摩洛哥王国高速公路路堑边坡的治理施工

2013-10-16林国庆

资源环境与工程 2013年1期

林国庆

(武汉地质工程勘察院，湖北武汉 430051)

1 工程概况

2010年2月—9月，受单位委派本人参与了“摩洛哥王国丹吉尔公路—迈勒河港口高速公路PK21+800段和PK40+000段”路堑边坡防护治理项目施工(以下简称治理项目)。

摩洛哥丹吉尔—迈勒河港口高速公路PK21+800、PK40+000段位于摩洛哥丹吉尔北，距迈勒河港口约30 km。丹吉尔位于直布罗陀海峡的丹吉尔湾口，地处北纬 35.7°，西经 5.9°，距亚欧大陆仅 11 ～15 km，坐落在世界交通的十字路口。

治理项目建设单位为摩洛哥王国国家高速公路管理局。

2 工程地质条件

2.1 气象

该区域属亚热带地中海式气候，5—10月盛行东北风，10月—次年5月盛行西南风。年平均气温1月约12℃，7月约24℃。全年平均降雨量约500 mm。

2.2 边坡特征

PK21+800段边坡起止里程桩号K21+430—K21+800，东西走向，倾向南偏东，平面呈扇形分布，全长约370 m。坡面斜长31～97 m，整体高度约33 m，坡面面积为33 091 m2，一级放坡，为新近人工开挖路堑边坡。

PK40+000段边坡起止里程桩号K39+960—K40+580，东西走向，倾向南偏东，全长约620 m，坡面斜长约 25～95 m，整体高度约 35 m，坡面面积为47 992 m2，一级单向坡，为新近人工开挖路堑边坡。

PK21+800段、PK40+000段边坡岩体主要由泥岩、泥质页岩及泥质砂岩组成。

(1)泥岩:主要呈灰色、褐灰色，泥质结构，薄—中层状构造，主要由粘土矿物组成;表层风化较强烈，多呈碎片—碎块状，遇水易软化，镐可挖掘。近东西走向，倾北东，倾角较陡，褶皱较发育，全场均有分布，场地北东角局部缺失。

(2)泥质页岩:主要呈褐灰色、灰黑色，页片状构造，主要由粘土矿物组成;风化较强烈，多呈碎片状;以夹层形式分布于泥岩中。

(3)泥质砂岩:主要呈黄色、灰黄色，泥质砂状结构，中—厚层状构造，主要由长石、石英和少量粘土矿物组成;表层有风化现象，较破碎，局部夹方解石、石英条带，岩质较坚硬。主要分布于边坡上部和场区北东角。

边坡于2005年丹吉尔—迈勒河港口高速公路修建路堑施工时开挖形成，均呈一级单向放坡，现坡面经人工修整，坡比(大面)约1∶3。坡面现裸露，坡体有较多雨水冲刷沟槽，宽度 0.30 ～1.50 m，深度 0.30 ～1.00 m(见照片1)。

照片1 边坡治理冲刷沟槽状况Photo 1 Scour troughs of slope treatment

雨季时边坡坡脚有大量冲刷淤积物堆积，堆积宽度1～5 m，堆积高度0.20～2.0 m，严重影响到高速公路的正常运营(见照片2)。

照片2 路边排水沟淤积状况Photo 2 Deposition of drain

3 路堑边坡病害的成因机制分析

丹吉尔公路—迈勒河港口高速公路边坡目前已发生的主要病害为:坡面受降水冲刷形成较多切割较深的沟槽;局部坡面有小型浅层滑移、坍塌现象;高速公路边沟及行车道沟淤积大量滑移体影响高速公路正常运营。

治理项目路堑边坡均为单向斜坡，由人工开挖形成，边坡坡率1∶3～1∶3.4，边坡整体稳定性较好。单级路堑边坡高35 m左右，斜面斜长约90 m左右，边坡地层主要由泥岩、泥质页岩组成，间夹有泥质砂岩条带，边坡岩层产状210°∠35°，多倾向高速边沟，为斜交顺向坡。

公路路堑边坡开挖施工时剥离了表层覆盖层，使其直接暴露于地表，受风化作用和特殊气候影响强烈。摩洛哥4月—9月为旱季，10月—次年3月为雨季，旱季时泥岩、泥质页岩经暴晒极易失水后崩解成片状、贝壳状或块状;雨季时因长期降水和坡面无排水通道引起水体排泄不畅，造成雨水下渗，岩体长期受水浸泡，遇水易软化、风化、崩解，其强度大幅度降低。

当大气降雨形成地表水入渗至全、强风化岩体与中风化岩体分界面后，由高向低径流、运移，易形成潜在滑面，加之高速公路修建时对斜坡前部进行了切坡，形成了临空面，暴雨期间，坡体饱水，强度急剧降低，导致表层软化体在边坡中、下部滑移、堆积。

在持续降雨或强降雨期间，因坡体无防护措施和坡脚无支挡措施，泥岩、泥质页岩、泥质砂岩软硬间杂分布，坡面受流水冲刷作用影响易沿较软的泥岩、泥质页岩冲刷出沟槽，岩土体被搬运至高速公路边沟淤积并堵塞行车道，造成高速公路路堑边坡病害的发生。

