高速公路高陡边坡路基增加棚洞的施工技术研究

胡晓敏

前 言

目前，我国高速公路建设向山区不断延伸，山区高速公路受地形限制，路线常在崇山峻岭中穿行，路基边坡地质复杂且高陡，开挖后极易失稳滑坍，边坡滑坍后处置难度大，费用高，加固后的边坡极易再次发生失稳滑坍，对高速公路运营造成极大的安全隐患。滑坍后的高边坡处置难度异常大，常规处置办法为：首先对滑坍边坡采用清坍放缓，然后采用支挡结构如抗滑桩、锚（索）杆格构等永久性的强加固措施，常规处置办法投资较大，加固周期较长，不能彻底消除高边坡再次滑坍、落石造成的安全隐患；放缓路堑边坡将继续增加增加了占地面积，改变了原有的环境状态，造成大量植被破坏，自然景观恶化；高陡边坡处置后在在降雨、地震等作用下，块体之间的粘结力和摩擦力减小，容易诱发滑坡、泥石流等自然灾害，运营期间发生上述地质灾害将造成巨大的安全事故和严重的经济损失。

1.工程概况

云南省富宁至滇桂界（龙留）高速公路2合同段龙留段起点右幅：K10+257-K22+096.747，左幅：ZK10+276-ZK22+087.781，路线全长11.84237km，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。

2.项目研究背景

常规的处置滑坍高边坡的方式已经远远不能满足要求，中铁十二局集团有限公司以富龙高速公路为依托，结合项目实际情况，在如何把握在深路堑滑坍高边坡下棚洞的施作时机，保证边坡临时稳定及如何安全快速的组织施工等路堑滑坍高边坡下棚洞施工工艺进行了深入研究，确定采用改装后的衬砌台车施作拱形棚洞方式防护高边坡路堑滑坍段。

3.技术方案

3.1施工准备

首先，对棚洞顶部自上而下分台清理刷坡松散岩体及坡面，严禁大面积开挖扰动边坡的稳定性，对开挖后的洞顶边坡进行钢管桩加固和挂网喷浆防护，确保棚洞施工期间的安全；其次，按设计的棚洞轮廓改装隧道用的一部10.5m液压衬砌台车，及时拼装调试完善，具备施工条件；再次，做好快速施工的一切后续保障工作。

3.2施工测量

施工测量前认真进行对图纸的审核、测量定位依据点的交接与校核、测量仪器的检定与校核，测量方案的编制与数据准备。根据图纸和工程结构特征确定控制网形式，采用一级控制网测设。为保证工程施工的竖向精度，棚洞布设3个高程控制点组成高程控制网，采用绝对高程控制，高程控制点布置在距施工现场20.0米左右的埋置砼上。高程从控制点引测，待柱修好后引测至柱上并做出明显标记，为后面的施工创造条件。施工放样数据在室内计算好并充分复核无误方可进行施工。

3.3棚洞顶部边坡横向钢管桩注浆加固

（1）横向钢管桩施工流程

测量定位→钻孔机就位钻孔→安装下放注浆钢管→封孔→下放钢筋→注浆机安装→安装注浆导管→拌制水泥浆→注水泥浆→二次加压注浆。

（2）横向钢管桩控制要点

1）测量定位：根据设计的孔洞间距、排距等用50m钢尺测量放线，用红漆标明每个桩孔的位置；孔位误差纵向不得大于15cm，相邻钢管之间横向不大于10cm。

2）安装下放注浆钢花管：钻孔前按要求将钢管接长至设计长度，每节钢管长4-6m以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超過总钢管数的50%；钢花管上钻注浆孔，孔径12mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段250cm。

3）注浆：采用水泥浆液（水灰比=0.5：1）注浆，注浆压力：初始压力0.5～1.0MPa，终止压力2.0MPa；注浆结束后用M20水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度；为加强钢管桩整体受力，采用C25钢筋混凝土盖梁将钢管桩固结形成整体。

