摩洛哥王國高速公路路塹邊坡的治理施工

林國慶

(武漢地質工程勘察院，湖北武漢 430051)

1 工程概況

2010年2月—9月，受單位委派本人參與了“摩洛哥王國丹吉爾公路—邁勒河港口高速公路PK21+800段和PK40+000段”路塹邊坡防護治理項目施工(以下簡稱治理項目)。

摩洛哥丹吉爾—邁勒河港口高速公路PK21+800、PK40+000段位于摩洛哥丹吉爾北，距邁勒河港口約30 km。丹吉爾位于直布羅陀海峽的丹吉爾灣口，地處北緯 35.7°，西經(jīng) 5.9°，距亞歐大陸僅 11 ～15 km，坐落在世界交通的十字路口。

治理項目建設單位為摩洛哥王國國家高速公路管理局。

2 工程地質條件

2.1 氣象

該區(qū)域屬亞熱帶地中海式氣候，5—10月盛行東北風，10月—次年5月盛行西南風。年平均氣溫1月約12℃，7月約24℃。全年平均降雨量約500 mm。

2.2 邊坡特征

PK21+800段邊坡起止里程樁號K21+430—K21+800，東西走向，傾向南偏東，平面呈扇形分布，全長約370 m。坡面斜長31～97 m，整體高度約33 m，坡面面積為33 091 m2，一級放坡，為新近人工開挖路塹邊坡。

PK40+000段邊坡起止里程樁號K39+960—K40+580，東西走向，傾向南偏東，全長約620 m，坡面斜長約 25～95 m，整體高度約 35 m，坡面面積為47 992 m2，一級單向坡，為新近人工開挖路塹邊坡。

PK21+800段、PK40+000段邊坡巖體主要由泥巖、泥質頁巖及泥質砂巖組成。

(1)泥巖:主要呈灰色、褐灰色，泥質結構，薄—中層狀構造，主要由粘土礦物組成;表層風化較強烈，多呈碎片—碎塊狀，遇水易軟化，鎬可挖掘。近東西走向，傾北東，傾角較陡，褶皺較發(fā)育，全場均有分布，場地北東角局部缺失。

(2)泥質頁巖:主要呈褐灰色、灰黑色，頁片狀構造，主要由粘土礦物組成;風化較強烈，多呈碎片狀;以夾層形式分布于泥巖中。

(3)泥質砂巖:主要呈黃色、灰黃色，泥質砂狀結構，中—厚層狀構造，主要由長石、石英和少量粘土礦物組成;表層有風化現(xiàn)象，較破碎，局部夾方解石、石英條帶，巖質較堅硬。主要分布于邊坡上部和場區(qū)北東角。

邊坡于2005年丹吉爾—邁勒河港口高速公路修建路塹施工時開挖形成，均呈一級單向放坡，現(xiàn)坡面經(jīng)人工修整，坡比(大面)約1∶3。坡面現(xiàn)裸露，坡體有較多雨水沖刷溝槽，寬度 0.30 ～1.50 m，深度 0.30 ～1.00 m(見照片1)。

照片1 邊坡治理沖刷溝槽狀況Photo 1 Scour troughs of slope treatment

雨季時邊坡坡腳有大量沖刷淤積物堆積，堆積寬度1～5 m，堆積高度0.20～2.0 m，嚴重影響到高速公路的正常運營(見照片2)。

照片2 路邊排水溝淤積狀況Photo 2 Deposition of drain

3 路塹邊坡病害的成因機制分析

丹吉爾公路—邁勒河港口高速公路邊坡目前已發(fā)生的主要病害為:坡面受降水沖刷形成較多切割較深的溝槽;局部坡面有小型淺層滑移、坍塌現(xiàn)象;高速公路邊溝及行車道溝淤積大量滑移體影響高速公路正常運營。

治理項目路塹邊坡均為單向斜坡，由人工開挖形成，邊坡坡率1∶3～1∶3.4，邊坡整體穩(wěn)定性較好。單級路塹邊坡高35 m左右，斜面斜長約90 m左右，邊坡地層主要由泥巖、泥質頁巖組成，間夾有泥質砂巖條帶，邊坡巖層產(chǎn)狀210°∠35°，多傾向高速邊溝，為斜交順向坡。

