高邊坡防護(hù)工程的勘察設(shè)計(jì)與施工

孔 濤

（1.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014）

邊坡的勘察設(shè)計(jì)與施工是一個(gè)系統(tǒng)性、規(guī)范性的工程，必須按照勘察設(shè)計(jì)等各類規(guī)范的要求科學(xué)合理地開展。

1 高邊坡變形勘察要點(diǎn)

（1）對(duì)高邊坡的地面情況進(jìn)行調(diào)查。主要是對(duì)一下7個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查：①進(jìn)行公路工程高邊坡的分段坡高、走向以及具體位置進(jìn)行勘察；②進(jìn)行周邊河河流走向、溝岸穩(wěn)定性的勘察；③進(jìn)行區(qū)域植物生長(zhǎng)狀況以及植被類型等基本特征的初步勘察；④對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)分布、產(chǎn)狀以及裂隙充填物等相對(duì)高邊坡開挖面的關(guān)系予以明確勘察；⑤進(jìn)行高邊坡地下出水位置、高程、水流量的勘察；⑥對(duì)高邊坡及其周邊的裂縫縫補(bǔ)情況、變形種類、變形時(shí)間、變形過程等進(jìn)行勘察；⑦對(duì)高邊坡施工區(qū)域的主要巖土性質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以此確定不同地層的分布特性。

（2）對(duì)高邊坡的內(nèi)部地質(zhì)條件進(jìn)行勘察。在現(xiàn)場(chǎng)勘察過程中，當(dāng)需要掌握如軟弱夾層軟弱地層分布情況、地下水量、地下水分布情況等較詳細(xì)的地質(zhì)條件時(shí)，除了采用常規(guī)的地面勘察方法以外，還必須采用其他的合理的勘察技術(shù)配合使用。通過綜合運(yùn)用幾種不同的勘察技術(shù)，可以將高邊坡的地下地質(zhì)條件勘察地更加詳細(xì)、全面。

（3）對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要有定量和定性兩種穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。定量評(píng)價(jià)是采用規(guī)范規(guī)定的高邊坡計(jì)算方法，如高邊坡極限平衡法、畢肖普（Bishop）法等常用方法。定性評(píng)價(jià)法主要是采用類比法，采用類比法時(shí)應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)丶扔械墓こ探?jīng)驗(yàn)。當(dāng)定性評(píng)價(jià)結(jié)果與定量評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大時(shí)，應(yīng)核對(duì)代入的主要計(jì)算參數(shù)合理與否，如果不合理，需對(duì)代入的參數(shù)做必要的調(diào)整。

2 公路高邊坡的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)。公路高邊坡的支護(hù)設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)方面：一是坡體上的松動(dòng)帶必須考慮進(jìn)去，常用的處理措施包括掛網(wǎng)噴漿、錨固、清除等；二是高邊坡在深挖的過程中可能會(huì)出現(xiàn)新松動(dòng)域。一般是通過有限元對(duì)初始地應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析，以此對(duì)可能的應(yīng)力松弛帶的規(guī)模、變形量進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)，并作為高邊坡新松動(dòng)處的加固設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮到邊坡加固施工對(duì)坡體初始滲流場(chǎng)的各類影響。

（2）土質(zhì)邊坡的抗滑設(shè)計(jì)。在公路高邊坡的設(shè)計(jì)中，需要注意增加土坡的穩(wěn)定性，一般可以采取以下措施：第一，通過增加外來施加力以抵消或者平衡下滑力。第二，要提高土體自身的強(qiáng)度，這樣及時(shí)沒有外力的輔助，斜坡也可以維持穩(wěn)定性穩(wěn)定。此外，在進(jìn)行在土質(zhì)邊坡的抗滑設(shè)計(jì)的過程中，需要綜合考慮這兩種措施，以此確定技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)可行的最優(yōu)方案。

（3）高邊坡的坡度設(shè)計(jì)。路塹邊坡形式及坡率的設(shè)計(jì)需要綜合考慮各項(xiàng)因素，例如：公路工程項(xiàng)目所處的地質(zhì)條件、邊坡的高度等。此外，還要對(duì)高邊坡進(jìn)行力學(xué)分析和詳細(xì)的勘察，進(jìn)而科學(xué)的分析邊坡的穩(wěn)定性。再者，高邊坡的設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)該充分考慮高邊坡的使用年限，進(jìn)而制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，例如：如果邊坡較陡，坡率較高，那么就可以通過支擋加固的措施以降低邊坡的高度。

（4）高邊坡的排水設(shè)計(jì)。排水設(shè)計(jì)也是公路高邊坡設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)各種排水方案進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)方案，確保地下水引排系統(tǒng)的順暢。通常采取的措施有以下幾種：①在坡腳附近增設(shè)排水孔，通常情況下，排水孔長(zhǎng)25m，間隔為5m左右。②在坡頂位置設(shè)置截水溝，可以聚集地表水；同時(shí)在各級(jí)邊坡平臺(tái)的坡腳設(shè)置外傾式排水溝和埂式排水溝。截水溝有多種形式，例如：鋼筋混凝土矩形截水溝、漿砌片石截水溝等，需要考慮施工環(huán)境進(jìn)而設(shè)計(jì)合適的截水溝形式。

