高速公路高陡邊坡路基增加棚洞的施工技術研究

胡曉敏

前 言

目前，我國高速公路建設向山區不斷延伸，山區高速公路受地形限制，路線常在崇山峻嶺中穿行，路基邊坡地質復雜且高陡，開挖后極易失穩滑坍，邊坡滑坍后處置難度大，費用高，加固后的邊坡極易再次發生失穩滑坍，對高速公路運營造成極大的安全隱患。滑坍后的高邊坡處置難度異常大，常規處置辦法為：首先對滑坍邊坡采用清坍放緩，然后采用支擋結構如抗滑樁、錨（索）桿格構等永久性的強加固措施，常規處置辦法投資較大，加固周期較長，不能徹底消除高邊坡再次滑坍、落石造成的安全隱患；放緩路塹邊坡將繼續增加增加了占地面積，改變了原有的環境狀態，造成大量植被破壞，自然景觀惡化；高陡邊坡處置后在在降雨、地震等作用下，塊體之間的粘結力和摩擦力減小，容易誘發滑坡、泥石流等自然災害，運營期間發生上述地質災害將造成巨大的安全事故和嚴重的經濟損失。

1.工程概況

云南省富寧至滇桂界（龍留）高速公路2合同段龍留段起點右幅：K10+257-K22+096.747，左幅：ZK10+276-ZK22+087.781，路線全長11.84237km，設計速度80km/h，路基寬度24.5m。

2.項目研究背景

常規的處置滑坍高邊坡的方式已經遠遠不能滿足要求，中鐵十二局集團有限公司以富龍高速公路為依托，結合項目實際情況，在如何把握在深路塹滑坍高邊坡下棚洞的施作時機，保證邊坡臨時穩定及如何安全快速的組織施工等路塹滑坍高邊坡下棚洞施工工藝進行了深入研究，確定采用改裝后的襯砌臺車施作拱形棚洞方式防護高邊坡路塹滑坍段。

3.技術方案

3.1施工準備

首先，對棚洞頂部自上而下分臺清理刷坡松散巖體及坡面，嚴禁大面積開挖擾動邊坡的穩定性，對開挖后的洞頂邊坡進行鋼管樁加固和掛網噴漿防護，確保棚洞施工期間的安全；其次，按設計的棚洞輪廓改裝隧道用的一部10.5m液壓襯砌臺車，及時拼裝調試完善，具備施工條件；再次，做好快速施工的一切后續保障工作。

3.2施工測量

施工測量前認真進行對圖紙的審核、測量定位依據點的交接與校核、測量儀器的檢定與校核，測量方案的編制與數據準備。根據圖紙和工程結構特征確定控制網形式，采用一級控制網測設。為保證工程施工的豎向精度，棚洞布設3個高程控制點組成高程控制網，采用絕對高程控制，高程控制點布置在距施工現場20.0米左右的埋置砼上。高程從控制點引測，待柱修好后引測至柱上并做出明顯標記，為后面的施工創造條件。施工放樣數據在室內計算好并充分復核無誤方可進行施工。

3.3棚洞頂部邊坡橫向鋼管樁注漿加固

（1）橫向鋼管樁施工流程

測量定位→鉆孔機就位鉆孔→安裝下放注漿鋼管→封孔→下放鋼筋→注漿機安裝→安裝注漿導管→拌制水泥漿→注水泥漿→二次加壓注漿。

（2）橫向鋼管樁控制要點

1）測量定位：根據設計的孔洞間距、排距等用50m鋼尺測量放線，用紅漆標明每個樁孔的位置；孔位誤差縱向不得大于15cm，相鄰鋼管之間橫向不大于10cm。

2）安裝下放注漿鋼花管：鉆孔前按要求將鋼管接長至設計長度，每節鋼管長4-6m以絲扣連接而成，同一斷面內接頭數量不得超過總鋼管數的50%；鋼花管上鉆注漿孔，孔徑12mm，孔間距15cm，呈梅花型布置，尾部留不鉆孔的止漿段250cm。

3）注漿：采用水泥漿液（水灰比=0.5：1）注漿，注漿壓力：初始壓力0.5～1.0MPa，終止壓力2.0MPa；注漿結束后用M20水泥砂漿充填鋼管，以增強管棚強度；為加強鋼管樁整體受力，采用C25鋼筋混凝土蓋梁將鋼管樁固結形成整體。