3.4单幅柱式棚洞施工用液压台车改装

棚洞台车由隧道二衬台车改装而成，台车长度为10.5m。

衬砌台车门架净空高度和宽度能保证运车辆通行，由于本棚洞的特殊性，为满足单幅柱式棚洞的整体成型（即中立柱、立柱托梁、洞身及顶板一次成型），因此本台车共分两部分：①整机行走采用电机+机械驱动，模板采用全液压操作，利用液压缸支（收）模机械锁定。②右外侧模板采用大块钢模板，整体拼装成型，丝顶，木撑加固。总之在保证足够的刚度和强度的前提下尽量使结构简单化以减轻重量，在重要的钢结构方面，采用专用工装模具，确保产品加工质量，产品性能良好，结构合理，衬砌质量高。

3.5路基及棚洞开挖

棚洞及右幅路基均采用控制爆破开挖，严格控制施钻角度和深度及装药量，确保飞石的走向，控制爆破时严格按爆破方案布孔和及时调整爆破参数，确保围岩的自稳能力和开挖轮廓线满足设计要求，爆破后残孔率达到90%以上。爆破采用钻爆简易台架或钻孔台车为主，辅以人工风动凿岩机钻眼，非电毫秒雷管微差起爆。

3.6棚洞洞身及中立柱混凝土施工

（1）准备工作

首先全面检查中线、高程，各项指标已经全部满足设计要求，防排水材料充足，施工用的砼输送泵、振动器、液压衬砌模板台车等已经进行了试运转，设备正常。

（2）模板施工

采用10.5m液压衬砌台车，结构稳定，尺寸准确且结构简单，装拆移位方便，模板表面光滑，接缝严密，施工缝端头模板安装垂直、牢固。模板台车测量定位准确，将台车移至衬砌部位，调好标高，按隧洞衬砌内轮廓线尺寸调整好模板支撑杆臂。

（3）砼拌合运输

砼在洞外的拌合站集中拌合，砼输送车运输，输送泵灌注施工。

3.7防排水施工控制要点

（1）排水盲管

本棚洞排水盲管包括DN110HDPE横向排水盲管、DN110HDPE纵向排水盲管，横向排水盲管沿棚洞靠山侧，纵向间距每10m设置一道，连接外裹土工布的纵向碎石排水盲沟与棚洞内排水沟，纵向排水盲管在靠山侧通长布置，形成完整的排水系统。

（2）防水层布置

防水层在洞身混凝土外面采用分离式防水层。设置防水层是保证棚洞防水功能的重要措施，防水层采用分离式防水层，由防水板加土工布组成。防水板采用EVA防水板，厚度不小于1.5mm；土工布密度不小于400g/m2。

3.8洞顶反压回填控制要点

洞身混凝土强度达到设计强度的75%方可拆模。混凝土强度达到设计的100%时才能进行洞顶回填。回填时采用机械和人工相结合的方式。洞顶反压回填采用机械回填，机械回填时载重量不得超过20吨。靠山侧边坡坡脚与洞身间狭窄部位采用片石混凝土回填。

3.9监控测量

在洞顶边坡布设变形观测桩，监控必测项目为边坡位移及沉降、初期支护拱顶沉降及位移、施工过程中洞内围岩地质及支护状态观察、洞身与中立柱连接处结构内力等，每天需对观测点进行观测并记录成册，通过测量数据反映边坡的位移、沉降情况，及时预报险情，随时掌握边坡动态，确定施工对策和措施，防止事故的发生，确保施工安全及结构的长期稳定。

4.结束语

采用棚洞结构型式后，减小了对滑坍边坡的放缓开挖，可明显减少对山体的破坏，从而保护了这些土体上的植被；另外棚洞对滑坍边坡除具有支挡作用，同时还具有公路隧道的功能，其结构与自然景观融为一体，不仅节约了投资，而且一劳永逸的消除了高陡边坡顶部危岩、浮石危及公路安全，以保证公路建设与运营的安全；本工法在富龙高速公路得到了成功应用，优化了双幅棚洞施工方案，降低了施工难度，加快了施工速度，可为今后类似棚洞的施工提供借鉴。