臨近市政項(xiàng)目施工致高速公路路基邊坡滑移成因分析及綜合治理

■黃麗梅

（南平武沙高速公路有限責(zé)任公司，南平 353500）

近年來(lái)， 福建省高速公路建設(shè)里程逐年增長(zhǎng)，伴隨著城市發(fā)展空間延伸，部分原先遠(yuǎn)離城區(qū)高速公路的路段現(xiàn)已發(fā)展成為城市發(fā)展區(qū)域，導(dǎo)致涉及高速公路紅線范圍內(nèi)的市政工程項(xiàng)目增多，影響高速公路運(yùn)營(yíng)安全的不利因素逐步顯露出來(lái)。 由于涉路工程基本處于高速公路高填路基下邊坡，高速公路管養(yǎng)部門正常工作巡查不易發(fā)現(xiàn)，加之部分高速公路管養(yǎng)部門涉路施工審批宣傳力度不足，未批先建市政工程項(xiàng)目時(shí)有發(fā)生，市政項(xiàng)目施工基坑開挖后，基坑邊坡防護(hù)不及時(shí)或加固措施考慮影響因素不足，導(dǎo)致路基失穩(wěn)滑移，行車道路面開裂，防撞護(hù)欄外傾，且發(fā)展速度較快，嚴(yán)重影響行車和結(jié)構(gòu)物安全。 基于此，本文結(jié)合某臨近市政項(xiàng)目施工導(dǎo)致高速公路路基邊坡滑移的現(xiàn)況，分析了滑移形成原因，探討了相應(yīng)的處理方案，并為預(yù)防類似現(xiàn)象發(fā)生提出幾點(diǎn)參考建議。

1 工程概況

某高速位于閩北典型的丘陵地區(qū)， 該高速432.5 m～660 m 段為填方路堤， 其中432.5 m～467.5 m 段、502.5 m～547.5 m 段為樁基擋墻段，467.5 m～502.5 m 段、547.5 m～650 m 段路基外側(cè)被棄土填平（標(biāo)高201～203 m），該段放坡至棄土標(biāo)高，并采用強(qiáng)夯方案處理， 同時(shí)路基外側(cè)10 m 內(nèi)棄土按反壓護(hù)道要求處理。

因城市發(fā)展需要，該高速路基坡腳建設(shè)市政項(xiàng)目，需進(jìn)行施工開挖。 目前，市政項(xiàng)目的I 地塊開挖至標(biāo)高191.0 m，靠高速公路側(cè)邊坡已開挖成型，全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿已施打，施工開挖過(guò)程引起了如下問(wèn)題：左幅未設(shè)擋墻的下邊坡坡面出現(xiàn)路基下沉滑移裂縫（圖1）；外側(cè)混凝土防撞護(hù)欄出現(xiàn)下錯(cuò)并外傾（圖2）；主車道和緊急停車帶路面出現(xiàn)開裂下沉；防撞護(hù)欄與路面脫開1～4 mm，護(hù)欄外傾；主車道與快速車道交界附近出現(xiàn)路面縱向裂縫。

圖1 547.5 m～585 m 段路面縱向裂縫

圖2 547.5 m 位置防撞護(hù)欄下錯(cuò)、外傾

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場(chǎng)地原始地貌單元為丘陵地貌，主體建筑場(chǎng)地經(jīng)回填并大致整平，其中I 地塊現(xiàn)狀為空地，西側(cè)即為高速公路。

2.2 地層巖性

本場(chǎng)地巖土層分為填土層及下臥石英片巖各風(fēng)化帶組成。 經(jīng)鉆探和位移觀測(cè)孔揭露，本次滑移面在填土層底部到I 地塊開挖邊界。 各巖土體的分布及其特征分述如下：（1）填土層。 厚度為2.1～32.4 m。成分主要為黏性土，夾少量碎、塊石及混凝土等，由建筑垃圾混合回填而成，硬雜質(zhì)含量約35%，碎石粒徑約4～10 cm，塊石粒徑約20～30 cm，碎、塊石母巖以石英片巖及砂巖為主，強(qiáng)～中等風(fēng)化。 回填時(shí)未經(jīng)系統(tǒng)分層壓實(shí)處理，新近回填，未完成自重固結(jié)，土質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)疏密不均。 （2）石英片巖各風(fēng)化帶。石英片巖從上到下風(fēng)化程度由全風(fēng)化—散體狀—碎塊狀—中分化風(fēng)化， 中風(fēng)化以上總厚度約為20.1 m，灰黃色，主要由長(zhǎng)石、石英、云母及暗色礦物組成，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞。 巖石堅(jiān)硬程度屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎， 巖體結(jié)構(gòu)類型為散體狀～碎塊狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V 類。土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1 所示。

