一種路塹邊坡局部失穩(wěn)處理技術(shù)研究

陳明秋

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430014）

0 引言

我國(guó)南方的地形地貌以丘陵為主，受雨季的影響，丘陵地帶的土質(zhì)多呈現(xiàn)出軟弱易沉的特點(diǎn)。高速公路建設(shè)為了減少占用農(nóng)田，多依山而建，不可避免地會(huì)穿越丘陵地帶。因此，所在區(qū)域的道路路基會(huì)出現(xiàn)多種不同情況、不同程度的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。路塹邊坡失穩(wěn)對(duì)道路施工質(zhì)量的影響至關(guān)重要，克服失穩(wěn)的問(wèn)題對(duì)道路的使用安全和壽命具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

湖南省靖州至黎平高速公路第三合同段起于靖州縣平茶鎮(zhèn)東部，起點(diǎn)樁號(hào)為K41+085.450，終點(diǎn)位于湘黔界界牌，終點(diǎn)樁號(hào)為K56+967.471，與貴州省規(guī)劃高速公路相接，路線全長(zhǎng)為15.882km。

項(xiàng)目穿越較多丘陵地區(qū)，部分土質(zhì)邊坡垂直挖方高度超過(guò)20m 或巖質(zhì)邊坡垂直挖方高度超過(guò)30m。邊坡深挖地段屬低山、丘陵山坡中、下部位置，山坡自然邊坡的坡度為35～45°，坡頂、坡腳高差較大，受構(gòu)造影響巖體破碎，地形較完整，路塹東西側(cè)沖溝發(fā)育。區(qū)域構(gòu)造接近平行在線路右側(cè)河谷中通過(guò)，坡體巖體破碎，影響坡體的穩(wěn)定性。路塹邊坡表層被覆蓋層覆蓋，未見(jiàn)基巖露頭，在坡腳溪流邊測(cè)得板巖節(jié)理發(fā)育，其中，產(chǎn)狀為40°～50°∠65°～70°，板巖的板理產(chǎn)狀為350°∠70°～80°。

一、二、三級(jí)邊坡設(shè)計(jì)主要采用錨桿框架梁鍍鋅鐵絲網(wǎng)植草防護(hù)、錨索框架梁鍍鋅鐵絲網(wǎng)植草防護(hù)，其他邊坡主要采用骨架鍍鋅鐵絲網(wǎng)護(hù)坡、TBS 植物護(hù)坡等形式護(hù)坡。K53+432—K53+578 段左側(cè)邊坡設(shè)計(jì)為五級(jí)深挖路塹邊坡，邊坡長(zhǎng)度146m，最大高度43.1m。一級(jí)至二級(jí)邊坡坡率為1∶0.75，采用的防護(hù)形式為錨索框架梁＋TBS 防護(hù)；三級(jí)至五級(jí)邊坡坡率為1∶1.00，采用的防護(hù)形式為拱形骨架+鍍鋅鐵絲網(wǎng)護(hù)坡[1]。

2 邊坡失穩(wěn)狀況

2021 年8 月，項(xiàng)目依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成K53+432—K53+578 段路塹邊坡第三級(jí)至第五級(jí)施工。到了9月，在第二級(jí)邊坡錨索框架梁的錨索注漿施工完成和第一級(jí)邊坡開(kāi)挖完成后，突遇暴雨，發(fā)現(xiàn)一級(jí)及二級(jí)邊坡中下部坡體局部發(fā)生下滑錯(cuò)動(dòng)跡象，滑坡性質(zhì)為光質(zhì)滑坡，巖質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化板巖，巖體風(fēng)化程度不均一。現(xiàn)場(chǎng)失穩(wěn)的狀況如圖1 所示。

圖1 失穩(wěn)邊坡

3 失穩(wěn)方案選擇

3.1 失穩(wěn)原因分析

常見(jiàn)邊坡垮塌處理方式為放緩坡率、加強(qiáng)原有防護(hù)形式、設(shè)置抗滑樁等。項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘資料，顯示誘發(fā)滑坡的主要原因?yàn)槁穳q開(kāi)挖形成陡坡，坡體內(nèi)存在一組構(gòu)造節(jié)理，傾向與坡向一致，傾角約為53°，間距1～4.5m，結(jié)構(gòu)面較光滑平直，斜坡坡腳局部巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖性較脆，在弱裂隙水侵蝕作用下使強(qiáng)風(fēng)化板巖巖質(zhì)變軟，減弱上下支撐力，使坡體巖體產(chǎn)生向下滑動(dòng)。

該滑坡形式寬度為45～50m，滑體厚約4.5m，斜長(zhǎng)約17m，第二級(jí)斜坡上段即滑體后壁出露強(qiáng)風(fēng)化巖體，穩(wěn)定性相對(duì)較穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)松散裂隙。

