宁绩高速公路K19+520～K19+660段右侧路基高边坡综合治理研究

2014-11-20杨勇

交通运输研究 2014年12期

杨勇

（安徽省高速公路控股集团有限公司，安徽合肥 230088）

1 工程概况

宁绩高速公路K19+520～K19+660段右侧路基边坡原最大设计高度为35m，五级挖方边坡，分级高度为8m，平台宽为2m。第一级坡率为1∶0.5，采用TBS植被防护；第二、三级坡率为1∶0.5，采用锚杆框架防护；第四级边坡坡率为1∶1.0，采用TBS植被防护；第五级边坡坡率为1∶1.5，采用液压喷播植草灌防护。在该边坡开挖至第四级时，由于山体陡峭且覆盖土层较厚，在连续降雨的作用下，导致如图1所示的边坡第一次滑塌，初步变更方案决定在清除滑塌体后继续施工。但由于征地手续、边坡调整等原因进展较慢，加之降雨影响，又多次出现崩塌、掉块，导致边坡高度陡增至60.25m，变为第六级边坡高度为20.25m的六级高边坡。

图1 边坡开挖滑塌后现状

2 边坡基本特征和稳定性分析

现场调查、原施工图设计钻孔资料和现场在第六级边坡上的探孔资料表明，构成边坡体的物质主要为上部厚度约4m残坡积粉质黏土（含碎石粘土），和下部厚度约7.8m的全风化粉砂质泥岩以及厚度约3.5m的全风化泥灰岩，以下为强风化泥灰岩。由于山体陡峭且上覆的粉质黏土以及全风化岩层抗剪强度较低，加上本区雨季时降雨集中，降雨强度大，降水不仅对边坡体加载，同时也降低了残积层和风化岩体的抗剪强度，使其抗滑性能变差，从而造成浅层和深层边坡体破坏。如图2所示，目前边坡存在两个较大的坡脚应力集中点和临空面，一个是第六级边坡的坡脚应力集中点和临空面，另一个为第一级边坡坡脚的应力集中点和临空面，因此这两个部分是潜在滑体最有可能的剪出部位，在分析本段边坡稳定性时，应考虑同时验算边坡体从第六级边坡坡脚处滑移剪出的可能性和整个边坡体沿第一级边坡坡脚滑移剪出的可能性，即第六级边坡的局部稳定性和整体边坡的稳定性。

3 高边坡治理方案

3.1 总体治理思路

（1）按现场实际实施的边坡坡率进行刷坡，若刷坡坡率因地质情况和表层浮土实际厚度的变化而产生坡率变化，应及时调整加固设计方案。

（2）对本段高边坡加固方案，应同时考虑第六级边坡的局部深层稳定性和整体边坡的整体稳定性。

图2 边坡滑塌后最高处断面图（单位：m）

依据稳定性和推力计算（最不利断面推力约为920kN/m）结果，因锚杆框架主要用于浅表层防滑，锚杆锚固力较小，且锚固深度不大（锚杆长度一般不超过15m，再增长已经难以提高锚固力，且注浆段易产生拉裂破坏），锚固段长度不足，因此需采用具有较大锚固力和锚固深度的预应力锚索加固解决深部变形稳定问题，以确保坡体稳定，使治理后的现边坡体的稳定安全系数在正常工况下大于等于1.2、在非正常工况下大于等于1.15，保证安全。

3.2 综合治理方案

（1）在已经刷坡完毕的第六级边坡上设置预应力锚索框架，以解决第六级边坡的局部深层稳定性问题。

竖肋、横梁的横断面为50cm×50cm，采用C25钢筋混凝土，现场分片浇筑，肋与梁节点处设置预应力锚索。单根锚索设计锚固力为450kN，锁定荷载为450kN，锚固长度为10m，且锚固段应位于强风化泥灰岩中，依据实际地质情况对锚索长度进行调整，以满足上述要求。锚索采用4束Φs15.2钢绞线制作，使用M40砂浆浇筑，锚索孔直径为150mm。每片框架中横梁上和竖肋上锚索间距均为3m，锚索长度为22～24m。第六级边坡每片锚索框架的横向长度为6m，竖向长度和锚索设置根数随坡面斜长进行调整，其锚索间距仍为3m（斜距）。

（2）在第二级边坡和第三级边坡上设置预应力锚索框架，以解决整体边坡稳定性问题。锚索设计和第六级边坡基本相同，但锚索长度为19～24m。

（3）根据实际地形地质情况，在部分较陡的第四级和第五级边坡设置框架锚杆，对上部可能剪出的边坡体进行锁脚，以防止坡脚应力集中。锚杆框架网格尺寸为2.5m×2.5m，采用全长黏结式锚杆，锚杆长15m，钻孔孔径Φ130mm，采用直径Φ32mm的HRB400热轧螺纹钢，俯角20°。