公路路塹邊坡開挖施工時剝離了表層覆蓋層，使其直接暴露于地表，受風化作用和特殊氣候影響強烈。摩洛哥4月—9月為旱季，10月—次年3月為雨季，旱季時泥巖、泥質頁巖經(jīng)暴曬極易失水后崩解成片狀、貝殼狀或塊狀;雨季時因長期降水和坡面無排水通道引起水體排泄不暢，造成雨水下滲，巖體長期受水浸泡，遇水易軟化、風化、崩解，其強度大幅度降低。

當大氣降雨形成地表水入滲至全、強風化巖體與中風化巖體分界面后，由高向低徑流、運移，易形成潛在滑面，加之高速公路修建時對斜坡前部進行了切坡，形成了臨空面，暴雨期間，坡體飽水，強度急劇降低，導致表層軟化體在邊坡中、下部滑移、堆積。

在持續(xù)降雨或強降雨期間，因坡體無防護措施和坡腳無支擋措施，泥巖、泥質頁巖、泥質砂巖軟硬間雜分布，坡面受流水沖刷作用影響易沿較軟的泥巖、泥質頁巖沖刷出溝槽，巖土體被搬運至高速公路邊溝淤積并堵塞行車道，造成高速公路路塹邊坡病害的發(fā)生。

4 主要治理措施

治理項目兩側部分坡體侵蝕嚴重，坡體侵蝕的位置開始有下滑的趨勢。摩洛哥國家高速公路局對此進行治理，利用拱孔保護路塹邊坡。

4.1 施工圖設計方案

清理整平坡面，開挖溝槽，施工拱孔骨架，減緩水流速度，減少坡面暴露面積，保護坡體。

4.2 治理措施

邊坡修整+混凝土拱形格構 +漿砌石襯砌 +排水。

4.3 主要設計參數(shù)與技術要求

(1)支撐地塊準備:清理掉所有在地表可能對人造成傷害的物體(樹枝、帶有尖利菱角的各種質地的石子、堅硬的廢棄物以及易坍塌的巖土體)→平整地表→用同樣的材料填平溝壑→所有其他附屬施工。平面尺寸允許誤差±20 mm，高程允許誤差±20 mm。

(2)混凝土拱形格構:設計混凝土強度≥20 MPa，截面尺寸為0.30 m ×0.60 m，梁主筋為8Φ10，箍筋為Φ10@250 mm，混凝土保護層厚度為35 mm。

(3)漿砌石襯砌:縱梁寬800 mm，厚200 mm;橫梁及拱形梁部分寬1 000 mm，厚200 mm;砂漿強度等級不低于M7.5 MPa，片石強度等級為MU30 MPa。

(4)墊層混凝土:漿砌片石及混凝土格構梁下均設B5(即國內 C10級別)混凝土墊層，墊層厚度50 mm，中間設T6鋼筋網(wǎng)片。

(5)鋼筋網(wǎng)片:網(wǎng)筋布置為T6@100 mm，為直徑6 mm螺紋鋼筋，縱、橫向間距100 mm，廠家定制、機器自動焊接。(不同于國內網(wǎng)片筋用光圓6鋼筋)

施工設計圖紙見圖1～圖5，單位為m[1]。

5 施工實施情況

5.1 主要施工順序

測量定位→支撐地塊準備→基槽開挖→墊層混凝土澆筑→漿砌片石→混凝土梁模板制安→梁鋼筋安裝→梁混凝土澆筑→壓邊素混凝土澆筑→拱內土方平整→場地整理→竣工驗收。

5.2 主要施工方法

(1)測量定位:由ADM(高速公路監(jiān)理部)提供控制點，項目部復核后，采用TOPCAN全站儀進行縱、橫軸線中心測放;拱形部分從圓心點用鋼尺放弧線。

(2)支撐地塊準備:主要采用CAT推土機自上而下平整，清理掉所有在地表可能對人造成傷害的物體(樹枝、帶有尖利菱角的各種質地的石子、堅硬的廢棄物以及易坍塌的巖土體)→平整地表→用同樣的材料填平溝壑→所有其他附屬施工。