3.2 處理方案比選

3.2.1 放緩邊坡

采用重新刷坡，清除表面滑動(dòng)土，放緩坡率進(jìn)行處理，同時(shí)加強(qiáng)骨架圬工防護(hù)形式，以保持邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通過(guò)在骨架結(jié)構(gòu)中植草或植樹(shù)等方式，對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)加固處理。若采用邊坡放緩的施工方法，工程量大且上級(jí)邊坡骨架防護(hù)已施工完成，重新刷坡需破除已完工骨架結(jié)構(gòu)，成本高、工期長(zhǎng)，或可引起上級(jí)邊坡失穩(wěn)[2]。

3.2.2 設(shè)置抗滑樁

在邊坡坡腳設(shè)置單排抗滑樁，隔樁跳打，分節(jié)澆筑樁身。施工完成后，清除部分失穩(wěn)土體，重新回填石灰土等強(qiáng)度較好的材料，再按設(shè)計(jì)施作邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)。若采用抗滑樁的施工方法，需施工隊(duì)伍重新進(jìn)場(chǎng)，并配套設(shè)備，投入成本較大，經(jīng)濟(jì)性不高，且施工周期較長(zhǎng)。

3.2.3 填充片石混凝土

清除失穩(wěn)部分松散土體，全部回填充片石混凝土進(jìn)行處置。若采用填充片石混凝土的施工方法需先挖除反壓土體，并對(duì)垮塌邊坡進(jìn)行掏空、清除懸浮土石等處理，邊坡突然卸載，可能產(chǎn)生二次失穩(wěn)，出現(xiàn)大面積垮塌，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

3.2.4 錨桿掛網(wǎng)噴漿法

仿照隧道施工超前注漿開(kāi)挖工藝，對(duì)垮塌部分采取滿噴混凝土封面處理，打設(shè)注漿小導(dǎo)管，注漿充盈至滑動(dòng)土塊固結(jié)成整體，施作坡面防護(hù)。

3.3 方案選擇

發(fā)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)第一時(shí)間采取完善邊坡臨時(shí)排水設(shè)施、坡體表面采用彩條布封閉封水、坡腳反壓護(hù)坡等相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行處理，歷經(jīng)4 個(gè)多月，該邊坡第二級(jí)以上巖體較穩(wěn)定，趨于滑坡外圍斜坡巖體穩(wěn)定性較好。結(jié)合地質(zhì)及施工現(xiàn)狀，采用錨桿掛網(wǎng)噴漿法處理局部失穩(wěn)邊坡，利用錨桿與巖體間摩擦力將滑動(dòng)體整體綁縛在穩(wěn)定邊坡上，以達(dá)到整體穩(wěn)定平衡。此法施工安全風(fēng)險(xiǎn)低、節(jié)約成本、工期短且施工質(zhì)量可控。

4 工藝流程與施工方法

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備—反壓護(hù)坡—坡面封閉—注漿小導(dǎo)管制安—注漿—安裝PVC 管泄水孔—施作錨索框架梁。

4.2 反壓護(hù)坡

一是為防止垮塌進(jìn)一步的發(fā)展擴(kuò)大而引起邊坡大面積失穩(wěn)，二是為邊坡處理提供施工平臺(tái)，對(duì)邊坡采用碎石土填補(bǔ)空腔并堆積成與原邊坡坡率1∶1，且堆積碎石土形成的坡腳線比原坡腳線的寬度不少于6m 的措施反壓，填土坡頂設(shè)置寬度不小于4m 的施工平臺(tái)，以維持短期的力學(xué)平衡（見(jiàn)圖2）。

圖2 反壓護(hù)坡

4.3 坡面封閉

4.3.1 鋼筋網(wǎng)片制安

鋼筋網(wǎng)片采用HPB300φ6 鋼筋制作，網(wǎng)格尺寸20cm×20cm，失穩(wěn)坡面滿鋪，鋼筋網(wǎng)在初噴2cm 厚混凝土后設(shè)置，用φ10 鋼筋錨固在坡面上。

4.3.2 坡面滿噴混凝土

參照隧道初期支護(hù)濕噴法施工，對(duì)該處垮塌坡面進(jìn)行滿噴混凝土封閉坡面，隔絕坡表水，防止沿坡面裂隙繼續(xù)下滲，進(jìn)一步對(duì)坡體的整體穩(wěn)定性造成破壞。噴射時(shí)，噴頭與坡面保持垂直，控制噴射距離在0.6～1.2m，保證混凝土的附著強(qiáng)度，噴射分初噴、復(fù)噴兩次進(jìn)行。噴射完成后，覆蓋土工布養(yǎng)生至混凝土強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期要求（見(jiàn)圖3）。