（4）锚杆镀锌网护坡（即TBS植被绿化护坡）。

第一级边坡为强风化泥灰岩，岩体节理裂隙发育，为了节省投资，采用锚杆镀锌网护坡，长锚杆长3m，短锚杆长2m。鉴于绿化在景观路面标实施，但目前岩体较破碎，建议对锚杆镀锌网部分提前实施，植草部分留在景观路面标实施。

（5）对其余第四级边坡和部分较缓的第五级边坡，采用常规液压喷播植草灌防护。

（6）按照原设计图纸设计平台沟、坡面流水槽以及截水沟等排水设施。

4 施工技术要求

由于前期勘察精度的限制及地质条件和灾害的复杂性，施工中应将锚索钻孔过程作为对滑坡进行再认识、再勘察的过程来进行。根据施工实际地质情况，在必要时提出反馈，以实现信息化施工，优化和提高高边坡治理工程的效果。高边坡治理工程的施工有其特殊性且技术难度较大，在施工中应注意加强施工质量管理和施工监理，编制详细的施工组织计划，以保证高边坡治理工程的顺利实施，达到高边坡治理工程预期效果。

4.1 总体施工顺序

总体施工安排为：对已进行刷坡的第六级边坡进行预应力锚索加固的施工→待第六级边坡预应力锚索施工完毕再开挖第五级边坡→锚杆框架施工→依次开挖第四级边坡→施工锚杆框架→开挖第三级边坡，预应力锚索框架施工→开挖第二级边坡，施工预应力锚索框架→开挖第一级边坡，锚杆镀锌网护坡施工。施工自上而下进行，削坡减载一级必须马上支护一级，支护完成后再开挖下一级。

4.2 施工方法及注意事项

4.2.1 刷坡开挖

按目前已经拟定和实施的各断面设计坡率、坡高及平台宽度，进行开挖、刷坡，保持坡面平顺整齐。

4.2.2 预应力锚索施工

（1）锚索框架施工分片进行，每片框架施工工序为：局部整理坡面→测放孔位→钻孔→清孔→锚索制安→注浆→挖槽→支模→绑扎钢筋→浇筑框架梁、肋→养护→张拉锁定→框架内植草。

（2）锚索设计荷载为450kN，锁定荷载为450kN。施工前必须按相应规范要求首先进行锚索拉拔试验（在类似地层中做3根锚索的拉拔试验）。在进行锚索拉拔试验中，若锚索锚固力达不到设计要求，应及时反馈，以便决定是否对设计进行调整，采用二次高压劈裂注浆的处理方式增大锚固力以达到设计要求。

（3）锚索框架施工前应对框架的肋及横梁底部的坡面进行局部整平，以利于框架的施工。

（4）锚索成孔禁止带水钻进，以确保锚索施工不恶化边坡岩体工程地质条件。钻进过程中应对每孔地层变化（岩粉情况）、进尺速度（钻速、钻压等）、地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，注浆24h后重新钻进。

（5）锚索成孔后孔径不得小于150mm。钻孔完成之后必须使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）清孔，将孔中岩粉全部清除孔外，以免残留岩粉降低水泥砂浆与孔壁岩体的黏结强度。

（6）锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线，直径φ=15.24mm，强度为1 860级。保证锚索顺直、无损伤、无死弯。

（7）由于锚固工程主体为地下隐蔽工程，且工程质量与施工技术密切相关，因此，应严格按照有关锚固工程施工与验收技术规范和质量检验评定标准进行施工，确保边坡稳定和结构安全。

5 动态设计

（1）高速公路高边坡防治应进行动态设计与信息化施工。考虑到高边坡的特性，高边坡治理工程应注意施工方法和顺序，避免引起新滑坡的发展。

（2）高边坡整治工程是个系统工程，由于不确定因素的大量存在、工程地质勘察工作量有限，使得部分问题不能完全查清，这会导致设计中存在不尽人意甚至有不合理的地方，这就要求在整治工程施工时，做好施工前复查（最好能够在施工前对边坡进行一段时间的监测，以便取得更准确的边坡设计计算参数）和施工中检测验证工作。在施工期间，施工单位应做好施工现场的地质编录工作，如与实际不符，应及时通知业主和设计单位，以便根据现场实际情况调整设计方案。

（3）在进行锚索拉拔试验中，若锚索锚固力达不到设计要求，应及时通知业主及设计单位，以便决定是否对设计进行调整，采用二次高压注浆的处理方式增大锚固力以达到设计要求。

（4）在施工期间，应及时分析高边坡监测资料，请设计人员到现场依据刷坡后的地形地质情况，判断边坡位移、变形的发展趋势和整治工程的效果，以便设计单位适时调整现在的高边坡整治工程设计和施工方案，保证工程施工安全和路基稳定。