高速公路路堑边坡防护加固技术

郭晓燕

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

随着我国经济的飞速发展，高速公路发展日新月异，公路边坡稳定防治问题日益突出，特别是高速公路的开挖建设，导致原有的植被破坏，水土流失严重，甚至出现山体滑坡等灾害，严重危及各地区人民生命财产安全。因此，确保公路边坡稳定得到了工程设计人员的高度重视。本文结合工程实例，对高速公路路堑边坡防治技术进行探讨。

1 工程概况

大营至神池高速公路K26+012—K26+173段深挖方砂泥岩边坡，长161 m，左侧设有避险车道，边坡高43 m，为五级边坡；右侧边坡高26 m，为三级边坡。根据地质资料，地层视倾向与左侧边坡坡向一致，呈不利组合。施工期间，左侧边坡多次发生滑塌，采用了卸载的处治方案。右侧边坡按原设计已施工，一级边坡坡率1∶0.75，二级以上边坡坡率1∶1，一、二、三级平台宽度为2 m。一级边坡采用岩质路堑挡土墙支挡，二级以上边坡采用框架锚杆+30 cm浆砌片石防护，框架横、纵间距4 m，锚杆长度6 m。边坡防护施工完成后，经过一个冻融期，边坡防护出现局部鼓胀、变形，坡顶出现裂缝。见图1右侧边坡全景照。

图1 右侧边坡全景照

2 工程地质条件

2.1 地形、地貌

路堑位于黄土覆盖基岩低中山区，路堑范围内海拔1 405.0～1 517.0 m，地面相对高差112 m。挖方段路基设计高1 450.42～1 463.71 m，路堑范围地貌为基岩山脊和黄土梁峁，地形起伏较大，地势左高右低，路堑开挖范围内植被以灌木、杂草为主。

2.2 地层岩性

根据地质资料，K26+012—K26+173段右侧挖方边坡地层岩性主要为二叠系上统上石盒子组（P2s）强风化砂质泥岩、泥岩、砂岩。粒状或泥质结构，节理裂隙很发育，岩体较破碎，抗风化能力较差。

2.3 水文地质

根据地质调查及钻探揭示，路堑挖深范围内无地下水分布，水文地质条件简单。

3 现场勘察情况及原因分析

3.1 现场勘察

本工程K26+012—K26+173段右侧边坡2014年6月开始施工，开挖至设计标高后，从下至上依次施工挡土墙、框架锚杆防护，于2014年8月施工完成，经过一个冻融期，2015年7月边坡防护局部发生鼓胀，边坡顶部及平台出现裂缝。具体情况为：K26+042—K26+054、K26+122—K26+132 段共 22 m长三级边坡防护发生鼓胀。K26+040—K26+160段共120 m长边坡坡顶至坡顶外25 m范围内出现多条裂缝，其中，裂缝最大宽度15 cm，长度32 m。在K26+035—K26+047段12 m长边坡二级平台局部下沉，下沉量最大7 cm，同时平台边缘出现开裂。K26+056—K26+064段8 m长一级边坡挡土墙距离路面标高4 m处出现错动，位移3 cm（见图2）。

图2 边坡调查情况

2015年9月—2016年1月，通过对该边坡连续观测，对边坡台水平位移、竖向位移的监测结果回归分析见图3。

图3 位移-时间、沉降-时间折线图

监测结果表明，该段边坡处于不稳定状态，为保证K26+012—K26+173段右侧边坡稳定，对边坡进行防护处治。

3.2 原因分析

路堑边坡产生裂缝主要为地质、降水及施工质量原因。

3.2.1 地质原因

该段边坡路堑边坡主要以强风化砂泥岩互层为主，节理裂隙很发育，岩体较破碎，坡顶风化严重，稳定性差。

3.2.2 降水原因

受降雨影响，降水从坡顶渗入坡体，并在潜在滑带聚积，山体自身含水量增大，增大滑体重力和下滑力，渗水软化地层，增加了滑带土的孔隙水压力，减少其抗滑力及抗剪强度，经过一个冻融期，次年雨季时，边坡防护局部出现鼓胀，平台局部开裂下沉，边坡顶部出现裂缝[1]。

3.2.3 施工质量原因

调查过程中，发现框架内浆砌片石封闭施工质量较差，未按设计要求进行勾缝，砂浆部分已脱落，坡面有水渗入，未在框架内留有泄水孔，导致坡体内地下水无法及时排出，也是产生病害的重要原因。

4 处治设计方案

依据现场情况，结合边坡平台水平、竖向监测数据，该段边坡处于不稳定状态，为保证该段边坡稳定，对边坡进行边坡放缓及锚索地梁防护处治，具体如下。

4.1 边坡坡率及边坡平台

一级、二级边坡坡率维持原设计1∶0.75、1∶1，一级边坡平台宽度维持原设计2 m，为了减小坡体下滑力，对三级以上边坡放缓、平台加宽，即坡率由1∶1调整为1∶1.5，二级边坡平台宽度由2 m加宽至15 m，采用30 cm10%灰土及2 m宽浆砌片石平台截水沟铺砌。

4.2 边坡防护形式

一级边坡防护维持原设计方案，采用路堑挡墙支挡，需对损坏部分进行局部拆除修补。二级边坡在已施工框架上增设锚索地梁，截面面积40 cm×40 cm，设置在已施工框架中间部位，地梁间距4 m。锚索采用6根Φ15.24高强度低松弛的预应力钢绞线，钢绞线强度为1 860 MPa，锚索设计为3排，长度分别是 17 m、20 m、24 m，锚固端长度均为10.0 m，锚索设计锚固力为900 kN。边坡坡顶裂缝采用10%灰土灌缝。平面布置具体见图4，横断图见图5。

图4 线路平面布置图

图5 K26+060横断图

施工顺序为先对三级边坡边卸载边拆除原框架锚杆，再施工二级边坡预应力锚索地梁，然后对一级边坡挡土墙局部损坏部分进行修补。地梁做法见图6。

施工时，在原有横梁和浆砌片石上刻槽，要求不切断横梁钢筋，使得地梁嵌入坡面30 cm，露出坡面10 cm。遇局部架空及地梁与内部浆砌片石空隙采用M10浆砌片石嵌补[2]。

图6 地梁设计图

锚索施工工序：钻孔→清孔→锚索制作→锚索安装→注浆→养护→锚索张拉→补张拉及锁定→锚头封闭。锚孔孔位应准确测放在地梁上，孔位误差不得超过±2 cm；锚孔的孔斜度（倾角）误差不超过±2°；实际钻孔深度应比设计孔深大0.2 m。锚索孔径130 mm，设计锚固力为900 kN，锚索采用6根高强度低松弛的预应力钢绞线(Φ=15.24 mm)制作，钢绞线强度Rb＝1 860 MPa，设计预应力为钢绞线保证强度的60%，用OVM15-X型锚具锁定。锚索张拉应分两次逐级张拉，第一次张拉值为总张拉力的70%，两次张拉间隔时间不宜少于3～5 d。为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，进行一次补偿张拉，然后锁定，切除多余的钢绞线，用C30混凝土封锚[3]。

5 结语

通过对大营至神池高速公路边坡鼓胀，平台沉陷的现状及成因，提出合理的边坡治理方案，得出以下结论：

a）高速公路工程设计中，要根据地质情况，合理地选择适合的边坡防治方案，尽量避免二次治理。

b）工程实施后应对治理的边坡进行观测，必要时进行监测，并根据监测数据分析边坡的稳定性，从而有针对性地提出合理的处治方案。

c）边坡治理过程中，做好截水沟的修建，避免雨水渗入危及边坡安全。