3 路塹邊坡土方施工（圖3）

①開挖第四級邊坡，并及時施做掛網噴錨，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第四級邊坡底部平臺截水溝，將水引入塹頂截水溝；②開挖第三級邊坡，并及時施工錨桿掛網噴射混凝土，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第三級邊坡底部截水溝，將水引入塹頂截水溝；③重力罩面臨時邊坡1開挖，根據現場情況，對不穩定坡體垂直打入？覫50mm鋼管，出水部位設置仰斜式排水管。

注意事項：第三、第四級邊坡邊坡開挖：土方開挖采用挖掘機挖裝，自卸汽車運輸的施工方法，開挖自上而下分層、分級開挖，嚴禁掏底開挖，分層高度控制在4m范圍內，每一層開挖完畢，及時施工坡面加固工程，再進行下一分層的開挖。每一分級開挖完畢后，立即施工坡面防護工程，再進行下一級的開挖。

第三、四級邊坡刷方過程中，根據路塹坡體內的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設置仰斜式排水管，長10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。

噴射混凝土護面設置軟式透水管泄水孔在靠近錨桿露頭處應作適當調整，距錨桿頭間距應大于0.5m。噴射混凝土掛鐵絲網時應拉緊網，網間用鐵絲連接，并采用不同厚度的墊圈等來調節，使網與坡面的距離保持在5～7cm。鋼筋網應與坡面錨桿焊接牢固，焊接高度以緊貼鐵絲網為宜，距坡面距離也保持在5～7cm，鋼筋網與鐵絲網間用鐵絲綁軋。噴射混凝土時應盡量從正面進行，凹凸部及死角要補噴，噴射混凝土后，網之上的混凝土應保證3～5cm厚。

開挖重力罩面及擋墻后臨時邊坡1時，對不穩定坡體垂直邊坡打入？覫50mm鋼管，鋼管間距1.0～2.0m，鋼管長4～6m；根據路塹坡體內的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設置仰斜式排水管，長10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。結合之前的施工資料，在原滲水點附近及整個坡面隨機布設一定的仰斜式排水管備用。

4.4 墻后臺背注漿

開挖至墻頂標高后整平并適當壓實，形成一定厚度的封壓層，作為注漿施工平臺。根據設計要求對擋墻后進行壓力注漿處理，鉆孔深度為10m，注漿深度為底部7m，擋墻頂向下3m為空孔，注漿完成后開挖換填。布孔間距按1.5×1.5m梅花型交錯布置，壓力注漿采用單管注漿，鉆孔孔徑為80mm。（圖4）

注漿施工前必須進行現場試驗，通過試驗測定注漿適合的注漿壓力、水灰比、漿液擴散半徑、漿液流量及單孔注漿量等注漿控制參數，以指導施工。

注漿過程中，應對地面、周圍構造物進行沉降、傾斜監測。既有構造物地基進行注漿加固時，應采用多孔間隔注漿和縮短漿液凝固時間等，防止注漿產生的附加沉降。

注漿施工結束后，為了解施工質量，進行注漿效果檢查。檢測時間在注漿結束后28天，如檢測點不合格率等于或大于20%，或雖小于20%，但檢測點的平均值達不到要求時，在確認設計原則后，應對不合格注漿區實施重復注漿。

4.5 擋墻后頂面至頂面3m之間的排水層和換填層施工

本方案的主要指導思想是防止坡面水滲入邊坡底，造成黏土路塹含水量增大，擠壓擋墻，使擋墻外移，造成山體的大面積滑塌。因此此道工序為本方案的最重要工序。

注漿處理完成后，開挖土體至擋墻頂向下約3m后整平，設水平排水層，水平排水層自下向上為：防滲土工膜（兩布一膜）、5cm厚砂礫或石屑、45cm厚級配碎石，換填底標高為路塹墻中部泄水孔標高，以保證無積水。路塹墻中部一排泄水孔采用？準10cm硬塑管泄水孔，間距1m，并在中部泄水孔標高處水平排水層2級配碎石內部設置兩道盲管（D=160mmHDPE雙壁打孔透水波紋管）將多余滯水從擋墻兩側引出（圖5）。

施工完排水層2之后采用具有水穩性與壓實性能良好的透水性材料填筑，分層壓實，分層厚度不宜大于20cm，壓實度不小于94%，臨時邊坡挖臺階后（臺階高度為1m）設置邊坡反濾層，為0.5m厚級配碎石。

壓實換填層后開挖縱橫向盲溝，盲溝基底應整平順，并進行夯實。盲溝內透水管要求采用HDPE雙壁打孔透水波紋管（圖6）。

邊坡排水層為挖臺階后（臺階高度1.0m）50cm厚級配碎石，將坡體孔隙水及滯水匯入盲溝及排水層，最終引入擋墻頂部截水溝內。

4.6 重力罩面填筑施工

水平排水層1完成后，采用水穩性和壓實性能良好的透水性材料進行重力罩面填筑施工，其最大粒徑不大于100mm，液限大于50%，不得采用塑性指數大于26，含水量不適宜直接壓實的細粒土。填料回填應分層填筑，分層壓實，分層厚度不宜大于20cm，壓實度不小于94%。在施工中必須始終堅持“三線四度”，三線即：中線、兩側邊線，明確中線、邊線的控制點；四度即：厚度、密實度、拱度、平整度。控制分層厚度以確保每層層底的密實度；控制密實度以確保填筑質量及工后沉降不超標；控制拱度以確保雨水及時排出；控制平整度以確保碾壓均勻及不積水。填筑至設計標高后掛三維網噴播植草灌防護施工。

5 制定完善的應急預案，預防突發事故

由于是高邊坡滑塌施工，施工中極易發生垮塌事故，要制定完善的安全措施和應急預案。

①路塹土方開挖應自上而下的進行。先開挖第四級邊坡，清刷邊坡的浮土，按設計施工及時做好第四級邊坡的掛網噴錨防護。四級邊坡做好噴錨防護工程后再進行第三級邊坡開挖。第三、四級邊坡刷方過程中，根據路塹坡體內的滯水或巖層裂隙水出露情況，在出水部位設置仰斜式排水管，長10m，縱向間距4～6m，豎向間距3～4m。開挖過程中對山坡穩定性進行調查，若發現邊坡不穩定，即刻對安全預案救援小組組長進行匯報。安全預案救援小組組長再將隱患及時的上報上級部門，并積極組織應急救援領導小組和施工隊及救援物資奔赴現場進行處理。

②擋墻基礎必須從擋墻設置起終點兩端向中間分段跳槽進行開挖，分段開挖長度不得大于10m。擋土墻墻背填土應保證澆筑墻體設計強度的前提下，邊澆筑邊回填壓實。清除一段滑塌體施工一段擋墻，嚴禁把滑塌體全部清除再施工擋墻。

③加強對邊坡滑塌重大事故、一般事故應急救援的宣傳教育，加強安全意識，督促和引導全體員工積極采取有效措施，共同防范。

6 效果

根據以上方案，K43+235～K43+425邊坡塌方處理按計劃完成了施工。由于方案措施有效，執行正確，確保了上述工作按時完成，同時也確保資興高速公路的通車，取得了較好的施工效果。為黏土路基高邊坡塌方處理中臨時支護措施、排水措施、安全保障等方案的選擇及具體施工方法、措施積累了一定的施工經驗。

參考文獻：

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