3 高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固要點(diǎn)

（1）正確進(jìn)行地質(zhì)判斷。必須仔細(xì)觀察施工坡面有無斷層通過、坡面滑動(dòng)跡象、坡面巖石變化、劃分坡殘積土、土狀強(qiáng)風(fēng)化、塊狀強(qiáng)風(fēng)化、中微風(fēng)化巖，進(jìn)行巖石定名，確定錨固段巖土體所處地層類別。

對(duì)坡面巖層、裂隙產(chǎn)狀進(jìn)行測(cè)定，判定產(chǎn)生邊坡松弛的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、可能發(fā)生的坡體滑動(dòng)面方向，了解邊坡孔隙裂隙中的水賦存情況，指導(dǎo)錨桿鉆進(jìn)施工。

（2）妥善處理錨筋防腐、制作。防腐處理主要包括三個(gè)方面內(nèi)容：①對(duì)錨桿表面的銹蝕與殘留油污進(jìn)行處理；②對(duì)錨桿自由段、錨桿專用接頭的防腐防銹的處理；③對(duì)錨桿塑料套管的連接、自由段與錨固段等處的密塞處理。隔離支架的材料和保護(hù)厚度、錨桿長(zhǎng)度和錨桿型號(hào)是否符合要求，注漿管是否綁扎牢固。壓力分散型錨索豐要檢查承載體、導(dǎo)向帽的防腐防銹處理，鋼絞線外這是否破損，均應(yīng)用防水布纏繞密封[1]。注漿管應(yīng)滿足注漿壓力要求，管頭應(yīng)在導(dǎo)向架內(nèi)設(shè)置：在下孔前應(yīng)仔細(xì)清除剛絞線外管的油泥等雜質(zhì)。

（3）錨索(桿)安裝與錨孔注漿注意事項(xiàng)。下錨時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、串動(dòng)、散束、抖動(dòng)等情況，應(yīng)盡量一次性順直到孔底。若不能順利到孔底，應(yīng)拔出來重新編束，再清洗干凈并吹錨孔后，再安錨到孔底。錨孔注漿時(shí)應(yīng)檢查灌漿料的水灰比，且每次注漿應(yīng)制試塊三組，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)；采取一次性孔底注漿法時(shí)，不得抽拔注漿管。第二、三次也同樣應(yīng)保證孔底返漿，最后水泥漿從孔口注滿，以防漿體收縮。

（4）錨索(桿)試驗(yàn)。基本試驗(yàn)必須確保每段高邊坡大于等于3孔，施工前應(yīng)先分析高邊坡的巖土情況，再據(jù)此選擇較有代表性的孔位。錨桿及配套材料安裝于孔內(nèi)，錨桿自由段不需注漿，同時(shí)依據(jù)高邊坡巖土類型制作相應(yīng)型式、尺寸、重量的錨墩。實(shí)驗(yàn)前，張拉儀器必須重新標(biāo)定，錨桿試驗(yàn)應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行分級(jí)張拉。有異常情況發(fā)生時(shí)，及時(shí)停止張拉作業(yè)，以防止錨桿出現(xiàn)拉斷拉動(dòng)移位等情況，等找出原因糾正后，重新分級(jí)張拉。試驗(yàn)孔的最終拉力值FN應(yīng)依照1.5倍原設(shè)計(jì)值進(jìn)行單元差異補(bǔ)償，再進(jìn)行分級(jí)張拉，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停止張拉，防止拉斷拉動(dòng)移位。

（5）張拉鎖定及補(bǔ)漿、封錨。張拉、鎖定作業(yè)必須采用專用儀器設(shè)備，作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行重新標(biāo)定。所用錨具為專用錨具，并要有檢測(cè)報(bào)告，所定拉力最終值為設(shè)計(jì)值的1.1倍。壓力分散型的錨桿錨索在預(yù)張拉后，應(yīng)分單元差異補(bǔ)償荷載，按規(guī)范步驟進(jìn)行張拉，至鎖定拉力值后，必須達(dá)到10分鐘至15分鐘的持荷時(shí)間，方可進(jìn)行自動(dòng)鎖定[2]。

（6）做好施工中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。施工前，需要進(jìn)行高邊坡及周邊重要建筑的監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，對(duì)高邊坡表面進(jìn)行水平、豎向位移的監(jiān)測(cè)，對(duì)其內(nèi)部水位通過測(cè)斜管等手段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如周邊有重要的建筑物時(shí)，也必須在建筑物上及其周邊布點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)量，并定期檢查周邊土體的裂縫開展情況。施工過程中，當(dāng)有出現(xiàn)累計(jì)變形量超過警戒值或者變形速率突然加快的趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警和停工。

4 結(jié)語

高邊坡防護(hù)與加固工程是一項(xiàng)復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害治理工程，需要在施工前把好地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，施工過程中也需要依據(jù)不同地質(zhì)類型進(jìn)行方案比選，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)測(cè)量與施工預(yù)警。只有從勘察、設(shè)計(jì)到施工的系統(tǒng)性的完善，才能使高邊坡的防護(hù)與加固工作科學(xué)、規(guī)范，經(jīng)濟(jì)可行。