黏土路基高边坡塌方处理的方案选择与施工

许寅

摘要：本文以资兴高速公路K43+235～K43+425黏土路基高边坡塌方处理为例，介绍了黏土路基高边坡塌方处理中临时支护措施、排水措施、安全保障等方案的选择及具体施工方法、措施。

Abstract： Taking the collapse treatment of the high slope of the K43+235～K43+425 clay subgrade of Ziyuan-Xing'an Expressway as an example， this paper introduces the selection of temporary support measures， drainage measures， safety and security measures in the treatment of landslide of high slope of clay subgrade， as well as the concrete construction methods and measures.

關键词：黏土；边坡滑塌；边坡排水层；水平排水层；纵横向盲沟

Key words： clay；slope collapse；slope drainage layer；horizontal drainage layer；longitudinal and transverse blind ditch

中图分类号：TU94+3.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0105-05

1 工程概况

广西资源（梅溪）至兴安高速公路北起桂林市资源县梅溪乡湘桂交界的滑溪村蚂蝗冲，南止桂林市兴安县严关镇塘堡村接泉南高速公路，主线全长83公里。K43+235～K43+425段线路处于资江河谷区，地貌上主要显示为山间盆地，地面高程一般在390～540m，地形较为平坦。地层主要以第四系坡洪积角砾土为主，颗粒混杂，具有坡洪积为特征的倾斜交错层理和交错分布下伏基岩为强风化砂岩。原设计右侧为一般挖方路基，设计为3级边坡，边坡最大高度23.9m，三级边坡坡率均为1：1.25，均采用拱型骨架防护（挖方）。堑顶K43+362及K43+345有两处50kV高压铁塔。该段边坡施工以来，多次遭遇降雨，初次仅为小规模的边坡滑塌。2017年6月下旬至7月初，资源县遭遇50年来第二大的连续强降雨，该边坡由最初的小规模溜塌发展成为整个边坡的破坏。其特点表现为：降水引起多层次小规模牵引式溜塌。为保证资兴高速公路按期开通，需在3个月内完成此滑塌的整治工作。

2 滑塌原因

地表水下渗为主要原因：坡面长期裸露，大量降水破坏原有边坡土质结构，且坡体内存水无快速排泄途径，致使坡体含水量增大，造成坡体沿富水的地层下滑，并导致下滑体后缘失去支撑而倒塌。

土体中黏性土含水量较大是次要原因：该处边坡主要以第四系坡角砾土为主，但土体中黏性土含量占约45%，黏性土表现为通透性差，保水能力强，大量地表水下渗坡体后，在黏性土的作用下形成多个相对隔水层，间接形成多个富水软弱面，极易受外部扰动造成边坡滑溜。

总之：强降水为边坡失稳的主要因素，开挖边坡坡面整体性破坏，为地表水下渗提供了便利条件。岩土体在浸润作用下，降低了抗剪强度，同时增加了土体自重，发生了整体滑塌。

3 方案对比与选择

方案一（图1）。

长锚杆喷射混凝土、重力罩面、路堑挡土墙、墙后换填

第一级边坡：路堑挡土墙H=6.5m，埋深1.5m，墙后换填-碎石土换填，边坡排水层、水平排水层。

第二级边坡：H=10m、坡率1：2.0、三维网喷播植草灌防护；重力罩面-夯填碎石土、边坡排水层、水平排水层。

第三级边坡：H=10m、坡率1：1.5；锚杆长8m，锚杆钻孔直径d=70mm；喷射10cm厚C25混凝土。

第四级边坡：H=10m、坡率1：1.5；锚杆长8m，锚杆钻孔直径d=70mm；喷射10cm厚C25混凝土。

临时边坡1：H=10m、坡率1：1.5、打入D50mm钢管，间距1.0～2.0m，钢管长4～6m。

临时边坡2：H=7.4m、坡率1：1.25、打入D50mm钢管，间距1.0～2.0m，钢管长4～6m。

排水系统：截水沟、平台截水沟、仰斜式排水管、边坡排水层、水平排水层、纵横向盲沟。

工程造价：较低。

优点：①较经济。②工艺简单，可操作性强。③排水系统完善，工程处理较彻底。

缺点：①临时边坡高（17m）、施工期安全风险大。②清方数量较大，施工工期较长。

方案二（图2）。

长锚杆喷射混凝土、面力罩面路堑挡土墙、墙后换填及压力注浆。

第一级边坡：路堑挡土墙H=6.5m，埋深1.5m。墙挡后挡墙墙顶至墙顶一下3m换填-碎石土换填，挡墙顶面3m以下至挡墙顶面10m之间采用压力注浆，边坡排水层、水平排水层。

