山區(qū)高速公路高邊坡施工技術(shù)與工程控制方法探究

高 文，周云華

（1.煙臺(tái)市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 煙臺(tái) 264001；2.廣東灣區(qū)交通建設(shè)投資有限公司，廣東 廣州 511462）

1 引言

山區(qū)高速公路建設(shè)是我國西部地區(qū)扶貧攻堅(jiān)的一個(gè)重要民生工程，也是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)重大政治任務(wù)。然而，山區(qū)高速公路建設(shè)中，通常都會(huì)遇到高邊坡工程，且施工規(guī)模巨大，對(duì)于工程施工建設(shè)質(zhì)量和安全影響巨大，已成為山區(qū)高速公路建設(shè)重要的施工質(zhì)量管控任務(wù)重點(diǎn)之一。劉柏以寨頭互通區(qū)高速公路路基施工為例，開展了山區(qū)高速公路的施工難點(diǎn)分析。姚偉等結(jié)合豫西某山區(qū)高速公路巖質(zhì)路塹高邊坡施工實(shí)例，進(jìn)行邊坡施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施研究。葉咸等以云南某高速公路邊坡為例，演繹邊坡施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的詳細(xì)過程，模擬分析了邊坡穩(wěn)定性。黃永生以重慶石忠高速公路水溪工點(diǎn)邊坡病害處治工程為例，介紹了重慶山區(qū)高速公路病害處治工程施工技術(shù)。張登宇以重慶九龍坡至永川高速公路施工為例，探討如何對(duì)高邊坡風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行有效防控。為此，文章依托云南省大永高速公路K59+135～K59+500 高邊坡工程為例，探討與分析了山區(qū)高速公路高邊坡施工關(guān)鍵技術(shù)與有效控制方法。

2 工程概況

高橋至黃華段是大關(guān)至永善高速公路的不可或缺的一部分，橫跨云南省東北部昭通市地處滇川交界地帶。該高速公路的主要作用是將各省市聯(lián)系起來，成為一個(gè)重要的交通紐帶，是全國高速公路網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有效加強(qiáng)了整個(gè)國家高速公路網(wǎng)絡(luò)的密度和完整性。在該高速公路的K59+135 至K59+500 右側(cè)段，采用了臺(tái)階式放坡設(shè)計(jì)，其中每個(gè)臺(tái)階的高度為10 m，平臺(tái)寬度為2 m。邊坡分為最高為4 級(jí)，坡度為1 ∶1，而邊坡的防護(hù)加固措施主要采用了“錨桿框格梁+錨索框格梁”的方案。具體示意如圖1所展示。

圖1 高邊坡斷面形式

大挖方段地面高程介于726～762 m 之間，相對(duì)高差約36 m。縱向地形坡度10°～15°，橫向坡度10°～20°，邊坡上部土質(zhì)為碎石土，厚10～15 m；下部巖質(zhì)為灰?guī)r與泥灰?guī)r，巖層順傾。深挖路段位于擬建路線永善縣黃華鎮(zhèn)附近，起點(diǎn)里程K59+570，止點(diǎn)里程DK0+270。大挖方段地面高程介于735～780 m 之間，相對(duì)高差約45 m。該段地勢(shì)陡峻，縱橫向坡度均平緩，縱向坡度3°～15°，橫向坡度5°～15°，覆蓋層為殘坡積紅粘土、角礫及碎石土，厚1.0～15 m。

3 高邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 計(jì)算分析方法

在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算中，常用的方法包括傳遞系數(shù)法和一些嚴(yán)格的剛體極限平衡方法，例如Janbu 法、Bishop 法和Morgensten&Price 法。這些方法在分析滑坡的穩(wěn)定性時(shí)，通過考慮土體的力學(xué)特性和地形因素，為工程提供了重要的參考依據(jù)。

值得注意的是，不平衡推力傳遞法和嚴(yán)格的剛體極限平衡方法在計(jì)算中存在一定的差異。然而，在滑坡推力計(jì)算或滑坡穩(wěn)定性預(yù)測方面，它們的結(jié)果基本上是一致的，表明這兩種方法在一定程度上可以相互驗(yàn)證，提高了計(jì)算的可信度。

具體到本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，選擇了Geo-Slope中的Slope/W 軟件包，采用了Morgensten&Price法。這一選擇不僅考慮了軟件工具的便捷性，同時(shí)也符合規(guī)范《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）的要求，以確保計(jì)算結(jié)果中的滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)（FS）大于1.35。這一標(biāo)準(zhǔn)是為了保證工程在不同情況下都具備足夠的穩(wěn)定性，從而降低滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，特別選取了斷面JK0+860，這進(jìn)一步細(xì)化了分析范圍，使得計(jì)算更加精準(zhǔn)和貼近實(shí)際工程情況，計(jì)算結(jié)果如表1 和表2。

