高边坡防护工程的勘察设计与施工

2020-12-08孔涛

世界有色金属 2020年5期

孔涛

（1.山东省地质矿产勘察开发局八〇一水文地质工程地质大队，山东济南 250014；2.山东省地矿工程勘察院，山东济南 250014）

边坡的勘察设计与施工是一个系统性、规范性的工程，必须按照勘察设计等各类规范的要求科学合理地开展。

1 高边坡变形勘察要点

（1）对高边坡的地面情况进行调查。主要是对一下7个方面进行调查：①进行公路工程高边坡的分段坡高、走向以及具体位置进行勘察；②进行周边河河流走向、沟岸稳定性的勘察；③进行区域植物生长状况以及植被类型等基本特征的初步勘察；④对现场地质分布、产状以及裂隙充填物等相对高边坡开挖面的关系予以明确勘察；⑤进行高边坡地下出水位置、高程、水流量的勘察；⑥对高边坡及其周边的裂缝缝补情况、变形种类、变形时间、变形过程等进行勘察；⑦对高边坡施工区域的主要岩土性质等进行详细调查，以此确定不同地层的分布特性。

（2）对高边坡的内部地质条件进行勘察。在现场勘察过程中，当需要掌握如软弱夹层软弱地层分布情况、地下水量、地下水分布情况等较详细的地质条件时，除了采用常规的地面勘察方法以外，还必须采用其他的合理的勘察技术配合使用。通过综合运用几种不同的勘察技术，可以将高边坡的地下地质条件勘察地更加详细、全面。

（3）对高边坡的稳定性进行评价。主要有定量和定性两种稳定性评价方法。定量评价是采用规范规定的高边坡计算方法，如高边坡极限平衡法、毕肖普（Bishop）法等常用方法。定性评价法主要是采用类比法，采用类比法时应充分结合当地既有的工程经验。当定性评价结果与定量评价结果差异较大时，应核对代入的主要计算参数合理与否，如果不合理，需对代入的参数做必要的调整。

2 公路高边坡的设计要点分析

（1）边坡的支护设计。公路高边坡的支护设计主要考虑三个方面：一是坡体上的松动带必须考虑进去，常用的处理措施包括挂网喷浆、锚固、清除等；二是高边坡在深挖的过程中可能会出现新松动域。一般是通过有限元对初始地应力场进行分析，以此对可能的应力松弛带的规模、变形量进行判断和预测，并作为高边坡新松动处的加固设计依据。设计时需充分考虑到边坡加固施工对坡体初始渗流场的各类影响。

（2）土质边坡的抗滑设计。在公路高边坡的设计中，需要注意增加土坡的稳定性，一般可以采取以下措施：第一，通过增加外来施加力以抵消或者平衡下滑力。第二，要提高土体自身的强度，这样及时没有外力的辅助，斜坡也可以维持稳定性稳定。此外，在进行在土质边坡的抗滑设计的过程中，需要综合考虑这两种措施，以此确定技术可靠、经济可行的最优方案。

（3）高边坡的坡度设计。路堑边坡形式及坡率的设计需要综合考虑各项因素，例如：公路工程项目所处的地质条件、边坡的高度等。此外，还要对高边坡进行力学分析和详细的勘察，进而科学的分析边坡的稳定性。再者，高边坡的设计时，还应该充分考虑高边坡的使用年限，进而制定切实可行的设计方案，例如：如果边坡较陡，坡率较高，那么就可以通过支挡加固的措施以降低边坡的高度。

（4）高边坡的排水设计。排水设计也是公路高边坡设计的重要内容，在进行排水设计的时候，需要对各种排水方案进行比较，选择最优方案，确保地下水引排系统的顺畅。通常采取的措施有以下几种：①在坡脚附近增设排水孔，通常情况下，排水孔长25m，间隔为5m左右。②在坡顶位置设置截水沟，可以聚集地表水；同时在各级边坡平台的坡脚设置外倾式排水沟和埂式排水沟。截水沟有多种形式，例如：钢筋混凝土矩形截水沟、浆砌片石截水沟等，需要考虑施工环境进而设计合适的截水沟形式。

3 高边坡预应力锚索加固要点

（1）正确进行地质判断。必须仔细观察施工坡面有无断层通过、坡面滑动迹象、坡面岩石变化、划分坡残积土、土状强风化、块状强风化、中微风化岩，进行岩石定名，确定锚固段岩土体所处地层类别。

对坡面岩层、裂隙产状进行测定，判定产生边坡松弛的结构面产状、可能发生的坡体滑动面方向，了解边坡孔隙裂隙中的水赋存情况，指导锚杆钻进施工。

（2）妥善处理锚筋防腐、制作。防腐处理主要包括三个方面内容：①对锚杆表面的锈蚀与残留油污进行处理；②对锚杆自由段、锚杆专用接头的防腐防锈的处理；③对锚杆塑料套管的连接、自由段与锚固段等处的密塞处理。隔离支架的材料和保护厚度、锚杆长度和锚杆型号是否符合要求，注浆管是否绑扎牢固。压力分散型锚索丰要检查承载体、导向帽的防腐防锈处理，钢绞线外这是否破损，均应用防水布缠绕密封[1]。注浆管应满足注浆压力要求，管头应在导向架内设置：在下孔前应仔细清除刚绞线外管的油泥等杂质。

（3）锚索(杆)安装与锚孔注浆注意事项。下锚时应避免出现扭转、串动、散束、抖动等情况，应尽量一次性顺直到孔底。若不能顺利到孔底，应拔出来重新编束，再清洗干净并吹锚孔后，再安锚到孔底。锚孔注浆时应检查灌浆料的水灰比，且每次注浆应制试块三组，进行标准养护；采取一次性孔底注浆法时，不得抽拔注浆管。第二、三次也同样应保证孔底返浆，最后水泥浆从孔口注满，以防浆体收缩。

（4）锚索(杆)试验。基本试验必须确保每段高边坡大于等于3孔，施工前应先分析高边坡的岩土情况，再据此选择较有代表性的孔位。锚杆及配套材料安装于孔内，锚杆自由段不需注浆，同时依据高边坡岩土类型制作相应型式、尺寸、重量的锚墩。实验前，张拉仪器必须重新标定，锚杆试验应按规范进行分级张拉。有异常情况发生时，及时停止张拉作业，以防止锚杆出现拉断拉动移位等情况，等找出原因纠正后，重新分级张拉。试验孔的最终拉力值FN应依照1.5倍原设计值进行单元差异补偿，再进行分级张拉，发现异常及时停止张拉，防止拉断拉动移位。

（5）张拉锁定及补浆、封锚。张拉、锁定作业必须采用专用仪器设备，作业前应进行重新标定。所用锚具为专用锚具，并要有检测报告，所定拉力最终值为设计值的1.1倍。压力分散型的锚杆锚索在预张拉后，应分单元差异补偿荷载，按规范步骤进行张拉，至锁定拉力值后，必须达到10分钟至15分钟的持荷时间，方可进行自动锁定[2]。

（6）做好施工中的动态监测。施工前，需要进行高边坡及周边重要建筑的监测布点，对高边坡表面进行水平、竖向位移的监测，对其内部水位通过测斜管等手段进行实时监测，如周边有重要的建筑物时，也必须在建筑物上及其周边布点，进行监测测量，并定期检查周边土体的裂缝开展情况。施工过程中，当有出现累计变形量超过警戒值或者变形速率突然加快的趋势时，应立即报警和停工。