表1 土層物理力學(xué)指標(biāo)

3 滑移成因分析

3.1 產(chǎn)生滑移的力學(xué)原因

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查，分析產(chǎn)生滑移的力學(xué)原因主要有：（1）欠固結(jié)部分土體，原本作為反壓護(hù)道，為主體路基提供下方反力支撐，故而臨近項(xiàng)目施工前該路段處于穩(wěn)定狀態(tài)；被挖除后，使得反壓護(hù)道連帶主體路基失去了平衡條件；（2）開挖后，下部土層暴露，水分析出蒸發(fā)，為反壓護(hù)道欠固結(jié)土體創(chuàng)造了一定的固結(jié)條件，產(chǎn)生了部分沉降；（3）開挖后遇上降水天氣，現(xiàn)場(chǎng)未采取防水措施，水滲入土層，造成土體強(qiáng)度惡化，c、φ 值降低，為出現(xiàn)滑動(dòng)面創(chuàng)造了條件。

3.2 產(chǎn)生滑移的其他原因

產(chǎn)生滑移的其他原因主要有：（1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查無(wú)法發(fā)現(xiàn)路基外側(cè)土體未經(jīng)系統(tǒng)分層壓實(shí)的情況，地質(zhì)勘查未能發(fā)現(xiàn)該部分土方未完成自重固結(jié)的情況；（2）I 地塊施工過(guò)程未對(duì)開挖暴露的路基邊坡進(jìn)行防雨覆蓋、臨時(shí)噴砼等保護(hù)措施，導(dǎo)致施工期間雨水滲入，對(duì)土體造成不利破壞；（3）各種客觀原因?qū)е滦陆üこ痰脑O(shè)計(jì)防護(hù)深度不足，地表注漿和全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿加固深度不足以保證路基穩(wěn)定。

4 處理方案

結(jié)合上述滑移成因分析，總體采用“抗滑樁+錨索+地表注漿”的處理方案。

4.1 鄰近I 地塊高速公路545 m～560 m 路基段處理方案

545 m～660 m 路基邊坡坡腳位置采用 “錨索+抗滑樁”的處理方案，如圖3、4 所示。 設(shè)29 根抗滑樁，樁徑d=1.8 m，樁長(zhǎng)24～26 m，樁頂設(shè)置冠梁，樁間距4 m， 抗滑樁樁底嵌入散體狀強(qiáng)風(fēng)化石英片巖不小于7 m，且樁底嵌入A 地塊建筑物底板底標(biāo)高不小于6 m；樁頂預(yù)采用6 束鋼絞線預(yù)應(yīng)力，鉆孔孔徑150 mm，錨索設(shè)計(jì)拉力350 kN，錨索在全風(fēng)化～砂土狀強(qiáng)風(fēng)化石英片巖錨固段長(zhǎng)度不小于12 m。

圖3 545 m～560 m 路基段處理方案立面圖

圖4 545 m～560 m 路基段處理方案典型橫斷面圖

4.2 路面處理方案

路面采用施打豎向鋼花管注漿的處理方案，處理措施如下：（1）545 m～590 m 段路面施打豎向鋼花管注漿加固。 鋼花管長(zhǎng)度6 m，間距1.5 m，梅花形布置。 在標(biāo)準(zhǔn)廠房?jī)?nèi)制作鋼花管，施工時(shí)先標(biāo)出孔位，鉆孔成型后，立即驗(yàn)孔、下管和注漿，注漿水灰比0.45～0.5 的純水泥漿。 嚴(yán)格封堵孔口、控制注漿壓力，以保證注漿質(zhì)量。 （2）535 m～600 m 段路面瀝青層（10 cm 厚）銑刨后，重新攤鋪瀝青混凝土面層（4.5 cm AC-16C+5.5 cm AC-20C）。

