某山区市政道路工程路堑边坡的地质条件与支护工程设计研究

2021-12-20赵亮杨洪

西部资源 2021年5期

关键词：螺纹钢筋右幅植草

赵亮杨洪

摘要：针对某山区市政道路工程实际情况，在简述其路堑边坡工程地质条件的基础上，对其支护工程设计进行深入分析，包括支护技术参数、设计思路和支护措施，旨在为实际的边坡支护施工提供技術参考，保证边坡支护效果。

关键词：道路工程；路堑边坡；地质条件；支护设计

在道路工程建设中，路基平场开挖，难免产生边坡，为保证边坡稳定和安全，避免发生滑塌等事故，需要在掌握边坡工程地质条件等基本情况的基础上，做好边坡的支护工程设计，采取合理可行的支护措施。

1.工程概况

某市政道路工程位于贵州省清镇市境内，道路工程K0+360～K0+500段右幅路基开挖后形成路堑边坡，边坡受区域地质构造的影响，在局部地段形成顺向岩质边坡，顺向岩质边坡段曾在道路开挖过程中多次沿岩层层面发生顺层滑动，原边坡处置方案为沿岩层层面进行整体削方，但在边坡开挖过程中未完全沿岩层层面进行削方，进而在坡脚形成高2m～6m的临空面。该道路于2017年3月建成通车，同年6月在连续降水的情况下K0+425～K0+440段右幅边坡坡脚处发生局部垮塌（未发生整体滑动破坏），发生滑塌段边坡坡顶高程为1240.1m～1255.7m，坡脚人行道高程为1228.0m～1228.8m，坡高11.3m～27.3m，该边坡失稳破坏后果很严重，边坡安全等级为一级，为永久性边坡，边坡设计使用年限不低于道路使用年限。

2.地质条件

2.1地形地貌

场区地处贵州高原中部，地貌组合类型属低中山溶蚀斜坡地貌，地形起伏较大，场地范围内地势呈西高东低，最高点处在西侧坡顶，高程为1300m左右，最低点处在东侧四号路，高程为1228m左右，有72m左右的相对高差。本次勘察的边坡已开挖成形，坡顶高程在1240.1m～1255.7m范围内，坡顶人行道的高程在1228.0m～1228.8m范围内，坡高为11.3m～27.3m；K0+360～K0+410段边坡是坡比为1∶1的分级边坡，坡面防护措施为挂三维网植草防护，K0+420～K0+500段边坡沿岩层层面进行开挖，坡度在5°～35°范围内，没有对坡面做任何处理。

2.2地质构造

通过对区域范围内地质资料、场地和周边环境的调查，在与边坡坡顶相邻近和场地范围内存在断层，分别为F1断层和F2断层（见图1）。

其中，F1断层是正断层，走向和倾向分别为131°～154°、221°～244°，倾角为58°，在地表可见长度为200m左右的出露，破碎带的宽度在0.2m～0.8m范围内，断层两盘岩层产状有很大的变化，岩性属于三叠系中统关岭组泥质白云岩夹泥灰岩及泥岩；F2断层属于逆断层，走向和倾向分别为45°、135°，倾角为85°，在已开挖完成的边坡表面出露，长度为74m，破碎带的宽度在0.1m～0.2m范围内，断距为1m～2m，断层两盘岩层产状没有太大的变化，岩性是三叠系中统关岭组泥质白云岩夹泥灰岩及泥岩；受两个断层的协同作用，场地范围内可见一处向斜构造，其走向为114°～123°。通过现场调查可知，三叠系中统关岭组泥质白云岩夹泥灰岩及泥岩，主要是泥质白云岩，层厚在0.02m～ 0.2m范围内，呈薄至中厚层状，岩层层面分离，平直光滑，泥质充填，局部存在泥化夹层，是典型的结合程度为很差～结合极差的软弱结构面。

在边坡岩体当中，存在两组节理裂隙面，分别为J1和J2，其中，J1的产状为27°∠85°，J2的产状为262°∠60°。其中，J1的发育密度为3条/米～5条/米，发育长度在0.2m～ 4.0m范围内，张开度小于3.0mm，节理面保持平直且光滑，没有充填，是结合程度较差的硬性结构面；J2的发育密度为1条/米～3条/米，发育长度在0.2m～0.6m范围内，张开度小于3.0mm，节理面保持平直且光滑，没有充填，是结合程度较差的硬性结构面。

2.3地层岩性

根据现场勘察情况，场地地层从上到下主要由第四系素填土及三叠系中统关岭组泥质白云岩夹泥灰岩及泥岩组成，其中，素填土结构较为松散，成分以碎石与块石为主，含有少量的粘土，场地范围内零星分布在坡脚的人行道，层厚在0.3m～0.6m范围内，平均厚度0.44m；基岩若按照风化程度分类，可分成强风化层与中风化层，其中，场地范围内强风化层主要分布在坡顶没有开挖的部位，为灰白—灰黄色，发育有风化裂隙，岩质较为松软，容易破碎；中风化层为浅灰—灰白色，薄至中厚层状，发育有节理裂隙，岩芯的形状主要是块状和短柱状，岩石较为破碎。

3.支护工程设计

3.1设计参数

以勘察报告为依据，结合《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），并综合考虑已经进行开挖施工的边坡，其开挖时间已经有了3年的时间，在完成开挖后，边坡的整体没有产生变形，只是在坡脚的临空地带产生部分掉块现象，该场地岩土体抗剪强度指标取勘察报告给出的指标作为本次支护设计指标，支护设计采用的岩土体物理力学参数如表1所示。