圖1 結構平面設計圖Fig.1 Plane design drawing of structure

圖2 A—A剖面圖Fig.2 Profile of A—A

圖3 C—C剖面圖Fig.3 Profile of C—C

(3)作為地塊整平的補充:在監(jiān)理、施工方共同選定部位采用人工開挖、斗車轉運軟土、棄土;修補部分采用B5素混凝土填補。

(4)混凝土工程:基槽采用液壓挖掘機沿基槽開挖線開挖25 cm，然后采用人工開挖至設計標高;采用人工溜槽和商品混凝土澆筑墊層，然后砌筑片石和澆筑拱形梁。

(5)模板工程:當?shù)刭徺I50 mm×200 mm×3 000 mm板材作直模板，定制50 mm×2 280 mm弧形板拼裝拱形模板[2](見照片3)。

(6)鋼筋網(wǎng)片:在摩洛哥主要經(jīng)濟都市卡薩布蘭卡鋼筋加工廠定制T6鋼筋網(wǎng)片。

圖4 D—D剖面圖Fig.4 Profile of D—D

圖5 H—H剖面圖Fig.5 Profile of H—H

(7)鋼筋工程:由卡薩布蘭卡購買T10鋼筋，定長12 m/根，現(xiàn)場加工制作。

(8)壓邊素混凝土:采用人工現(xiàn)場拌合，邊支拱形模板邊澆筑(見照片4)。

(9)場地清理:采用人工配合JCB和載重汽車進行材料收整和渣土外運。

照片3 混凝土格構模板制作安裝Photo 3 Manufacture and installation of lattice formwork of concrete

照片4 混凝土格構梁澆筑Photo 4 Pouring of lattice beam of concrete

5.3 制約施工的主要難點

(1)邊坡均為一級單向坡，坡面斜長97 m，緊臨高速公路，施工材料坡間轉運困難。為加快施工進度，在PK21+800工段由坡體中上部用紡織袋裝土砌筑出一條寬4.5 m的臨時通道，解決了材料轉運問題。PK40因坡頂有通道，材料由坡頂、坡腳分別向坡體中部運輸。施工過程中材料二次轉運耗費了大量人力和財力。

(2)混凝土弧形拱弧半徑為12.50 m，設計尺寸過大，導致模板周轉速度過慢，流水施工節(jié)奏過長，增大了施工投入。

6 治理工程效果

本治理工程主體施工漿砌石和混凝土拱形梁于2010年8月中旬完成，壓邊素混凝土于9月15日完成。

漿砌石和混凝土拱型格構的完成，不僅為坡面雨季大氣降水提供了系統(tǒng)的排水通道，減少了大氣降水對坡體的直接沖刷，降低了排水溝中動水勢能;混凝土拱形梁和漿砌石還與高速公路形成了一個自上而下完整的彈性支護體系，提高了邊坡整體穩(wěn)定性(見照片5、照片6)。

施工期間，拱形骨架支護體系經(jīng)歷了7、8、9月份多次暴雨的沖刷，最大降雨持續(xù)時間為7 d，單日最大降水量為50 mm。監(jiān)測結果表明，坡面無明顯變形和位移，坡面滑移和邊溝淤積未再次發(fā)生，坡頂、坡體及坡腳排水通暢無積水滯留，高速公路運營正常。該項目成功實施，改變了摩洛哥以土工布+碎石護面、石籠護坡為主的邊坡防治方法，為摩洛哥類似公路邊坡的治理工程設計提供了成功的范例。

照片5 工程細部構造Photo 5 Detail structure of engineering

照片6 工程完工典型照片[3]Photo 6 Typical photo of project completion

[1] 密斯坦法，穆罕默德，等.丹吉爾—邁勒河港口高速公路拱孔保護路塹邊坡施工設計圖紙[R].摩洛哥丹吉爾:摩洛哥王國國家高速公路局，2010.

[2] 成傳剛，張俊瑞，等.丹吉爾—邁勒河港口高速公路拱孔保護路塹邊坡施工方案[R].武漢:武漢地質工程勘察院，2010.

[3] 林國慶，張俊瑞，等.丹吉爾—邁勒河港口高速公路拱孔保護路塹邊坡施工竣工報告[R].武漢:武漢地質工程勘察院，2010.