临近市政项目施工致高速公路路基边坡滑移成因分析及综合治理

■黄丽梅

（南平武沙高速公路有限责任公司，南平 353500）

近年来， 福建省高速公路建设里程逐年增长，伴随着城市发展空间延伸，部分原先远离城区高速公路的路段现已发展成为城市发展区域，导致涉及高速公路红线范围内的市政工程项目增多，影响高速公路运营安全的不利因素逐步显露出来。 由于涉路工程基本处于高速公路高填路基下边坡，高速公路管养部门正常工作巡查不易发现，加之部分高速公路管养部门涉路施工审批宣传力度不足，未批先建市政工程项目时有发生，市政项目施工基坑开挖后，基坑边坡防护不及时或加固措施考虑影响因素不足，导致路基失稳滑移，行车道路面开裂，防撞护栏外倾，且发展速度较快，严重影响行车和结构物安全。 基于此，本文结合某临近市政项目施工导致高速公路路基边坡滑移的现况，分析了滑移形成原因，探讨了相应的处理方案，并为预防类似现象发生提出几点参考建议。

1 工程概况

某高速位于闽北典型的丘陵地区， 该高速432.5 m～660 m 段为填方路堤， 其中432.5 m～467.5 m 段、502.5 m～547.5 m 段为桩基挡墙段，467.5 m～502.5 m 段、547.5 m～650 m 段路基外侧被弃土填平（标高201～203 m），该段放坡至弃土标高，并采用强夯方案处理， 同时路基外侧10 m 内弃土按反压护道要求处理。

因城市发展需要，该高速路基坡脚建设市政项目，需进行施工开挖。 目前，市政项目的I 地块开挖至标高191.0 m，靠高速公路侧边坡已开挖成型，全长粘结型锚杆已施打，施工开挖过程引起了如下问题：左幅未设挡墙的下边坡坡面出现路基下沉滑移裂缝（图1）；外侧混凝土防撞护栏出现下错并外倾（图2）；主车道和紧急停车带路面出现开裂下沉；防撞护栏与路面脱开1～4 mm，护栏外倾；主车道与快速车道交界附近出现路面纵向裂缝。

图1 547.5 m～585 m 段路面纵向裂缝

图2 547.5 m 位置防撞护栏下错、外倾

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

场地原始地貌单元为丘陵地貌，主体建筑场地经回填并大致整平，其中I 地块现状为空地，西侧即为高速公路。

2.2 地层岩性

本场地岩土层分为填土层及下卧石英片岩各风化带组成。 经钻探和位移观测孔揭露，本次滑移面在填土层底部到I 地块开挖边界。 各岩土体的分布及其特征分述如下：（1）填土层。 厚度为2.1～32.4 m。成分主要为黏性土，夹少量碎、块石及混凝土等，由建筑垃圾混合回填而成，硬杂质含量约35%，碎石粒径约4～10 cm，块石粒径约20～30 cm，碎、块石母岩以石英片岩及砂岩为主，强～中等风化。 回填时未经系统分层压实处理，新近回填，未完成自重固结，土质成分与结构疏密不均。 （2）石英片岩各风化带。石英片岩从上到下风化程度由全风化—散体状—碎块状—中分化风化， 中风化以上总厚度约为20.1 m，灰黄色，主要由长石、石英、云母及暗色矿物组成，原岩结构基本破坏。 岩石坚硬程度属极软岩，岩体完整程度为极破碎～破碎， 岩体结构类型为散体状～碎块状结构，岩体基本质量等级为V 类。土层物理力学指标如表1 所示。

表1 土层物理力学指标

3 滑移成因分析

3.1 产生滑移的力学原因

结合现场情况调查，分析产生滑移的力学原因主要有：（1）欠固结部分土体，原本作为反压护道，为主体路基提供下方反力支撑，故而临近项目施工前该路段处于稳定状态；被挖除后，使得反压护道连带主体路基失去了平衡条件；（2）开挖后，下部土层暴露，水分析出蒸发，为反压护道欠固结土体创造了一定的固结条件，产生了部分沉降；（3）开挖后遇上降水天气，现场未采取防水措施，水渗入土层，造成土体强度恶化，c、φ 值降低，为出现滑动面创造了条件。