3.4單幅柱式棚洞施工用液壓臺車改裝

棚洞臺車由隧道二襯臺車改裝而成，臺車長度為10.5m。

襯砌臺車門架凈空高度和寬度能保證運車輛通行，由于本棚洞的特殊性，為滿足單幅柱式棚洞的整體成型（即中立柱、立柱托梁、洞身及頂板一次成型），因此本臺車共分兩部分：①整機行走采用電機+機械驅動，模板采用全液壓操作，利用液壓缸支（收）模機械鎖定。②右外側模板采用大塊鋼模板，整體拼裝成型，絲頂，木撐加固。總之在保證足夠的剛度和強度的前提下盡量使結構簡單化以減輕重量，在重要的鋼結構方面，采用專用工裝模具，確保產品加工質量，產品性能良好，結構合理，襯砌質量高。

3.5路基及棚洞開挖

棚洞及右幅路基均采用控制爆破開挖，嚴格控制施鉆角度和深度及裝藥量，確保飛石的走向，控制爆破時嚴格按爆破方案布孔和及時調整爆破參數，確保圍巖的自穩能力和開挖輪廓線滿足設計要求，爆破后殘孔率達到90%以上。爆破采用鉆爆簡易臺架或鉆孔臺車為主，輔以人工風動鑿巖機鉆眼，非電毫秒雷管微差起爆。

3.6棚洞洞身及中立柱混凝土施工

（1）準備工作

首先全面檢查中線、高程，各項指標已經全部滿足設計要求，防排水材料充足，施工用的砼輸送泵、振動器、液壓襯砌模板臺車等已經進行了試運轉，設備正常。

（2）模板施工

采用10.5m液壓襯砌臺車，結構穩定，尺寸準確且結構簡單，裝拆移位方便，模板表面光滑，接縫嚴密，施工縫端頭模板安裝垂直、牢固。模板臺車測量定位準確，將臺車移至襯砌部位，調好標高，按隧洞襯砌內輪廓線尺寸調整好模板支撐桿臂。

（3）砼拌合運輸

砼在洞外的拌合站集中拌合，砼輸送車運輸，輸送泵灌注施工。

3.7防排水施工控制要點

（1）排水盲管

本棚洞排水盲管包括DN110HDPE橫向排水盲管、DN110HDPE縱向排水盲管，橫向排水盲管沿棚洞靠山側，縱向間距每10m設置一道，連接外裹土工布的縱向碎石排水盲溝與棚洞內排水溝，縱向排水盲管在靠山側通長布置，形成完整的排水系統。

（2）防水層布置

防水層在洞身混凝土外面采用分離式防水層。設置防水層是保證棚洞防水功能的重要措施，防水層采用分離式防水層，由防水板加土工布組成。防水板采用EVA防水板，厚度不小于1.5mm；土工布密度不小于400g/m2。

3.8洞頂反壓回填控制要點

洞身混凝土強度達到設計強度的75%方可拆模。混凝土強度達到設計的100%時才能進行洞頂回填。回填時采用機械和人工相結合的方式。洞頂反壓回填采用機械回填，機械回填時載重量不得超過20噸。靠山側邊坡坡腳與洞身間狹窄部位采用片石混凝土回填。

3.9監控測量

在洞頂邊坡布設變形觀測樁，監控必測項目為邊坡位移及沉降、初期支護拱頂沉降及位移、施工過程中洞內圍巖地質及支護狀態觀察、洞身與中立柱連接處結構內力等，每天需對觀測點進行觀測并記錄成冊，通過測量數據反映邊坡的位移、沉降情況，及時預報險情，隨時掌握邊坡動態，確定施工對策和措施，防止事故的發生，確保施工安全及結構的長期穩定。

4.結束語

采用棚洞結構型式后，減小了對滑坍邊坡的放緩開挖，可明顯減少對山體的破壞，從而保護了這些土體上的植被；另外棚洞對滑坍邊坡除具有支擋作用，同時還具有公路隧道的功能，其結構與自然景觀融為一體，不僅節約了投資，而且一勞永逸的消除了高陡邊坡頂部危巖、浮石危及公路安全，以保證公路建設與運營的安全；本工法在富龍高速公路得到了成功應用，優化了雙幅棚洞施工方案，降低了施工難度，加快了施工速度，可為今后類似棚洞的施工提供借鑒。