4 主要治理措施

治理项目两侧部分坡体侵蚀严重，坡体侵蚀的位置开始有下滑的趋势。摩洛哥国家高速公路局对此进行治理，利用拱孔保护路堑边坡。

4.1 施工图设计方案

清理整平坡面，开挖沟槽，施工拱孔骨架，减缓水流速度，减少坡面暴露面积，保护坡体。

4.2 治理措施

边坡修整+混凝土拱形格构 +浆砌石衬砌 +排水。

4.3 主要设计参数与技术要求

(1)支撑地块准备:清理掉所有在地表可能对人造成伤害的物体(树枝、带有尖利菱角的各种质地的石子、坚硬的废弃物以及易坍塌的岩土体)→平整地表→用同样的材料填平沟壑→所有其他附属施工。平面尺寸允许误差±20 mm，高程允许误差±20 mm。

(2)混凝土拱形格构:设计混凝土强度≥20 MPa，截面尺寸为0.30 m ×0.60 m，梁主筋为8Φ10，箍筋为Φ10@250 mm，混凝土保护层厚度为35 mm。

(3)浆砌石衬砌:纵梁宽800 mm，厚200 mm;横梁及拱形梁部分宽1 000 mm，厚200 mm;砂浆强度等级不低于M7.5 MPa，片石强度等级为MU30 MPa。

(4)垫层混凝土:浆砌片石及混凝土格构梁下均设B5(即国内 C10级别)混凝土垫层，垫层厚度50 mm，中间设T6钢筋网片。

(5)钢筋网片:网筋布置为T6@100 mm，为直径6 mm螺纹钢筋，纵、横向间距100 mm，厂家定制、机器自动焊接。(不同于国内网片筋用光圆6钢筋)

施工设计图纸见图1～图5，单位为m[1]。

5 施工实施情况

5.1 主要施工顺序

测量定位→支撑地块准备→基槽开挖→垫层混凝土浇筑→浆砌片石→混凝土梁模板制安→梁钢筋安装→梁混凝土浇筑→压边素混凝土浇筑→拱内土方平整→场地整理→竣工验收。

5.2 主要施工方法

(1)测量定位:由ADM(高速公路监理部)提供控制点，项目部复核后，采用TOPCAN全站仪进行纵、横轴线中心测放;拱形部分从圆心点用钢尺放弧线。

(2)支撑地块准备:主要采用CAT推土机自上而下平整，清理掉所有在地表可能对人造成伤害的物体(树枝、带有尖利菱角的各种质地的石子、坚硬的废弃物以及易坍塌的岩土体)→平整地表→用同样的材料填平沟壑→所有其他附属施工。

图1 结构平面设计图Fig.1 Plane design drawing of structure

图2 A—A剖面图Fig.2 Profile of A—A

图3 C—C剖面图Fig.3 Profile of C—C

(3)作为地块整平的补充:在监理、施工方共同选定部位采用人工开挖、斗车转运软土、弃土;修补部分采用B5素混凝土填补。

(4)混凝土工程:基槽采用液压挖掘机沿基槽开挖线开挖25 cm，然后采用人工开挖至设计标高;采用人工溜槽和商品混凝土浇筑垫层，然后砌筑片石和浇筑拱形梁。

(5)模板工程:当地购买50 mm×200 mm×3 000 mm板材作直模板，定制50 mm×2 280 mm弧形板拼装拱形模板[2](见照片3)。

(6)钢筋网片:在摩洛哥主要经济都市卡萨布兰卡钢筋加工厂定制T6钢筋网片。

图4 D—D剖面图Fig.4 Profile of D—D

图5 H—H剖面图Fig.5 Profile of H—H

(7)钢筋工程:由卡萨布兰卡购买T10钢筋，定长12 m/根，现场加工制作。

(8)压边素混凝土:采用人工现场拌合，边支拱形模板边浇筑(见照片4)。

(9)场地清理:采用人工配合JCB和载重汽车进行材料收整和渣土外运。

照片3 混凝土格构模板制作安装Photo 3 Manufacture and installation of lattice formwork of concrete

照片4 混凝土格构梁浇筑Photo 4 Pouring of lattice beam of concrete

5.3 制约施工的主要难点

(1)边坡均为一级单向坡，坡面斜长97 m，紧临高速公路，施工材料坡间转运困难。为加快施工进度，在PK21+800工段由坡体中上部用纺织袋装土砌筑出一条宽4.5 m的临时通道，解决了材料转运问题。PK40因坡顶有通道，材料由坡顶、坡脚分别向坡体中部运输。施工过程中材料二次转运耗费了大量人力和财力。

(2)混凝土弧形拱弧半径为12.50 m，设计尺寸过大，导致模板周转速度过慢，流水施工节奏过长，增大了施工投入。

6 治理工程效果

本治理工程主体施工浆砌石和混凝土拱形梁于2010年8月中旬完成，压边素混凝土于9月15日完成。

浆砌石和混凝土拱型格构的完成，不仅为坡面雨季大气降水提供了系统的排水通道，减少了大气降水对坡体的直接冲刷，降低了排水沟中动水势能;混凝土拱形梁和浆砌石还与高速公路形成了一个自上而下完整的弹性支护体系，提高了边坡整体稳定性(见照片5、照片6)。

施工期间，拱形骨架支护体系经历了7、8、9月份多次暴雨的冲刷，最大降雨持续时间为7 d，单日最大降水量为50 mm。监测结果表明，坡面无明显变形和位移，坡面滑移和边沟淤积未再次发生，坡顶、坡体及坡脚排水通畅无积水滞留，高速公路运营正常。该项目成功实施，改变了摩洛哥以土工布+碎石护面、石笼护坡为主的边坡防治方法，为摩洛哥类似公路边坡的治理工程设计提供了成功的范例。