圖3 坡面混凝土封閉

4.4 注漿小導(dǎo)管制安

4.4.1 注漿小導(dǎo)管制作

注漿小導(dǎo)管采用42mm×4mm×5000mm 無(wú)縫鋼管制，前端呈尖錐狀，尾部焊上φ6 加勁箍，管壁四周按20cm 間距梅花形、鉆設(shè)8mm 壓漿孔，管端預(yù)留50cm止?jié){段不設(shè)置壓漿孔（見(jiàn)圖4）。

圖4 注漿小導(dǎo)管制作示意圖

4.4.2 注漿小導(dǎo)管定位

管位橫縱間距為2.5m×2.5m，按梅花形布設(shè)。注漿小導(dǎo)管孔位采用步履式潛孔鉆機(jī)臺(tái)車施工，孔道垂直于坡面，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度5m 后，采用不立即停鉆，穩(wěn)鉆1～2min 的措施，防止孔底尖滅。

4.4.3 注漿小導(dǎo)管安裝

注漿小導(dǎo)管安裝采用人工緩慢放入已鉆設(shè)完成的孔，用鋼尺量測(cè)孔外露出的導(dǎo)管長(zhǎng)度，計(jì)算孔內(nèi)錨桿長(zhǎng)度，安裝精度誤差控制在±50mm 范圍內(nèi)，同時(shí)確保管道長(zhǎng)度[3]。

4.5 注漿

注漿液為42.5 號(hào)硅酸鹽水泥凈漿，采用攪拌機(jī)拌制，水灰比0.5，水泥漿液既要有一定的稠度又有足夠的流動(dòng)性。注漿時(shí)，將注漿管與注漿小導(dǎo)管管口連接，水泥漿由注漿機(jī)經(jīng)注漿管進(jìn)入注漿小導(dǎo)管，再經(jīng)小導(dǎo)管壁周孔口灌入整個(gè)回填空腔的土體，充盈整個(gè)滑動(dòng)土體之間的空隙裂縫。注漿至小導(dǎo)管與坡面四周的縫隙溢出水泥漿，然后持續(xù)穩(wěn)壓3min 為止[4]。

4.6 錨索框架施作

其一，人工從上往下清除坡面雜物和注漿固結(jié)的塊體，鑿掉小塊松動(dòng)，達(dá)到施工面平整；其二，按設(shè)計(jì)立面圖要求在錨索施工范圍內(nèi)利用全站儀施放孔位；其三，利用步履式潛孔鉆機(jī)臺(tái)車干鉆施工孔位，用空壓機(jī)清理孔道后，安裝鋼絞線錨索并注漿；其四，坡面刻槽，鋼筋模板安裝，澆筑框架梁混凝土；其五，養(yǎng)護(hù)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，利用配套標(biāo)定的張拉設(shè)備進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索的張拉。

5 監(jiān)控量測(cè)情況

該邊坡于2021 年6 月施工開(kāi)挖，隨著施工進(jìn)度，對(duì)邊坡逐級(jí)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，于2021 年10 月基本成型，選取布設(shè)在垮塌位置附近處的W14-HC1、W14-HC5、W14-HC12 觀測(cè)點(diǎn)。截取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析可知，該邊坡水平、豎向位移存在突變現(xiàn)象，經(jīng)處理后，水平、豎向位移量未明顯變化，邊坡基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)（見(jiàn)圖5、圖6）。

圖5 監(jiān)測(cè)時(shí)間—水平位移累計(jì)值變化曲線

圖6 監(jiān)測(cè)時(shí)間—豎向位移累計(jì)值變化曲線

6 結(jié)語(yǔ)

錨桿掛網(wǎng)噴漿法施工技術(shù)在靖黎高速公路第三合同段K53+432—K53+578 段路塹邊坡局部失穩(wěn)處理中得到有效應(yīng)用，達(dá)到如下效果：其一，局部失穩(wěn)路塹邊坡坡面處理完成后未出現(xiàn)裂縫，無(wú)滑動(dòng)的跡象，監(jiān)控量測(cè)單位監(jiān)測(cè)坡面水平、豎向深層位移數(shù)據(jù)正常，邊坡穩(wěn)定；其二，采用錨桿掛網(wǎng)噴漿法施工工藝對(duì)垮塌邊坡進(jìn)行處理，節(jié)約了紅線用地、縮短了施工工期、減少了施工成本的支出，較放緩邊坡、設(shè)置抗滑樁、填充片石混凝土等處理方式具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；其三，由隧道超前支護(hù)施工借鑒演變而來(lái)的錨桿掛網(wǎng)噴漿法，在邊坡垮塌處理方面為較新穎的一種施工方法，原理簡(jiǎn)單、操作方便，施工技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)豐富，施工質(zhì)量可控可靠。