3.2 产生滑移的其他原因

产生滑移的其他原因主要有：（1）现场调查无法发现路基外侧土体未经系统分层压实的情况，地质勘查未能发现该部分土方未完成自重固结的情况；（2）I 地块施工过程未对开挖暴露的路基边坡进行防雨覆盖、临时喷砼等保护措施，导致施工期间雨水渗入，对土体造成不利破坏；（3）各种客观原因导致新建工程的设计防护深度不足，地表注浆和全长粘结型锚杆加固深度不足以保证路基稳定。

4 处理方案

结合上述滑移成因分析，总体采用“抗滑桩+锚索+地表注浆”的处理方案。

4.1 邻近I 地块高速公路545 m～560 m 路基段处理方案

545 m～660 m 路基边坡坡脚位置采用 “锚索+抗滑桩”的处理方案，如图3、4 所示。 设29 根抗滑桩，桩径d=1.8 m，桩长24～26 m，桩顶设置冠梁，桩间距4 m， 抗滑桩桩底嵌入散体状强风化石英片岩不小于7 m，且桩底嵌入A 地块建筑物底板底标高不小于6 m；桩顶预采用6 束钢绞线预应力，钻孔孔径150 mm，锚索设计拉力350 kN，锚索在全风化～砂土状强风化石英片岩锚固段长度不小于12 m。

图3 545 m～560 m 路基段处理方案立面图

图4 545 m～560 m 路基段处理方案典型横断面图

4.2 路面处理方案

路面采用施打竖向钢花管注浆的处理方案，处理措施如下：（1）545 m～590 m 段路面施打竖向钢花管注浆加固。 钢花管长度6 m，间距1.5 m，梅花形布置。 在标准厂房内制作钢花管，施工时先标出孔位，钻孔成型后，立即验孔、下管和注浆，注浆水灰比0.45～0.5 的纯水泥浆。 严格封堵孔口、控制注浆压力，以保证注浆质量。 （2）535 m～600 m 段路面沥青层（10 cm 厚）铣刨后，重新摊铺沥青混凝土面层（4.5 cm AC-16C+5.5 cm AC-20C）。

4.3 锚索施工方案

采用自由段无套管的预应力筋， 二次注浆工艺，锚索施工的内容包括材料准备、造孔、锚索制作与安装、注浆、砼结构钢筋制做安装、锚索张拉锁定、验收、封锚等8 个环节[1]。 复测边坡，按设计图纸标出锚索的位置，并编号。 在标准厂房内制作锚索，先进行抗拔拉破坏试验。 安装锚索前，应检验钻孔深度、钻孔倾角、锚索杆长度。 锚孔钻造完成后及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，注浆水灰比为0.45～0.5的纯水泥浆施工完毕后，进行锚索验收试验和长度检验，最后进行锚头补浆和封锚。

4.4 抗滑桩施工方案

抗滑桩主要施工工序如下：（1）施工放样；（2）跳槽施工抗滑桩，以减少坡体结构的扰动破坏作用和影响；（3）吊装钢筋笼；（4）浇筑桩身。 重复工序（2）～（4）直至全部桩身浇筑完毕。 在桩身预埋直径50 mm与桩长等长的声波无损检测管，用于桩身混凝土质量检测。 对于桩身完整性较差的，应采取补救措施。桩施工完成并经检测合格后进行冠梁施工。 现场施工如图5 所示。

图5 现场施工照片

4.5 处理方案质量把控

施工过程中应严格遵循以下质量控制要点：（1）加固工程结构放线，宜按设计桩号采用坡面拉线尺量结合水准测量放线，严禁十字面板或框架梁结构悬空；（2）锚孔钻进须采用无水干钻，严禁带水钻进；钻孔速度应根据钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其他意外事故；（3）注浆考虑加入一定量的外加剂，锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力；（4）在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度80%以上后，进行张拉锁定作业，锚索锁定后48 h 内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉；（5）桩坑开挖揭露地层和水文情况如与设计存在差异或变化，应进行坑槽现场查验，必要时调整变更设计或经特殊处理以满足设计要求。