第二级边坡：H=10m、坡率1：2.0三维网喷摇植草灌防护；重力罩面-夯填碎石土、边坡排水层、水平排水层。

第三级边坡：H=10m、坡率1：1.5；锚杆长8m，锚杆钻孔直径d=70mm，喷射10cm厚C25混凝土。

第四级边坡：H=10m、坡率1：1.5；锚杆长8m，锚杆钻孔直径d=70mm；喷射10cm厚C25混凝土。

临时边坡1：H=10m。坡率1：1.5；打入D50mm钢管，间距1.0～20m，钢管长4～6m。

临时边坡2：H=3.4m、坡率1：1.25；打入D50mm钢管，间距1.0～2.0m，钢管长4～6m。

排水系统：截水沟、平台截水沟、仰斜式排水管、边坡排水层、水平排水层、纵横向盲沟。

工程造价：较高。

优点：①施工安全较方案一有所降低。②排水系统较完善，处理较彻底。③清方数量有所减少。

缺点：①工艺流程较多、施工质量控制难度大。②工程造价相对较高。

根据两个方案的优缺点分析，结合现场工期任务特点、充分考虑施工安全隐患大小，采用方案二进行施工。

4 施工方法及注意事项

总的原则：①加强施工中排水措施；②坍体进行加固处理；③做好开挖防护。

4.1 施工准备

①路基开挖前先做好截水沟和临时排水设施，在整個施工期间，必须始终保持路基排水畅通。②施工前应做好路堑边坡变形监测的观测标桩，施工中应按照施工图设计要求做好现场人工巡视检查、边坡及周边沉降、位移监测，以确保施工安全。

4.2 挡土墙施工

①挡墙基础从挡墙设置起终点两端向中间分段跳槽进行开挖，分段开挖长度不得大于10m。开挖一节施做一节，挡土墙墙背填土应选用碎石土、砾石土（粒径大于50mm颗粒的质量应超过总质量的50%，细粒（粒径小于0.075mm）含量应小于10%）。挡土墙墙背填土应保证浇筑墙体设计强度的前提下，边浇筑边回填压实。不允许采用挡土墙砌筑完毕后再进行回填的施工方法。清除一段滑塌体施工一段挡墙，严禁把滑塌体全部清除再施工挡墙。

②挡土墙基坑开挖施工过程中，应加强墙后坡体的位移监测，以保证施工安全。挡土墙基坑应及时回填夯实，并做成4%向外排水坡，以防地表水下渗。

4.3 路堑边坡土方施工（图3）

①开挖第四级边坡，并及时施做挂网喷锚，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第四级边坡底部平台截水沟，将水引入堑顶截水沟；②开挖第三级边坡，并及时施工锚杆挂网喷射混凝土，出水部位施工仰斜式排水管，砌筑第三级边坡底部截水沟，将水引入堑顶截水沟；③重力罩面临时边坡1开挖，根据现场情况，对不稳定坡体垂直打入？覫50mm钢管，出水部位设置仰斜式排水管。

注意事项：第三、第四级边坡边坡开挖：土方开挖采用挖掘机挖装，自卸汽车运输的施工方法，开挖自上而下分层、分级开挖，严禁掏底开挖，分层高度控制在4m范围内，每一层开挖完毕，及时施工坡面加固工程，再进行下一分层的开挖。每一分级开挖完毕后，立即施工坡面防护工程，再进行下一级的开挖。

第三、四级边坡刷方过程中，根据路堑坡体内的滞水或岩层裂隙水出露情况，在出水部位设置仰斜式排水管，长10m，纵向间距4～6m，竖向间距3～4m。

喷射混凝土护面设置软式透水管泄水孔在靠近锚杆露头处应作适当调整，距锚杆头间距应大于0.5m。喷射混凝土挂铁丝网时应拉紧网，网间用铁丝连接，并采用不同厚度的垫圈等来调节，使网与坡面的距离保持在5～7cm。钢筋网应与坡面锚杆焊接牢固，焊接高度以紧贴铁丝网为宜，距坡面距离也保持在5～7cm，钢筋网与铁丝网间用铁丝绑轧。喷射混凝土时应尽量从正面进行，凹凸部及死角要补喷，喷射混凝土后，网之上的混凝土应保证3～5cm厚。

开挖重力罩面及挡墙后临时边坡1时，对不稳定坡体垂直边坡打入？覫50mm钢管，钢管间距1.0～2.0m，钢管长4～6m；根据路堑坡体内的滞水或岩层裂隙水出露情况，在出水部位设置仰斜式排水管，长10m，纵向间距4～6m，竖向间距3～4m。结合之前的施工资料，在原渗水点附近及整个坡面随机布设一定的仰斜式排水管备用。

4.4 墙后台背注浆

开挖至墙顶标高后整平并适当压实，形成一定厚度的封压层，作为注浆施工平台。根据设计要求对挡墙后进行压力注浆处理，钻孔深度为10m，注浆深度为底部7m，挡墙顶向下3m为空孔，注浆完成后开挖换填。布孔间距按1.5×1.5m梅花型交错布置，压力注浆采用单管注浆，钻孔孔径为80mm。（图4）

