膨脹性泥灰?guī)r地段的挖方施工技術(shù)及邊坡防護(hù)措施

陳 建

(中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司)

膨脹性泥灰?guī)r地段的挖方施工技術(shù)及邊坡防護(hù)措施

陳 建

(中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司)

針對泥灰?guī)r的工程地質(zhì)特征，結(jié)合阿爾及利亞東西高速公路西標(biāo)段W8標(biāo)段現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，本文重點(diǎn)闡述一下膨脹性泥灰?guī)r地段挖方施工方法和邊坡防護(hù)，并通過竣工通車后幾個雨季觀察，邊坡、路基整體性穩(wěn)定。

泥灰?guī)r；挖方施工；邊坡；防護(hù)

1 前言

阿爾及利亞東西高速公路西標(biāo)段W8標(biāo)全長53.966Km，該段線路全部位于特萊姆森省境內(nèi)，設(shè)計時速120km/h，雙向六車道，路線所經(jīng)區(qū)域地貌總體特征為重丘陵區(qū)，區(qū)域內(nèi)溝壑縱橫，高填深挖地段多，地面坡度一般為8-20°，局部溝谷切割較深，坡度可達(dá)60°，工程區(qū)域內(nèi)屬軟質(zhì)巖區(qū)，植被覆蓋較少，地表以耕植土為主，下伏基巖主要為泥灰?guī)r，砂巖，局部為礫巖。

泥灰?guī)r在線路范圍內(nèi)十分發(fā)育，具有分布路段長、范圍廣的特點(diǎn)，對路基施工、邊坡的穩(wěn)定影響極大。本工程區(qū)域內(nèi)泥灰?guī)r具有以下特點(diǎn)：

(1)泥灰?guī)r：灰綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯呈柱狀。

(2)泥質(zhì)含量高，鈣質(zhì)含量小，巖體抗壓強(qiáng)度低，屬于軟質(zhì)巖類。

(3)具有弱～中等膨脹性，自由膨脹率一般50%～60%，最大可達(dá)到81%。

(4)泥灰?guī)r節(jié)理、裂隙發(fā)育，節(jié)理面光滑連續(xù)，巖體整體強(qiáng)度較低。

(5)巖石抗風(fēng)化能力差，已開挖的邊坡，如果裸露，短期內(nèi)可使巖體完全風(fēng)化。

(6)泥灰?guī)r遇水崩解、失水干縮。經(jīng)反復(fù)變形的巖體，抗剪強(qiáng)度極低。

2 膨脹性泥灰?guī)r的挖方施工技術(shù)措施

由于泥灰?guī)r具有以上特征，因此泥灰?guī)r的開挖一定要注重施工方法及施工順序，要準(zhǔn)備充分，合理安排開挖時間，盡量避開雨季，泥灰?guī)r一但開挖就要集中優(yōu)勢的資源配置，進(jìn)行突擊，以減少開挖后巖體的暴露時間，同時施工期間還要做好邊坡的臨時防護(hù)。

2.1 施工準(zhǔn)備

首先根據(jù)CCTP(技術(shù)條款)的要求，編制土方調(diào)運(yùn)方案，以圖表形式上報BCS(外部監(jiān)理)和DPN(業(yè)主)，獲得批準(zhǔn)后方可開挖。根據(jù)泥灰?guī)r的工程性質(zhì)，全部作為棄方處理，棄土場應(yīng)遠(yuǎn)離路基，選擇坡體較平坦的地方，以免棄土堆放過高產(chǎn)生滑移，并且不得對周圍的建筑物、水源及其它任何設(shè)施產(chǎn)生干擾或損壞，棄土堆放應(yīng)整齊、美觀、穩(wěn)定，排水暢通，底部應(yīng)避免水流的沖刷及浸泡。

清除征地范圍內(nèi)的腐殖土，腐殖土一定要堆放到離邊坡較遠(yuǎn)的位置，以免給邊坡施加額外的土壓力，造成邊坡加載下滑。根據(jù)測量放樣判斷邊坡是順坡還是反坡，在順坡一側(cè)，開挖前先要施工臨時的截水溝，用砂漿抹面，設(shè)于路塹坡頂3m以外，并結(jié)合實(shí)際地形、地質(zhì)條件大致沿等高線布設(shè)，將攔截的水流排入自然溝渠中，以防在施工期間雨水沿坡面流入挖方內(nèi)，因泥灰?guī)r遇水崩解的特性，必須盡可能的減少雨水浸泡和沖刷。在反坡一側(cè)，可不用施工臨時截水溝，但一定把清除的腐殖土遠(yuǎn)離邊坡，不能堆放成一條線，每隔10米到20米要留有缺口，使地表水順暢通過，減少邊坡處的積水和浸泡。

