巖土組合邊坡土層失穩(wěn)滑坡治理技術(shù)

崔路允

中鐵二十二局集團(tuán)第五工程有限公司 重慶 400042

引言

滬昆客專CKGZTJ-12標(biāo)盤縣車站位于貴州省盤縣兩河鄉(xiāng)馮家莊村境內(nèi)，車站路基挖方量230萬m3，填方87萬m3，最大填筑高度26m，車站4臺7線。本車站位于滇東高原丘陵區(qū)，地勢起伏不大。本段緩坡上為薄層坡殘積粘性土（Q4dl+el）覆蓋，坡麓及緩坡處覆土相對較厚。下部為三疊系下統(tǒng)永寧組第三、四段（T1yn3+4）灰?guī)r;三疊系下統(tǒng)永寧組第二段（T1yn2）泥灰?guī)r夾泥巖。站址水量隨季節(jié)變化，受大氣降雨補(bǔ)給以蒸發(fā)和地表徑流形式排泄，本區(qū)4月～10月為降雨多發(fā)季。

DK956+600～DK956+700左側(cè)長100m，路塹坡腳設(shè)重力式路塹擋土墻，墻高均為5m，擋土墻墻身采用C35混凝土澆筑。墻頂平臺及側(cè)溝平臺均采用0.2 m厚C25混凝土現(xiàn)澆封閉。

路塹邊坡坡面采用錨桿框架梁防護(hù)，框架內(nèi)采用噴混植生護(hù)坡?？蚣芰汗?jié)點(diǎn)間距3.0 m，正方形布置，與水平下傾角20°施作，錨孔直徑φ110mm，孔內(nèi)灌注M35水泥砂漿，注漿壓力不小于0.2 MPa。錨桿采用單根φ32HRB400螺紋鋼筋制作，錨桿長10m，如圖1。

1 引起邊坡失穩(wěn)原因分析

1.1 施工工序及施工概況

施作地表截排水溝、天溝→自上而下分層開挖，分級施作坡面防護(hù)→分段開挖，分幅一次性澆注擋墻。

現(xiàn)場按照施工工序完成地表天溝及一、二級邊坡錨桿框架梁的防護(hù)，在分段開挖重力式擋土墻基礎(chǔ)過程中發(fā)現(xiàn)邊坡產(chǎn)生滑移跡象，部分已施做的錨桿框架梁被拉裂，開口線以上50m范圍內(nèi)土體不同程度下陷，裂縫寬度最大40cm，裂縫高差最大23cm，裂縫向大里程方向呈45°延伸至二級邊坡坡腳，小里程方向水平延伸至DK956+600處。

圖1 DK956+600～956+700段左側(cè)邊坡設(shè)計(jì)圖

1.2 造成失穩(wěn)的原因分析

1.2 .1 邊坡穩(wěn)定性分析

現(xiàn)場調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，此段邊坡失穩(wěn)下滑，確定為邊坡土層沿基巖面滑動造成，從圖1可以看出基巖面（即滑移面）近似直線，斷面上近似直線，計(jì)算其邊坡穩(wěn)定性采用直線破裂面法。

已知γ=18Kn/m3，θ=12°，c=30Kpa，δ=150Kpa

α=10°，β=30°。模擬計(jì)算簡圖如下：

圖2 模擬計(jì)算簡圖

土體重W=γ*(△ABC)=18*31734.4 =571212 Kn

下滑力T=W*Sinα=571212*0.174=99387.6 7Kn

抗滑力T1=W*Cosα*Tanθ+c*L=571212*0.9 86**0.2 13+2445=120219.7 8 Kn

邊坡安全系數(shù)Fs= T1/T=120219.7 8/99387.6 7=1.2 09

經(jīng)計(jì)算得知，該土層邊坡滑動系數(shù)為1.2 09，而土質(zhì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.3 。

穩(wěn)定性分析為：上覆土質(zhì)邊坡滑動安全系數(shù)為1.2 09小于1.3 ，不穩(wěn)定，會產(chǎn)生滑動變形。

1.2 .2 其他因素

開挖邊坡過程中，人為將既有山體破壞，導(dǎo)致整個邊坡受力狀態(tài)重新分布，尤其在開挖重力式擋土墻基礎(chǔ)時，一級邊坡坡腳土被擾動，造成邊坡失穩(wěn)。其次，正逢雨季，連續(xù)降雨造成土層物理性能指標(biāo)發(fā)生改變，土體含水率增大，在土層與巖層分界線處產(chǎn)生滑移，造成邊坡失穩(wěn)。

2 施工整治措施確定

為保證邊坡不再繼續(xù)向下滑移，對擋墻基礎(chǔ)已挖除土體進(jìn)行反壓回填，人為施加作用反力，護(hù)住坡腳，反壓土體至擋墻頂標(biāo)高。

用彩條布對坡面裂縫進(jìn)行覆蓋，并在裂縫外5m范圍施做天溝、截水溝，防止降雨及坡面水進(jìn)入裂縫，加劇邊坡滑移。

DK956+610～DK956+692左側(cè)，長82m，路塹邊坡及邊坡頂以外的塌陷區(qū)，采用注漿處理，以固結(jié)塌陷區(qū)松散土體，人為改變土體的物理性能指標(biāo)。