3.2支护设计

（1）K0+360～K0+410段右幅边坡（Ⅰ区）

该段边坡属于切向岩质边坡，在按照1∶1的坡比分级放坡之后，边坡整体保持稳定，皮面采用挂三维网植草的方法进行防护封闭，本次设计不对此段边坡实施处理。

（2）K0+410～K0+440段右幅边坡（Ⅱ区）

该段边坡的坡脚有临空面存在，可能在岩层的层面上产生顺层滑动现象，设计在临空面位置设置抗滑桩来支挡，并在坡面采用三维植被网喷播植草的方法进行护坡。

（3）K0+440～K0+500段右幅边坡（Ⅲ区）

该段边坡主要采用三维植被网喷播植草的方法进行防护，同时在K0+440～K0+460段的坡脚处设置护脚墙。

3.3支护措施

3.3.1 K0+410～K0+440段右幅边坡（Ⅱ区）

（1）抗滑桩

抗滑桩主要布置在坡脚人行道边线以外0.5m，总桩数为9根，均采用方桩，尺寸为1.5m×2.0m，桩长11.0m，锚固段需嵌入到中风化基岩中至少5.0m，施工中要结合实际情况，适当对锚固段的深度予以加深，在桩顶使用冠梁来连接，在桩间则使用挡土板连接。

①配筋

抗滑桩的纵筋以HRB400级螺纹钢筋为主，钢筋保护层厚度按70mm控制，靠山侧钢筋16Φ25通长分布，将两根焊接成一束，间隔距离为200mm，并设置长度为7m的8Φ22加强筋；背山侧钢筋16Φ22通长分布，将两根焊接成一束，间隔距离为200mm；侧向钢筋每边4Φ22通长分布，间隔距离为380mm；箍筋以HRB335级螺纹钢筋为主，Φ16@200。纵筋锚入冠梁1150mm，端头带90°弯钩，弯折长度为300mm。

②混凝土

抗滑桩混凝土以C30商品混凝土为主。

③冠梁

冠梁尺寸为2.0m×1.2m，其顶底部均配置9Φ22主筋，采用HRB440级螺纹钢筋，并在两侧分别配置3Φ22腰筋，采用HRB440级螺纹钢筋，连接的接头主要为滚轧直螺纹钢筋，箍筋采用四肢箍筋，Φ16@200，采用HRB335级螺纹钢筋，钢筋的保护层厚度按照50mm控制，混凝土以C30商品混凝土为主。

④挡土板

挡土板的厚度为0.3m，双层双向配筋，其中，横向钢筋采用Φ14@200（HRB335级螺纹钢筋），单支箍筋Φ14@200（HRB335级螺纹钢筋），纵向钢筋采用Φ14@200（HRB335级螺纹钢筋），单支箍筋Φ14@400（HRB335级螺纹钢筋）。钢筋和桩之间采用钻孔灌注植筋胶相连，钢筋需进入到桩内至少15倍钢筋直径的长度。植入的钢筋和挡土板横向钢筋通过焊接相连，连接长度应达到钢筋直径的15倍以上。钢筋保护层厚度应达到50mm以上，混凝土以C30商品混凝土为主。泄水孔的布置按照2m×2m进行，管材主要为Φ100PVC塑料管，单根长400mm，按5%向外倾斜。

（2）三维植被网喷播植草

①三维网应满足国家提出的环保要求，以EM3型三维网为宜，共设置三层，其中，底部两层采用双向拉伸网，上部一层采用非拉伸挤出网，厚度应达到12mm以上，单位面积的质量需达到260kg以上；横向与纵向的拉伸强度都要达到1.4kN/m以上，幅宽要达到1m、1.5m和2m，焊点保持牢固，颜色采用黑色或者是绿色。

②喷浆混合物材料包括草种、有机复合肥（N、P、K）、土壤改良剂、纤维（或纸浆）、着色剂、保水剂、粘合剂、水等。

③先添加纤维、种子、肥料、水，将水添加到2/3后进行搅拌，在搅拌的同时添加粘合剂，均匀搅拌，在形成均匀溶液之后开始喷播。

3.3.2 K0+440～K0+500段右幅边坡（Ⅲ区）

（1）三维植被网喷播植草

与K0+410～K0+440段右幅边坡（Ⅱ区）相同。

（2）护脚墙

在K0+440～K0+460段的坡脚设置护脚墙，采用直立状路肩墙，其基础埋深应达到0.5m以上，以中风化基岩为持力层。

3.4截排水措施

在边坡坡顶2m以外的位置进行截水沟设置，且截面采用梯形断面，两侧坡度按照1∶0.25控制，深0.65m，顶、底部宽度分别为0.9m和0.84m，沟宽0.2m，沟底厚0.1m，在沟底需铺设厚度为0.05m的砂垫层，沟身与沟底部均采用强度等级为C25的混凝土进行浇筑，同时还需使用水泥砂浆实施抹面。

3.5耐久性设计

（1）该边坡的混凝土结构长时间暴露在干湿交替环境当中，其环境类别属于二b。

（2）采用C30混凝土，水胶比按0.50控制，氯离子的含量不超过0.15%，对于采用素混凝土浇筑而成的构件，其强度应达到C25以上。