表1 滑坡穩(wěn)定程度分析計(jì)算成果一覽表

表2 滑坡計(jì)算參數(shù)取值

3.2 控制方法

圖2 給出了不同荷載因素作用下邊坡滑移趨勢(shì)圖。由圖可知，不同安全系數(shù)因素下，隨著外荷載作用增大，邊坡滑移趨勢(shì)明顯增加。因此，在工程建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)采取有效措施加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，防治由于工程建設(shè)產(chǎn)生的外加荷載增加，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)滑塌。

圖2 高邊坡滑移趨勢(shì)圖

為確保高邊坡的穩(wěn)定性，工程建設(shè)過程中采取以下控制方法。

（1）在擋墻墻趾內(nèi)側(cè)緊貼地表設(shè)置了一排2×2.5 m 的抗滑樁，具有5 m 的樁間距，采用C30混凝土作為抗滑樁的樁身材料。其中，抗滑樁采用矩形截面，截面尺寸2 m×2.5 m，樁中到中間距5 m，內(nèi)力和變形計(jì)算采用懸臂樁m 法。樁身材料采用C30鋼筋混凝土。在考慮樁底邊界條件時(shí)，采用鉸接端的考慮方式。地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m 被設(shè)定為40 MN/m4，并且在土壓力計(jì)算中充分考慮了樁前的剩余抗滑力。計(jì)算過程中，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)被設(shè)定為1.0，永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)則為1.30。特別地，抗滑樁的樁身按照受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了處理，以巖土分界面為抗滑樁嵌固段起點(diǎn)，考慮巖層為順層坡，傾角約為15°，無效嵌固段約為1.5 m。

（2）抗滑樁墻頂標(biāo)高距擋墻頂部2 m，并與擋墻整體澆注，有利于形成更密實(shí)的整體，提高了二者結(jié)構(gòu)的整體性。

（3）嵌巖型抗滑樁是一種重要的抗滑結(jié)構(gòu)形式。這類抗滑樁因其嵌入地層而具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。其入巖深度要求不低于7 m，鉆孔過程中應(yīng)及時(shí)記錄巖土層變化，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符時(shí)及時(shí)報(bào)告設(shè)計(jì)單位，以便修正設(shè)計(jì)。

（4）樁頭錨索：為加強(qiáng)抗滑樁工作的協(xié)調(diào)性，在抗滑樁樁頭增設(shè)3 孔6 束預(yù)應(yīng)力錨索，鎖定張拉力為500 kN。

（5）場坪縱向裂縫采用翻挖回填碾壓密實(shí)或注漿處治。

此外，對(duì)于高邊坡施工臨時(shí)應(yīng)急控制，還可以采用增加以下措施。

（1）為增強(qiáng)擋土墻的穩(wěn)定及保護(hù)作用，從坡腳處開始，沿坡高1.5 m 的范圍內(nèi)，對(duì)擋土墻進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)計(jì)。即按5 m 布置1 孔6 束錨索縱桁，每5 m布置1 孔6 束。擬利用錨索體系增強(qiáng)擋土墻抗滑能力，改善其在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的穩(wěn)定性。

（2）錨桿的張拉力為500 kN，傾斜角度30°。既保證錨桿的錨固強(qiáng)度，又考慮地質(zhì)條件，從而保證錨索體系建成后能達(dá)到最好的穩(wěn)定性。另外，對(duì)錨桿長度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使其在加固地層10 m 以上的深度范圍內(nèi)，使整個(gè)工程更加安全。

（3）在護(hù)腳墻和路肩墻的基礎(chǔ)和中間部位，設(shè)有兩排Φ110 mm 的仰斜孔。泄水孔呈5°，長25 m，間隔5 m，呈梅花形排列。使其通過合理的排水措施，減少對(duì)擋土墻的沖刷，使擋土墻周邊基礎(chǔ)保持穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在山區(qū)高速公路建設(shè)中，高邊坡工程不可避免地成為一項(xiàng)技術(shù)難題，其高效施工和變形控制方式成為施工領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。文章以大永高速公路K59+135～K59+500 右側(cè)段高邊坡工程為實(shí)例，深入闡述了高邊坡施工的關(guān)鍵技術(shù)和有效控制方法，旨在為類似山區(qū)高速公路高邊坡工程的設(shè)計(jì)與施工提供有益的參考。

通過對(duì)高邊坡施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)總結(jié)，為解決類似工程中的技術(shù)問題提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際施工中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)施工過程中的錨桿、錨索框格梁的科學(xué)應(yīng)用，以及注漿等關(guān)鍵步驟的合理實(shí)施。這不僅對(duì)提高施工效率、保障工程安全具有積極意義，更為未來類似工程的技術(shù)改進(jìn)提供了深刻的借鑒。未來在山區(qū)高速公路建設(shè)中，可以根據(jù)本研究的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體工程條件，更科學(xué)地選擇和應(yīng)用相應(yīng)的施工技術(shù)，從而確保高邊坡工程的可持續(xù)發(fā)展和安全施工。