準(zhǔn)確放樣開挖位置，用標(biāo)桿做好邊樁和標(biāo)高的標(biāo)志，準(zhǔn)備好檢測邊坡坡率的三角架，隨時控制正確的坡率。

2.2 開挖施工

一般地段挖方施工常采用開槽掏底的開挖方式，雖然效率高，但對邊坡的穩(wěn)定非常不利。結(jié)合泥灰?guī)r的工程性質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，泥灰?guī)r地段合理的開挖方式應(yīng)該由頂至底部水平分層開挖。

邊坡高度小于8m時，采用直線形邊坡，不需設(shè)置邊坡平臺。邊坡高度大于8m時，采用折線形邊坡，每6m高設(shè)一處邊坡平臺，平臺寬度為5m。對于較大規(guī)模的挖方段（特別是邊坡≥ 2級挖方段），必須在路塹坡口、坡口以外的自然坡體以及路塹坡腳處設(shè)置必要的位移觀測樁，定期觀測，位移過大時（原則上如果側(cè)向位移量≥ 0.5cm/天，則標(biāo)志著不穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn)），應(yīng)立即停止開挖。

路塹開挖采取自上而下的順序進(jìn)行，分層開挖，不得亂挖、超挖，嚴(yán)禁掏底取土。并注意經(jīng)常性地檢查塹坡坡度，確保準(zhǔn)確，避免因二次刷坡造成不必要的浪費(fèi)。路塹支擋工程隨土方開挖進(jìn)度及時跟進(jìn)，盡量減少邊坡暴露時間，對開挖后不能及時進(jìn)行支擋、防護(hù)加固的地段，可根據(jù)當(dāng)時、當(dāng)?shù)厍闆r（土層的風(fēng)化程度、含水量、預(yù)計停頓時間等），在設(shè)計的開挖面外預(yù)留適當(dāng)厚度的原土不挖，作為臨時保護(hù)層。土質(zhì)路塹基底預(yù)留100 cm厚暫不開挖，待PST(路基頂層)層施工前再按設(shè)計路肩高程開挖。

機(jī)械的合理搭配是現(xiàn)場進(jìn)度的先決條件，根據(jù)開挖面的大小，棄土的運(yùn)距，自卸車挖掘機(jī)的工作效率，一般一臺挖掘機(jī)可在10～15米的工作面上供應(yīng)4～10臺自卸車連續(xù)工作，必要時推土機(jī)和裝載機(jī)要配合作業(yè)，工作效率會更高。一段挖方段盡量多的開展工作面，兩頭開挖或是中間兩頭同時開挖，修建好運(yùn)輸便道，確保車輛的行駛安全，合理組織調(diào)度是施工的必要的軟件措施。

3 邊坡病害及防護(hù)

3.1 邊坡常見的病害

由于泥灰?guī)r特征，在開挖過程常會出現(xiàn)以下問題：

（1）蠕滑：全風(fēng)化的泥灰?guī)r邊坡開挖后，如長期裸露，經(jīng)降雨入滲、蒸發(fā)干縮等反復(fù)變形，巖體的抗剪強(qiáng)度基本喪失，表層土的位移量遠(yuǎn)大于坡內(nèi)土體的位移，邊坡表現(xiàn)為蠕動變形。

（2）崩塌：泥灰?guī)r一般至少存在兩組互相垂直的節(jié)理面，這兩組連續(xù)、光滑的節(jié)理面，將巖體切割成大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，當(dāng)邊坡開挖面與巖石節(jié)理、裂隙面為不利組合時，邊坡將產(chǎn)生局部崩塌。在高陡邊坡，巖質(zhì)較堅硬時，崩塌更容易發(fā)生。

（3）滑坡：巖體較軟弱，地下水位較高或裂隙水發(fā)育的邊坡，開挖后產(chǎn)生臨空面，剪應(yīng)力增大，當(dāng)超過巖體抗剪強(qiáng)度時，即發(fā)生滑坡。