DK956+627～DK956+692左側(cè)長65m，土層較薄，考慮土層下部巖溶發(fā)育破碎，路塹頂以外1m處設(shè)置兩排鋼花管并注漿，兩排鋼花管交錯布置，縱向間距為2m，對覆土及土層以下的破碎巖層同時固結(jié)，考慮該段土層較薄，不采用抗滑樁加固，原因?yàn)榭够瑯妒┕ぶ芷陂L，并且施工過程中擾動較大，存在較大的安全隱患和施工隱患。

DK956+600～DK956+627左側(cè)長27m，該段土層較厚，路塹邊坡頂外設(shè)置6根錨固樁，樁徑1.7 5m×2m，錨固樁長度16m，嵌巖深度5m。

DK956+600～DK956+700左側(cè)，第二級邊坡坡率由1：1.7 5調(diào)整為1：2，坡率放緩。二級坡面間隔6m，梅花型布置深層排水孔，管長10m傾角水平向下10°，排出邊坡土體水，減輕土體自重。

3 施工工藝

3.1 施工難點(diǎn)

反壓坡腳土及覆蓋坡面裂縫，能夠暫時穩(wěn)定坡面，但連續(xù)降雨嚴(yán)重影響邊坡土體物理性能指標(biāo)。所以塌陷區(qū)土體注漿及路塹頂以外1m處設(shè)置的兩排鋼花管注漿施工尤為重要，注漿過程中必須嚴(yán)控鉆孔深度，注漿壓力，漿液配比等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終方能達(dá)到固結(jié)作用，從而才會在本質(zhì)上解決邊坡失穩(wěn)的狀況。

3.2 工藝流程

圖3 施工工藝流程圖

4 重點(diǎn)施工工序控制

4.1 塌陷區(qū)注漿固結(jié)處理

4.1 .1 鉆孔

按照塌陷區(qū)鉆孔位置放樣，鉆孔深度進(jìn)入基巖不小于5m，孔位偏差不大于10cm。如因客觀原因需對孔位進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整最大距離不超過50cm，一序孔間距7m，二序孔間距為3.5 m。

覆蓋層中鉆孔直徑不得小于130mm，基巖段終孔直徑不得小于91mm，結(jié)構(gòu)松散易垮孔地層采用跟管鉆進(jìn)。

注漿前須進(jìn)行成孔沖洗。對沖洗時返水的鉆孔，以沖洗液變清為結(jié)束條件。對溶洞、溶蝕破碎帶發(fā)育、沖洗時不返水的鉆孔，流量不小于泵送額定流量的80%，沖洗時間不少于10min。

4.1 .2 封孔

1、一次性封孔

(1)當(dāng)注漿鉆孔未揭示有土洞、空溶洞、半充填溶洞及較大溶蝕裂隙發(fā)育時，可采用水泥砂漿一次性封孔。

(2)當(dāng)覆蓋層厚度小于4m時，封孔段入巖長度不小于50cm；當(dāng)覆蓋層厚度大于4m時，封孔段長度不小于4m，對結(jié)構(gòu)松散易垮孔地層自封孔段以下至基巖面應(yīng)采用花管護(hù)孔，防止垮孔。

2、動態(tài)阻塞法封孔

(1)當(dāng)注漿鉆孔揭示有土洞、空溶洞、半充填溶洞及較大開度溶蝕裂隙發(fā)育時，應(yīng)采用孔口管加止?jié){塞的動態(tài)阻塞法封孔。

(2)當(dāng)覆蓋層厚度小于4m時，封孔段入巖長度不小于50cm；當(dāng)覆蓋層厚度大于4m時，封孔段長度不小于4m，對結(jié)構(gòu)松散易垮孔地層自封孔段以下至基巖面應(yīng)采用花管護(hù)孔，防止垮孔。

3、孔口管及護(hù)孔花管采用Φ110PVC管，公稱壓力(PN)不小于1.5 Mpa，花管孔眼呈梅花型號布置，直徑5mm，孔眼間距3.5 cm。

4、終孔與驗(yàn)收時間間隔不宜過長，以免垮孔等不利情況發(fā)生。終孔驗(yàn)收后應(yīng)及時進(jìn)行封孔作業(yè)，封孔水泥漿終凝后進(jìn)行注漿作業(yè)。

4.1 .3 注漿

1、注漿工藝試驗(yàn)確定工藝參數(shù)，經(jīng)試驗(yàn)選取工藝參數(shù)如下表：

表1 注漿參數(shù)

2、注漿材料采用水泥漿，水泥采用42.5 級普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.8 :1。開始注漿時采用稀漿灌注，當(dāng)灌入量較大時可據(jù)情況采用濃一級的漿液灌注。