注浆施工前必须进行现场试验，通过试验测定注浆适合的注浆压力、水灰比、浆液扩散半径、浆液流量及单孔注浆量等注浆控制参数，以指导施工。

注浆过程中，应对地面、周围构造物进行沉降、倾斜监测。既有构造物地基进行注浆加固时，应采用多孔间隔注浆和缩短浆液凝固时间等，防止注浆产生的附加沉降。

注浆施工结束后，为了解施工质量，进行注浆效果检查。检测时间在注浆结束后28天，如检测点不合格率等于或大于20%，或虽小于20%，但检测点的平均值达不到要求时，在确认设计原则后，应对不合格注浆区实施重复注浆。

4.5 挡墙后顶面至顶面3m之间的排水层和换填层施工

本方案的主要指导思想是防止坡面水渗入边坡底，造成黏土路堑含水量增大，挤压挡墙，使挡墙外移，造成山体的大面积滑塌。因此此道工序为本方案的最重要工序。

注浆处理完成后，开挖土体至挡墙顶向下约3m后整平，设水平排水层，水平排水层自下向上为：防渗土工膜（两布一膜）、5cm厚砂砾或石屑、45cm厚级配碎石，换填底标高为路堑墙中部泄水孔标高，以保证无积水。路堑墙中部一排泄水孔采用？准10cm硬塑管泄水孔，间距1m，并在中部泄水孔标高处水平排水层2级配碎石内部设置两道盲管（D=160mmHDPE双壁打孔透水波纹管）将多余滞水从挡墙两侧引出（图5）。

施工完排水层2之后采用具有水稳性与压实性能良好的透水性材料填筑，分层压实，分层厚度不宜大于20cm，压实度不小于94%，临时边坡挖台阶后（台阶高度为1m）设置边坡反滤层，为0.5m厚级配碎石。

压实换填层后开挖纵横向盲沟，盲沟基底应整平顺，并进行夯实。盲沟内透水管要求采用HDPE双壁打孔透水波纹管（图6）。

边坡排水层为挖台阶后（台阶高度1.0m）50cm厚级配碎石，将坡体孔隙水及滞水汇入盲沟及排水层，最终引入挡墙顶部截水沟内。

4.6 重力罩面填筑施工

水平排水层1完成后，采用水稳性和压实性能良好的透水性材料进行重力罩面填筑施工，其最大粒径不大于100mm，液限大于50%，不得采用塑性指数大于26，含水量不适宜直接压实的细粒土。填料回填应分层填筑，分层压实，分层厚度不宜大于20cm，压实度不小于94%。在施工中必须始终坚持“三线四度”，三线即：中线、两侧边线，明确中线、边线的控制点；四度即：厚度、密实度、拱度、平整度。控制分层厚度以确保每层层底的密实度；控制密实度以确保填筑质量及工后沉降不超标；控制拱度以确保雨水及时排出；控制平整度以确保碾压均匀及不积水。填筑至设计标高后挂三维网喷播植草灌防护施工。

5 制定完善的应急预案，预防突发事故

由于是高边坡滑塌施工，施工中极易发生垮塌事故，要制定完善的安全措施和应急预案。

①路堑土方开挖应自上而下的进行。先开挖第四级边坡，清刷边坡的浮土，按设计施工及时做好第四级边坡的挂网喷锚防护。四级边坡做好喷锚防护工程后再进行第三级边坡开挖。第三、四级边坡刷方过程中，根据路堑坡体内的滞水或岩层裂隙水出露情况，在出水部位设置仰斜式排水管，长10m，纵向间距4～6m，竖向间距3～4m。开挖过程中对山坡稳定性进行调查，若发现边坡不稳定，即刻对安全预案救援小组组长进行汇报。安全预案救援小组组长再将隐患及时的上报上级部门，并积极组织应急救援领导小组和施工队及救援物资奔赴现场进行处理。

②挡墙基础必须从挡墙设置起终点两端向中间分段跳槽进行开挖，分段开挖长度不得大于10m。挡土墙墙背填土应保证浇筑墙体设计强度的前提下，边浇筑边回填压实。清除一段滑塌体施工一段挡墙，严禁把滑塌体全部清除再施工挡墙。

③加强对边坡滑塌重大事故、一般事故应急救援的宣传教育，加强安全意識，督促和引导全体员工积极采取有效措施，共同防范。

6 效果

根据以上方案，K43+235～K43+425边坡塌方处理按计划完成了施工。由于方案措施有效，执行正确，确保了上述工作按时完成，同时也确保资兴高速公路的通车，取得了较好的施工效果。为黏土路基高边坡塌方处理中临时支护措施、排水措施、安全保障等方案的选择及具体施工方法、措施积累了一定的施工经验。

参考文献：

[1]徐度斌.高边坡塌方综合治理技术[J].铁道建筑技术，2012（05）.

[2]黄际能.赣定高速公路高边坡塌方成因分析及防治措施[J]. 西部探矿工程，2006（10）.

[3]袁媛，梁峰.新疆北部某水电站导流洞进口高边坡塌方处理[J].西北水电，2011（04）.