4.3 錨索施工方案

采用自由段無(wú)套管的預(yù)應(yīng)力筋， 二次注漿工藝，錨索施工的內(nèi)容包括材料準(zhǔn)備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結(jié)構(gòu)鋼筋制做安裝、錨索張拉鎖定、驗(yàn)收、封錨等8 個(gè)環(huán)節(jié)[1]。 復(fù)測(cè)邊坡，按設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)出錨索的位置，并編號(hào)。 在標(biāo)準(zhǔn)廠房?jī)?nèi)制作錨索，先進(jìn)行抗拔拉破壞試驗(yàn)。 安裝錨索前，應(yīng)檢驗(yàn)鉆孔深度、鉆孔傾角、錨索桿長(zhǎng)度。 錨孔鉆造完成后及時(shí)進(jìn)行錨筋體安裝和錨孔注漿，注漿水灰比為0.45～0.5的純水泥漿施工完畢后，進(jìn)行錨索驗(yàn)收試驗(yàn)和長(zhǎng)度檢驗(yàn)，最后進(jìn)行錨頭補(bǔ)漿和封錨。

4.4 抗滑樁施工方案

抗滑樁主要施工工序如下：（1）施工放樣；（2）跳槽施工抗滑樁，以減少坡體結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)破壞作用和影響；（3）吊裝鋼筋籠；（4）澆筑樁身。 重復(fù)工序（2）～（4）直至全部樁身澆筑完畢。 在樁身預(yù)埋直徑50 mm與樁長(zhǎng)等長(zhǎng)的聲波無(wú)損檢測(cè)管，用于樁身混凝土質(zhì)量檢測(cè)。 對(duì)于樁身完整性較差的，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。樁施工完成并經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行冠梁施工。 現(xiàn)場(chǎng)施工如圖5 所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)施工照片

4.5 處理方案質(zhì)量把控

施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵循以下質(zhì)量控制要點(diǎn)：（1）加固工程結(jié)構(gòu)放線，宜按設(shè)計(jì)樁號(hào)采用坡面拉線尺量結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量放線，嚴(yán)禁十字面板或框架梁結(jié)構(gòu)懸空；（2）錨孔鉆進(jìn)須采用無(wú)水干鉆，嚴(yán)禁帶水鉆進(jìn)；鉆孔速度應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故；（3）注漿考慮加入一定量的外加劑，錨固段遇土質(zhì)或砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖層且富水時(shí)應(yīng)采用二次高壓劈裂注漿法來(lái)提高地層錨固力；（4）在注漿漿體與臺(tái)座混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上后，進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)，錨索鎖定后48 h 內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉；（5）樁坑開挖揭露地層和水文情況如與設(shè)計(jì)存在差異或變化，應(yīng)進(jìn)行坑槽現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)，必要時(shí)調(diào)整變更設(shè)計(jì)或經(jīng)特殊處理以滿足設(shè)計(jì)要求。

5 邊坡穩(wěn)定計(jì)算及監(jiān)測(cè)結(jié)果

5.1 穩(wěn)定性計(jì)算

結(jié)合邊坡工程地質(zhì)情況及滑移成因， 邊坡破壞模式采用圓弧滑動(dòng)模型， 并用簡(jiǎn)化畢肖普法分別計(jì)算加固后工況、降雨飽和工況的穩(wěn)定性系數(shù)。 計(jì)算結(jié)果顯示，加固后工況的穩(wěn)定性系數(shù)為1.427（圖6）；降雨飽和工況的穩(wěn)定性系數(shù)為1.255（圖7），兩結(jié)果分別滿足規(guī)范[2]規(guī)定的不小于1.2 和1.1 的要求。結(jié)果表明邊坡處于穩(wěn)定，處理方案合理，起到良好的效果。

