高速公路边坡二次支护加固施工技术研究

唐安平

（贵州省公路建设养护集团有限公司六盘水分公司,贵州 六盘水 553022）

0 引言

在建设发展背景下，我国的高速公路里程逐渐增加，但由于多个高速公路建设在复杂地质环境下，容易受外界环境因素变化造成边坡失稳，出现山体滑坡等地质灾害，给人们的生命财产安全造成威胁。除此之外，部分建设在山区的高速公路容易受人类活动影响出现坍塌[1-2]。边坡支护是一种常见的安全加固措施，其可以使用重力挡墙、锚杆等对边坡进行支持，避免出现边坡塌方问题[3]。大多数边坡的地质环境不同，内部组成结构十分复杂，因此支护难度较高，且在支护过程中容易造成边坡损伤。为了解决上述问题，开展高速公路边坡加固技术研究非常重要。据相关研究人员表明，影响边坡稳定性的因素较多，需要根据边坡特点选取有效的支护加固方式。在常规的二次支护加固施工中，大多使用了混凝土抗滑桩、挡墙等，或进行不同程度的喷锚处理，上述处理步骤可以提高坡面与抗滑桩的摩擦力，阻止滑坡坡面变形延展，但大多数高速公路边坡支护加固施工技术使用单一式透水岩加固方法加固，易受坡面锚杆夹层岩崩解作用影响，导致支护加固施工参数偏差较高[4]。在该背景下，该文设计了一种全新的高速公路边坡二次加固施工技术。

1 高速公路边坡二次支护加固施工技术设计

1.1 高速公路边坡清方减载支挡加固

为了降低高速公路边坡支护压力，该文设计的施工技术进行了清方减载支挡加固。即将现有的高速公路边坡体改造成相对稳定的边坡结构，使用挡土墙和预应力锚索抗滑桩进行支挡处理，再利用锚杆和锚索进行加固。在施工前，需要将锚杆与锚索固定到边坡稳定的土层中，提高锚索的拉应力，降低边坡滑动的风险[5]。在某些稳定性较低的区域，可以使用格固结构，浇筑一个钢筋混凝土框架，将格固结构与锚杆、锚索固定，嵌入到边坡结构中[6]。该文选取的格固结构主要由浆砌块石及混凝土结构组成，按照边坡加固要求将其形状调整至人字形、正方形或者其他符合支挡加固的形状，此时的支挡加固示意图如图1 所示。

图1 格固结构加固示意图

由图1 可知，根据上述的格固结构加固示意图可以计算锚杆承载力f如式（1）所示：

式中，d——格固体直径；L1——格固段长度；FB——黏结强度；K1——加固安全系数[7]；此时加固框格的抗剪强度υf如式（2）所示：

式中，c'——抗剪强度指标；σ——法向总应力；u——孔隙应力；结合上述的格固参数可以进行注浆加固，使用土钉墙进行支护[8]。

当外部环境发生改变时，边坡的受力会随之变化，因此，该文将符合支护需求的锚固体埋设在土体中，由其与土钉墙相互作用，共同承担坡面荷载，提高土钉墙的承受能力，达到约束施工作用。

1.2 灌注桩循环回钻成孔支护处理

灌注桩是一种重要的支护结构，直接影响二次支护加固施工效果，因此该文选取微型灌注桩，首先进行了测量放线定位，调整桩位至指定区域，接下来安装定位钻机，将钻头对准孔位中心，降低桩位偏差。待上述步骤完毕后，需要钻进成孔，即开动钻机钻进成孔，进行清孔处理，在孔内接通注浆管。注浆管注浆水泥选用PO42.5 水泥，调整水灰比至0.6～0.8，待初凝后再进行二次注浆，确保注浆压力值符合支护加固施工要求。该文设计的施工技术使用逆循环泥浆护臂成孔法进行了成孔处理，此时的灌注桩循环回钻成孔支护处理示意图如图2所示。

由图2 可知，在成桩过程中，该文使用循环泥浆护臂进行钻进成孔，主要成孔工艺如下：

首先需要确定桩孔中心，进行筒槽开挖处理，开挖完毕后使用素土进行压实，此时调整护筒内径，埋设护筒，使其低于地面与泥浆槽。完毕后，进行钻机定位，确保定位轴线与钻机对齐。施工使用的泥浆属于原土泥浆，存在砂层，因此需要调整泥浆池开挖体积，避免泥浆性能发生改变。

泥浆比重调整完毕后，可以进行钻进施工，待桩孔达到设计深度后进行清孔处理，避免出现缩颈桩问题。施工使用的导管为承插式导管，下部需要进行密封连接，调整测试水压至指定范围内开始进行混凝土灌注，待灌注完毕后提起护筒，完成灌注桩循环回钻成孔支护施工。