3.2 邊坡防護(hù)措施

針對以上泥灰?guī)r邊坡易出現(xiàn)的問題，對施工中和開挖后的邊坡應(yīng)采取以下防護(hù)措施：

（1）根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件，采取合理的邊坡形式與邊坡坡度，保證邊坡穩(wěn)定。泥灰?guī)r邊坡坡率應(yīng)盡量放緩，合理的設(shè)計坡率應(yīng)在1∶2～1∶3，我標(biāo)段采用1：2和1：2.5的坡率。臺階式邊坡形式，對保證泥灰?guī)r邊坡穩(wěn)定同樣有效，但臺階高度、寬度以及平臺傾斜方式對邊坡穩(wěn)定影響也非常大。泥灰?guī)r邊坡的每級高度不宜大于8米，在地形允許的情況下，平臺寬度應(yīng)盡量放寬，而且平臺與坡面用光滑的圓弧過渡，能有效減小平臺內(nèi)的應(yīng)力集中，對邊坡整體穩(wěn)定非常有利。施工中采用高6m、平臺的寬度為5m的邊坡，邊坡。如圖1

邊坡坡率為1：2.5

邊坡坡率為1：2.0

（2）合理的開挖順序，是保證邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵，施工時采用由頂至底、水平分層的開挖方式。

（3）邊開挖邊防護(hù)，防止風(fēng)化、坡面侵蝕，一般可根據(jù)泥灰?guī)r風(fēng)化程度，邊坡每下挖2～4米后，立即施工坡面的臨時防護(hù)工程。

（4）開挖基底預(yù)留的100cm，必須緊跟施工PST層，同時施工邊坡坡腳的盲溝，及時排出路槽內(nèi)的積水，避免邊坡被水浸泡。

（5）邊坡成形后，在邊坡上每10m設(shè)置一道坡面滲溝，坡面采用土工布+三維網(wǎng)罩面，把坡面的雨水通過滲溝迅速的匯聚并排放到坡腳的邊溝中，以減少坡面泥灰?guī)r被雨水沖刷、浸泡的時間，防止泥灰?guī)r遇水崩解。滲溝縱斷面圖-圖示2

（6）根據(jù)區(qū)域地形地貌、地質(zhì)水文條件以及區(qū)域氣候特點(diǎn)，泥灰?guī)r邊坡的防護(hù)形式應(yīng)該有各段自身的特點(diǎn)：

①所采用的形式應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，足以抵抗坡面徑流侵蝕。

②有良好的密封性能，防止雨水入滲、能阻止坡內(nèi)巖體水分蒸發(fā)，造成干縮。

③與自然景觀協(xié)調(diào)，能在短期內(nèi)形成良好的植被覆蓋層。

④能有效排除坡內(nèi)裂隙水，防止積水，造成巖體軟化、崩解。

⑤防護(hù)材料有足夠的耐久性，在公路使用年限內(nèi)不喪失其功能。

圖示2

4 結(jié)束語

當(dāng)泥灰?guī)r邊坡處于地質(zhì)環(huán)境脆弱或匯水面廣、水流豐富的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、巖土的工程地質(zhì)特點(diǎn)，確定正確的開挖方式，以及邊坡形式、坡率、每級邊坡高度。合理配置機(jī)械，盡量縮短施工周期，按照預(yù)定方案，對邊坡進(jìn)行及時防護(hù)，作好永久排水設(shè)施，確保泥灰?guī)r邊坡穩(wěn)定。我標(biāo)段由于采取了以上的施工方法和預(yù)防措施，在施工過程中有效地制止了邊坡的滑塌，沒有出現(xiàn)工后的隱患，取得了較好的效果。

滲溝縱斷面圖

[1]1991年法國公路和高速公路研究所《邊坡及擋土墻抗震規(guī)范》；

[2]2003年阿爾及利亞《抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》；

[3]歐洲標(biāo)準(zhǔn)7——地質(zhì)技術(shù)；

[4]2001年法國公路和高速公路研究所《土方工程質(zhì)量保證組織技術(shù)指南》；

[5]阿爾及利亞東西高速公路CCTP【專用技術(shù)合同條款】。

TU75

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