斜撑梁在干线公路地质灾害中应用效果及机理分析

鲍晓军， 洪 勇

（安徽广播电视大学城市建设学院，安徽合肥 230001）

在自然条件恶劣，地形、地质条件复杂的地区修建公路时，特别是在有石质和散性土质边坡路堑阶段，在设计和施工方案选择中要综合考虑生态环境保护、水土保持及地质灾害等影响。而在特殊地质条件下，如石质边坡覆盖和包围散体土质时，应在设计过程中充分考虑边坡承载力，必要时要采取有效措施防止边坡滑塌［1－3］。在山区修建公路就尽可能减少大开大挖，形成高陡边坡。

交通部试点路段干线公路灾害防治工程沿线的边坡有几处是由于某些特定环境影响而产生的，如四川荥经县路线坍塌、云南广南县路线坍塌［4－9］。

交通部在全国范围内选择10个省实施干线公路灾害防治工程，安徽省是试点省份之一，S209（K47＋000～K97＋000）被选作公路灾害防治工程项目段。该段道路位于安徽省六安市金寨县境内，路线呈南北走向，路线起于面冲，经青山镇、姜河、蔡畈，止于燕子河镇，全长50 km，是通往天堂寨及响洪甸水库的一条重要旅游道路。

K95＋000～K95＋40段是一处较特殊的实施地段，石质和散性土质边坡紧靠公路一侧，另一侧是悬崖峭壁，两块大孤石相互独立，半悬于路基边坡上，非常危险，随时可能滚落和崩塌。

本文阐述了安徽省道S209公路灾害防治工程试点中K95＋000处孤石散土混合质边坡治理方法、设计与施工的特点。

1 设计方案

设计方案如图1所示，具体如下：

（1）清理坡面右侧孤石顶上浮土及危石、两侧翼的掉块等。两块孤石间的裂缝采用片石混凝土填塞，对孤石周边裂缝注浆封缝，填塞坡顶裂缝完善，坡面排水系统。

（2）半悬于边坡的两块孤石是整个山体的支撑顶点，不能采用爆破清除，因此对两块孤石要保持原样不能爆破清理，采用斜撑梁支撑固定方案：大孤石设置3根1.0 m×1.5 m斜梁，小孤石设置2根1.0 m×1.5 m斜梁。地基梁脚采用扩大基础2.0 m×2.0 m片石混凝土基础斜柱顶撑，上部采用Φ32锚固筋与孤石形成一个固定的刚体，孤石底部打设小导管注浆固结。

（3）对撑梁回填挂网客土喷播厚10 cm。

（4）坡脚设置挡土墙，挡墙内侧种植攀缘植物及乔灌木。坡顶裂缝填塞，设置生态截水沟。

图1 技术施工图

2 施工处理

2.1 施工地段环境处理

清理坡面右侧浮土及危石，对易掉块的石头全部采用人工清除。

对两块孤石间的裂缝采用灌浆处理，面层采用片石混凝土封闭，防止雨水渗入两块孤石基脚。

对裸露在外的两块大孤石基脚处打设Φ42×4小导管，小导管长4.5 m，间距50 cm，小导管布设梅花状孔眼，注浆采用M30水泥浆，注浆压力0.5～0.8 MPa，内插Φ25钢筋，对基脚处小导管及孤石基脚采用C30混凝土封缝。

2.2 斜撑梁施工

扩大基础。基坑开挖前，先测量放样定位并标注开挖线，在大孤石上标注支撑梁支顶位置；开挖到设计标高，采用片石混凝土灌注基础。

绑扎基础钢筋及支撑梁钢筋，同时架设底模及两侧模板，在支撑梁4个角位置各设置1根100×100×10的角钢，长与支撑梁同长，4根角钢间每隔2 m设一道横向加劲肋，焊接牢固；与大孤石接触处打设锚固孔，深不少于50 cm，插入Φ32锚固筋，采用砂浆锚固，并与支撑梁钢筋焊接牢固，符合桥梁钢筋绑扎焊接技术要求。

施工支撑梁钢筋混凝土，每施工一段装上一道顶模，防止混凝土振捣不密实。混凝土的坍落度要控制，水灰比1∶0.45，振捣要采用插入式振捣器配合平板式振捣器收光压实，严禁蜂窝麻面。每根支撑梁施工后要仔细检查施工质量及效果，注意每个环节的质量控制。混凝土施工结束后采用塑料薄膜包裹，外包4层雨花布养护。

回填土客土喷播。待所有支撑梁施工结束后，完善下部挡土墙，对挡土墙、支撑梁间回填碎石土，采用分层夯实确保回填土稳定；在支撑梁框格内挂设土工格栅网客土喷播厚10 cm，在挡墙背种植攀缘植物，间隔种植乔灌木。施作坡顶生态截水沟、边坡急流槽及坡脚排水沟，如图2所示。

图2 K95＋000～K95＋40处施工后效果

3 方案有限元模拟效果分析

PLAXIS是荷兰开发的岩土工程有限元软件，能够模拟复杂的工程地质条件，尤其适合于变形和稳定分析。本工程使用PLAXIS 2D模块进行模拟，材料特性来源于原位实验室数据，见表1所列，数值模拟结果如图3～图6所示。

表1 岩土力学参数

图3 总位移

图4 位移云图

图5 影响因子

从图3～图6可知，相对位移为34.2 mm，工程完成30 d后进行监测，大石顶部相对位移为42.3 mm，基本和数值模拟结果一致，可以接受该软件的分析结果。从图5可以看出，在大石后部及下部，斜撑梁整部，正应力作用明显大于剪应力。塑性区（图6中标识处）集中于大石后部及斜撑梁下部，所以对此两处土体应该进行加固。

图6 塑性点

4 结束语

斜撑梁在公路工程中应用广泛，在工程设计和施工过程中，引入有限元模拟，可以在一定程度上论证设计效果。S209工程灾害段的补救施工具有一定的特殊性，在PLAXIS软件模拟分析后，坍塌数值和施工后原位测量相差不大，误差可接受，可以很好支撑斜撑梁在本项目的有效应用。斜撑梁施工简单，造价合理，抗力效果明显，可以防止山区多雨季大石滚落、边坡滑塌的危险。

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