圖6 加固后工況最不利斷面計(jì)算結(jié)果

圖7 降雨飽和工況最不利斷面計(jì)算結(jié)果

5.2 邊坡監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)規(guī)范要求[3-4]，對(duì)坡頂（即高速公路路面）水平位移、垂直位移、地表裂縫和坡頂建筑物變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 （1）坡頂水平、垂直位移監(jiān)測(cè)。 在現(xiàn)場(chǎng)布置了3 個(gè)觀測(cè)孔位， 分別位于455 m 處護(hù)欄外側(cè)10 m （ZK1#監(jiān)測(cè)孔）、560 m 處護(hù)欄外側(cè)5 m（ZK2#監(jiān)測(cè)孔）和615 m 處護(hù)欄外側(cè)5 m（ZK3# 監(jiān)測(cè)孔），觀測(cè)孔中均未見地下水，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析。 以ZK2# 監(jiān)測(cè)孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，如圖8 所示，其深層水平位移最大值為27.6 mm，日均最大變化值為5 mm；垂直位移最大值為63.2 mm，日均最大變化值為8 mm。 （2）地表裂縫監(jiān)測(cè)。 選擇典型裂縫（裂縫）粘貼玻璃片并用裂縫尺定期測(cè)量固定點(diǎn)處寬度。以547.5 m～585 m 段路面縱向裂縫為例，該裂縫初始寬度為（處理前測(cè)量寬度）20 mm，在發(fā)現(xiàn)滑移的前3 d 發(fā)展迅速，最大測(cè)量值達(dá)到31 mm，后經(jīng)暫停施工、裂縫填塞、土袋反壓和封閉交通等應(yīng)急措施處理后趨于穩(wěn)定。 加固處理后，裂縫寬度僅變化0.05 mm，日均最大變化量為0.02 mm。（3）坡頂建筑物變形監(jiān)測(cè)。 路基加固處理施工后，在高速公路施工段落混凝土防撞護(hù)欄外緣每5 m 布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，采用0.5″高精度全站儀定期測(cè)量護(hù)欄變形情況。 監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形最大值僅為0.5 mm， 日均最大變化值為0.04 mm。 以上結(jié)果表明，該段路基邊坡經(jīng)加固施工處理后處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖8 代表性監(jiān)測(cè)孔（ZK2# 監(jiān)測(cè)孔）監(jiān)測(cè)位移曲線圖

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)邊坡滑移成因分析，提出采用“抗滑樁+錨索+地表注漿”加固方案，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)及處理后邊坡穩(wěn)定性計(jì)算， 表明邊坡處于穩(wěn)定，進(jìn)一步說(shuō)明筆者對(duì)滑移成因分析符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，及時(shí)阻止了變形發(fā)展，具有一定的合理性，處理方案達(dá)到了預(yù)期效果，方案合理且可行。

在今后臨近高速公路市政工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，為預(yù)防發(fā)生類似現(xiàn)象，結(jié)合本工程案例施工經(jīng)驗(yàn)，提出如下建議，以供參考：（1）高速公路管養(yǎng)單位要加強(qiáng)工作巡查， 可以借助現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，對(duì)臨近高速公路市政開發(fā)工程項(xiàng)目進(jìn)行高精度視頻監(jiān)測(cè)；（2）對(duì)待后建臨近高速公路市政工程項(xiàng)目，高速公路管養(yǎng)單位應(yīng)采取主動(dòng)上門服務(wù)的方式，掌握市政工程項(xiàng)目規(guī)劃方案、正在建設(shè)的市政工程項(xiàng)目施工紅線范圍及設(shè)計(jì)方案，如發(fā)現(xiàn)正在建設(shè)的市政工程項(xiàng)目施工紅線侵占高速公路紅線范圍，影響高速公路路基穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全，應(yīng)及時(shí)向項(xiàng)目業(yè)主單位提出履行涉路審批程序的要求；（3）臨近高速公路市政開發(fā)工程項(xiàng)目實(shí)施前，應(yīng)做好對(duì)臨近高速公路路基邊坡穩(wěn)定性影響的評(píng)估工作，同時(shí)在施工前應(yīng)做好邊坡防護(hù)措施；（4）相關(guān)部門應(yīng)建立案例庫(kù)，舉一反三，有針對(duì)性地制定應(yīng)急預(yù)案，以便類似現(xiàn)象發(fā)生后可以迅速處理。