2 实例分析

2.1 工程概况及准备

为了验证设计的高速公路边坡二次支护加固施工技术的施工效果，该文选取县道黄砂线永丰化工处边坡塌方治理工程进行实例分析。在2019 年5 月16 日和6 月10 日该工程区域出现极端天气，受强降雨影响，县道黄砂线永丰化工处边坡发生崩塌，崩塌产生后在其后缘形成高陡边坡，边坡外缘与坡顶上建筑物边线距离越来越小，目前二者净距离仅为1.3 m，严重威胁坡顶上建筑物安全，同时危及县道黄砂线道路行人、车辆安全。该崩塌区域位于县道黄砂线公路内侧的边坡上，塌滑体上部位于边坡顶部的平台地上，平台地面标高188 m，平台上建办公楼1 幢，后缘边线与建筑边线净距离仅为1.3 m；下部底界位于县道黄砂线公路内侧边上，公路路面标高166～167 m，北西向长度20～22 m，北东向长度25～30 m，厚度3～7 m，方量约3 000 m3，崩塌体成分主要为砂土状强风化变质粉砂岩，崩塌体表层见倾倒树木，平面形态呈梯形。崩塌滑体后缘形成陡壁，陡壁高度6～8 m，坡度70 °～80 °，陡壁上出露砂土状强风化变质粉砂岩。原埋设于坡体上部的排水管挫断悬挂于陡壁上。坡顶边缘水泥路面路基悬空，地面上形成拉张裂缝，需要对其边坡进行二次加固设计。该次加固设计范围仅限于公路内侧产生崩塌边界范围并向其周边作适当的外延。县道黄砂线永丰化工处边坡崩塌现状情况：崩塌体底宽30 m，顶宽20 m，纵长18～22 m，厚度3～7 m。设计桩号K0+000～K0+034.767，治理措施采用抗滑桩支挡与坡率法边坡防护相结合。第一级采用抗滑桩支挡，露出地面高度5 m；第二级采用挂三维网植草防护，其中K0+000～K0+020 坡率为1 ∶1，K0+020～K0+030 为坡率渐变段，K0+030～K0+034.767 坡率为1.25。该研究区域的崩塌特征如图3 所示。

图3 研究区域崩塌特征

由图3 可知，根据区域地质和勘查资料表明：崩塌区基岩直接出露，岩性为寒武系林田群的变质粉砂岩，层状构造。根据该次钻探揭露地层情况，按其成因及物理力学性能将场地岩土体类型自上而下划分为崩塌体、砂土状强风化变质粉砂岩、碎块状强风化变质粉砂岩。崩塌体：褐黄、紫红色，湿—饱和、松散、崩塌成分主要为砂土状强风化变质粉砂岩，部分为碎块状强风化变质粉砂岩，崩塌体表层见倾倒树木。该层系崩塌成因，分布于崩塌区内，层厚3～7 m，施工的钻孔有揭露，揭露厚度6.5 m。场地上基岩直接出露，岩性为寒武系林田群的变质粉砂岩，属非岩溶区，钻探结果表明亦无暗沟、暗洞、古河道、废井、墓穴等不利地下埋藏物。该次勘察钻孔揭露深度范围内未揭露到孤石及风化不均匀体，但不排除在钻孔之间场地内不存在孤石及风化不均匀体可能性。结合上述的工程概况，即可进行二次加固施工，得出最终的加固支护施工结果。

2.2 加固施工结果与讨论

结合上述的工程概况即可使用该文设计的高速公路边坡二次支护加固施工技术进行施工，该工程存在若干个支护加固坡点，此时随机抽取一个加固支护施工点位，该施工点位的施工示意图如图4 所示。

图4 施工点位支护加固施工示意图

由图4 可知，各个施工点位的锚固体贯入度较高，贯入状态良好，支护基地标高符合支护加固施工要求。

待上述步骤完毕后，需要选取中心加固支护点，将距离中心加固支护点距离为0.05 m、0.10 m、0.15 m、0.20 m、0.25 m、0.30 m、0.35 m、0.40 m、0.45 m、0.50 m、0.55 m、0.60 m 的各个加固支护点作为加固施工数据采集点位。已知，加固施工要求的墙背回填黏聚力≥18 kPa，内摩擦角≥30 °，回填压实系数≥0.94，在荷载天然状态下的边坡稳定性系数需要高于1.3，在暴雨状态下的边坡稳定性系数需要高于1.289，此时各个点位的支护加固施工结果如表1 所示。

表1 支护加固施工结果

由表1 可知，该文设计的高速公路边坡二次支护加固施工技术的各个支护加固施工点位的墙背回填黏聚力、内摩擦角、回填压实系数、荷载天然状态下的边坡稳定性系数、暴雨状态下的边坡稳定性系数均符合支护加固施工要求，证明该文设计的高速公路边坡二次支护加固施工技术的施工效果较好，具有可靠性，有一定的应用价值。

3 结束语

在交通经济飞速发展背景下，我国的高速公路建设越来越完善，由于部分高速公路建设在相对复杂的地质环境下，容易受自然灾害、人为作用等因素影响，出现边坡失稳，形成严重的地质灾害。由于现有的高速公路边坡支护加固方法的加固支护效果较差，不符合高速公路施工安全要求，因此该次开展高速公路边坡二次加固施工技术研究。实例分析结果表明，设计的高速公路边坡二次支护加固施工技术的施工效果较好，加固施工点位的墙背回填黏聚力、回填压实系数、天然及暴雨状态下的边坡稳定性系数均符合施工要求，具有一定应用价值。