廣東省韶新高速東三樞紐強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖深路塹邊坡的處治

馬 偉

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

在強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖的軟質(zhì)巖深路塹邊坡加固工程中，抗滑樁被廣泛應(yīng)用，同時(shí)，近年來深路塹的北斗監(jiān)測(cè)也在工程中有了不少新發(fā)展。文章針對(duì)該邊坡特征，考慮防排水及生態(tài)設(shè)計(jì)理念，著重介紹支擋加固的措施。希望通過對(duì)該邊坡的全方位設(shè)計(jì)，起到拋磚引玉的作用，使抗滑樁+坡面封閉+噴播植草理念在軟質(zhì)巖邊坡處治中得到靈活應(yīng)用。

1 邊坡工程概況

該場地屬剝蝕丘陵地貌，起伏較大。經(jīng)鉆孔揭示地質(zhì)有<14-1C-2>強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖：灰黑色，碳質(zhì)結(jié)構(gòu)，風(fēng)化裂隙極發(fā)育，原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，尚可辨認(rèn)；<14-1C-3>中風(fēng)化炭質(zhì)頁巖：灰黑色，碳質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁理狀構(gòu)造，夾灰?guī)r薄層；<14-6-2>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：磚紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙極發(fā)育；<14-3-3>中風(fēng)化砂巖：灰白色，裂隙發(fā)育，巖體較破碎。

2 邊坡穩(wěn)定分析

（1）自然斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：未見不良地質(zhì)現(xiàn)象，場區(qū)內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水埋深較深，段內(nèi)自然斜坡總體穩(wěn)定性較好。

（2）開挖后路塹邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：赤平投影圖如圖1所示。根據(jù)投影圖分析，右側(cè)邊坡場地節(jié)理發(fā)育復(fù)雜多變，產(chǎn)狀傾向和邊坡坡向小角度相交，對(duì)開挖邊坡穩(wěn)定性有不利影響，邊坡考慮一定程度的局部失穩(wěn)。其他節(jié)理分析對(duì)開挖邊坡穩(wěn)定性無不利影響。

3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

（1）巖土設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)取值如表1所示。

圖1 赤平投影圖

（2）滑坡推力計(jì)算。邊坡代表性斷面圖如圖2所示。邊坡高度均按8m控制，坡率均為1∶1.5，第二、四、五級(jí)平臺(tái)寬2m，第一級(jí)平臺(tái)寬4m，第三級(jí)級(jí)平臺(tái)寬10m；第一至第四級(jí)邊坡采用錨桿框架梁加固，錨桿長11.5m，第一級(jí)平臺(tái)處設(shè)置抗滑樁。

工程實(shí)施以分級(jí)開挖逐級(jí)支護(hù)為原則，在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中采用圓弧滑動(dòng)法逐級(jí)計(jì)算邊坡的整體穩(wěn)定。當(dāng)邊坡開挖支護(hù)至第一級(jí)平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，經(jīng)逐級(jí)計(jì)算分別滿足邊坡整體穩(wěn)定要求。

第一步，假定抗滑樁位置為路塹擋土墻，計(jì)算簡圖如圖3所示，將<14-1C-2>強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖層視為1號(hào)塊，其下的兩層<14-1C-3>中風(fēng)化炭質(zhì)頁巖一并計(jì)作2號(hào)塊，考慮綜合內(nèi)摩擦角，檢算時(shí)選取最不利墻背破裂角按45°計(jì)算，采用土壓力理論按照極限平衡法計(jì)算得到擋土墻水平土壓力為605kN/m。

第二步，將樁后及樁頂以上整個(gè)邊坡按圓弧滑動(dòng)面計(jì)算，計(jì)算找出最不利滑動(dòng)面。設(shè)定該最不利滑面為折線，采用傳遞系數(shù)法（顯式）計(jì)算該滑面的滑坡推力，經(jīng)計(jì)算抗滑樁所受推力為690kN/m。結(jié)果如表2所示。

表1 巖土設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表

綜合上述兩種受力計(jì)算結(jié)果取大值，該段抗滑樁受到的滑坡推力取690kN/m。

圖2 邊坡代表性斷面圖

圖3 土壓力計(jì)算簡化圖

4 邊坡支擋防護(hù)設(shè)計(jì)

擬定采用20m長的2.0m×2.5m矩形樁，根據(jù)規(guī)范定樁中對(duì)中間距為6m。滑坡推力按三角形分布作用在樁上，滑動(dòng)面以下的地基系數(shù)按照“m”法計(jì)算，根據(jù)巖體力學(xué)試驗(yàn)參數(shù)和規(guī)范，錨固段土層頂面的地基系數(shù)k取100000kN/m3，錨固段土層地基系數(shù)的水平方向比例系數(shù)m取20000kN/m4，地基系數(shù)為梯形分布。

經(jīng)計(jì)算離樁頂11.2m處最大彎矩為13561kN·m；離樁頂9m處最大剪力為3575kN。抗滑樁計(jì)算結(jié)果如表3所示，樁身位移及橫向容許承載力均滿足要求。

表2 滑坡推力計(jì)算結(jié)果

表3 樁身位移及內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)抗滑樁受力特點(diǎn)對(duì)抗滑樁進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，并進(jìn)行截面復(fù)核，截面及配筋均能滿足受力要求。

由于該段挖方高度大，且強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖遇水強(qiáng)度極低，故坡面開挖后在炭質(zhì)頁巖出露的地方必須及時(shí)噴射混凝土封閉。第一級(jí)與第三級(jí)寬平臺(tái)及炭質(zhì)頁巖出露的邊坡平臺(tái)處，需用30cm厚漿砌片石進(jìn)行平臺(tái)硬化。

5 邊坡施工注意事項(xiàng)及北斗監(jiān)測(cè)

抗滑樁施工必須待樁頂以上邊坡加固工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可開展抗滑樁基坑開挖。抗滑樁施工完且其身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%以上后方可進(jìn)行樁前土體開挖，嚴(yán)禁邊開挖樁前邊坡邊施工抗滑樁。

在施工及通車后，對(duì)該段深挖路基的變形與穩(wěn)定進(jìn)行北斗監(jiān)測(cè)工作。北斗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由智能感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、中心層、應(yīng)用層四大部分組成。本段邊坡設(shè)監(jiān)測(cè)斷面3個(gè)，分別對(duì)CK0+340、CK0+360、AK1+200里程的地表位移、深層水平位移、邊坡錨桿應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)束語

強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖遇水強(qiáng)度極低，該類地質(zhì)情況下的深路塹邊坡極容易存在滑坡危險(xiǎn)。根據(jù)地形和地質(zhì)條件，東三樞紐該段路塹邊坡采用寬平臺(tái)+緩邊坡+抗滑樁+錨桿框架梁+豎橫梁內(nèi)噴播植草+噴射混凝土封閉的處治方式，能有效對(duì)邊坡進(jìn)行加固，同時(shí)滿足了生態(tài)設(shè)計(jì)的要求。在無法采用緩邊坡大開挖且地下巖層能有效提供錨固力的地段，可適當(dāng)抽陡邊坡選取錨索框架梁加固。相信文章的研究能對(duì)以后類似軟質(zhì)巖深路塹邊坡加固方案起到較好的借鑒作用。