3、注漿過程中須配置自動流量實(shí)時采集系統(tǒng)，孔口必須安裝壓力表。注漿壓力(孔口壓力表讀數(shù)）為0.2 ～0.3 Mpa，終注壓力0.5 Mpa。

4、對土洞、空溶洞或半充填溶洞，先沖填砂、碎石后再進(jìn)行注漿處理。

5、對溶蝕裂隙發(fā)育、連通性好、漏液嚴(yán)重時，注漿時摻入一定量的粉土或粉煤灰，粉土摻入量小于水泥重量的10%，粉煤灰摻入量控制在水泥重量的30%。

圖4 整治措施平面示意圖

6、終注條件為：在終注壓力0.5 Mpa下連續(xù)注漿10min的注入率小于5L/min時，終止注漿。

4.1 .4 塌陷區(qū)注漿效果檢查

共計(jì)檢查孔數(shù)量為20個，合計(jì)長度196m，95%以上取芯芯樣，均能發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)晶體，對于未發(fā)現(xiàn)結(jié)晶體的孔位，加密鉆孔，進(jìn)行二次注漿，達(dá)到固結(jié)效果。

4.2 薄層覆土路塹邊坡頂加固

4.2 .1 鋼花管注漿

注漿前做工藝試驗(yàn)，同上，在此不做具體介紹，其主要工藝參數(shù)見下文。

1、DK956+627～DK956+692左側(cè)，長65m，路塹頂以外1m處設(shè)置兩排鋼花管，鋼管樁直徑為75mm，樁縱橫向間距2m，交錯布置，鋼花管平面布置，鋼花管長度以嵌入完整基巖2m控制，注漿采用水泥漿（水灰比1:1），注漿壓力2.0 MPa。

2、鋼管樁采用全灌方法施工，鋼管樁鉆孔及注漿過程均需詳細(xì)記錄，對注漿壓力及進(jìn)漿速度進(jìn)行綜合分析，評判注漿壓力和注漿量變化是否合理。

3、注漿結(jié)束條件：當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓值（2.0 MPa）并穩(wěn)定持續(xù)10min不進(jìn)漿的情況下結(jié)束注漿。

4、檢查效果：鋼管樁施工完成后對其注漿效果進(jìn)行檢查，間隔5.0 m鉆孔取芯檢查注漿飽滿情況，共檢查30個孔，總長度389m，均發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)晶體，注漿加固后復(fù)合地基承載力檢查大于200kpa，并對檢查孔進(jìn)行壓水檢查，在1.0 Mpa壓力下，進(jìn)水量在0.8 ～1.2 L/min.m，經(jīng)檢查確認(rèn)能夠滿足要求。

4.3 厚層覆土路塹邊坡頂加固

DK956+600～DK956+627左側(cè)長27m，該段土層較厚，路塹邊坡頂外設(shè)置6根錨固樁，樁徑1.7 5m×2m，錨固樁長度16m，嵌巖深度5m。

錨固樁施工必須在鋼花管注漿強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后方可施做，施工過程中采用跳挖工藝，以人工手持風(fēng)鎬鑿除開挖為主，必要時采取微震爆破，盡可能減少人為擾動，每掘進(jìn)50cm，立即施工鋼筋混凝土護(hù)壁，終孔時，地質(zhì)核對，保證嵌巖深度達(dá)到5m，否則繼續(xù)掘進(jìn)。

鋼筋籠焊接及綁扎，嚴(yán)格要求相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，保證其質(zhì)量，灌注混凝土采用串桶施工，防止混凝土離析，影響樁身實(shí)體強(qiáng)度。

4.4 二級邊坡重新刷坡及坡面排水

第二級邊坡坡率由1：1.7 5 調(diào)整為1：2，坡率放緩。DK956+600～DK956+700第二級邊坡，間隔6m，梅花型布置深層排水孔，管長10m傾角水平向下10°，排出邊坡土體水，減輕土體自重。整治完成后邊坡防護(hù)形式如圖5。

圖5 整治后邊坡防護(hù)圖

5 結(jié)束語

土層較厚的土石邊坡施工，受施工、氣候等原因影響，覆土層沿著基巖面產(chǎn)生滑移，造成邊坡的失穩(wěn)，對此情況，建議施工前理論分析檢算其邊坡安全系數(shù)，若檢算得知安全系數(shù)較小，則在開挖施工前采取加強(qiáng)鞏固措施，規(guī)避滑坡風(fēng)險。覆土邊坡失穩(wěn)后，分兩部考慮，首先采取有效的應(yīng)急措施穩(wěn)住邊坡，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行適合現(xiàn)場的補(bǔ)強(qiáng)措施優(yōu)化。

根據(jù)跟蹤觀測，到目前為止DK956+600～DK956+700左側(cè)邊坡穩(wěn)定，未發(fā)生滑移沉降，說明施工中采用的邊坡治理措施是正確的、有效的，達(dá)到安全、穩(wěn)定的作用。對巖土組合邊坡土層失穩(wěn)滑坡治理，具有一定的借鑒意義。