5 边坡稳定计算及监测结果

5.1 稳定性计算

结合边坡工程地质情况及滑移成因， 边坡破坏模式采用圆弧滑动模型， 并用简化毕肖普法分别计算加固后工况、降雨饱和工况的稳定性系数。 计算结果显示，加固后工况的稳定性系数为1.427（图6）；降雨饱和工况的稳定性系数为1.255（图7），两结果分别满足规范[2]规定的不小于1.2 和1.1 的要求。结果表明边坡处于稳定，处理方案合理，起到良好的效果。

图6 加固后工况最不利断面计算结果

图7 降雨饱和工况最不利断面计算结果

5.2 边坡监测结果

根据规范要求[3-4]，对坡顶（即高速公路路面）水平位移、垂直位移、地表裂缝和坡顶建筑物变形进行监测。 （1）坡顶水平、垂直位移监测。 在现场布置了3 个观测孔位， 分别位于455 m 处护栏外侧10 m （ZK1#监测孔）、560 m 处护栏外侧5 m（ZK2#监测孔）和615 m 处护栏外侧5 m（ZK3# 监测孔），观测孔中均未见地下水，采用自动化监测设备进行数据采集、分析。 以ZK2# 监测孔监测数据为例，如图8 所示，其深层水平位移最大值为27.6 mm，日均最大变化值为5 mm；垂直位移最大值为63.2 mm，日均最大变化值为8 mm。 （2）地表裂缝监测。 选择典型裂缝（裂缝）粘贴玻璃片并用裂缝尺定期测量固定点处宽度。以547.5 m～585 m 段路面纵向裂缝为例，该裂缝初始宽度为（处理前测量宽度）20 mm，在发现滑移的前3 d 发展迅速，最大测量值达到31 mm，后经暂停施工、裂缝填塞、土袋反压和封闭交通等应急措施处理后趋于稳定。 加固处理后，裂缝宽度仅变化0.05 mm，日均最大变化量为0.02 mm。（3）坡顶建筑物变形监测。 路基加固处理施工后，在高速公路施工段落混凝土防撞护栏外缘每5 m 布设监测点位，采用0.5″高精度全站仪定期测量护栏变形情况。 监测结果显示，所有监测点变形最大值仅为0.5 mm， 日均最大变化值为0.04 mm。 以上结果表明，该段路基边坡经加固施工处理后处于稳定状态。

图8 代表性监测孔（ZK2# 监测孔）监测位移曲线图

6 结语

本文通过边坡滑移成因分析，提出采用“抗滑桩+锚索+地表注浆”加固方案，并经过一段时间的监测及处理后边坡稳定性计算， 表明边坡处于稳定，进一步说明笔者对滑移成因分析符合现场实际情况，及时阻止了变形发展，具有一定的合理性，处理方案达到了预期效果，方案合理且可行。

在今后临近高速公路市政工程项目建设过程中，为预防发生类似现象，结合本工程案例施工经验，提出如下建议，以供参考：（1）高速公路管养单位要加强工作巡查， 可以借助现代化监测技术手段，对临近高速公路市政开发工程项目进行高精度视频监测；（2）对待后建临近高速公路市政工程项目，高速公路管养单位应采取主动上门服务的方式，掌握市政工程项目规划方案、正在建设的市政工程项目施工红线范围及设计方案，如发现正在建设的市政工程项目施工红线侵占高速公路红线范围，影响高速公路路基稳定和运营安全，应及时向项目业主单位提出履行涉路审批程序的要求；（3）临近高速公路市政开发工程项目实施前，应做好对临近高速公路路基边坡稳定性影响的评估工作，同时在施工前应做好边坡防护措施；（4）相关部门应建立案例库，举一反三，有针对性地制定应急预案，以便类似现象发生后可以迅速处理。