深路塹邊坡開挖與支護(hù)施工探討

張文昌

江西核工業(yè)建設(shè)有限公司

1 工程概況

1.1 工程簡述

惠州四環(huán)南道路工程西坑?xùn)|隧道口原為采石場區(qū)，位于惠州市河南岸馬莊河—村羅洞坳，為8級深路塹邊坡，每級邊坡高度8m～10m不等，坡率為1：0.75～1：2不等。邊坡施工范圍外側(cè)設(shè)置封閉式的漿砌片石坡頂截水溝，同時每級邊坡坡腳設(shè)置2m寬度的漿砌片石排水溝。降水時，雨水通過平臺排水溝與坡頂截水溝匯集道路排水系統(tǒng)。深路塹邊坡在開挖后，坡面采用掛網(wǎng)錨桿工藝，噴混厚度為8mm，鋼筋網(wǎng)片縱橫向采用@20mm 的8mm鋼筋；錨桿采用長度12m的，水平布設(shè)間距為3m，每級邊坡縱向布設(shè)兩道。

1.2 水文地質(zhì)情況

（1）地形地貌。西坑隧道東入口為采石場，采石場充填量大，極不穩(wěn)定。隧道入口區(qū)域邊坡較陡，深路塹邊坡底標(biāo)高約65m，坡頂標(biāo)高約135m。場地原有地形為侵蝕丘陵區(qū)，已發(fā)展為采石場。由于人工開挖，采石場地形起伏較大，相對高差約為70.3m。（2）邊坡穩(wěn)定性評價。根據(jù)鉆探，本段開挖后，存在一層殘余粉質(zhì)粘土和全風(fēng)化粉砂巖。巖石層在浸泡水中具有軟化和崩解的特征。邊坡開挖后，應(yīng)力釋放，容易沿巖體和結(jié)構(gòu)面誘發(fā)滑坡。同時，降水、流水侵蝕和工程建設(shè)也是誘發(fā)滑坡的主要因素。

2 施工重難點

2.1 施工難度大，安全風(fēng)險高

本路塹高邊坡高差70.3m，坡度陡峭，巖層松散，施工過程中碎石土運(yùn)輸存在運(yùn)輸便道陡峭，車輛行駛運(yùn)輸風(fēng)險大。

2.2 施 工質(zhì)量隱患大

深路塹開挖后邊坡高且陡，邊坡支護(hù)完成后，匯水面積大，約5萬平方米；同時惠州地區(qū)雨水較多，施工存在較大安全隱患，存在邊坡滑坡的風(fēng)險。

2.3 雨水季節(jié)地下水隱患大

深路塹邊坡背部為茂盛的植被，且連通附近的山脈，隧道出口右側(cè)存在一深水坑，蓄水量大，地下水豐富，雨水季節(jié)易引發(fā)地下水侵蝕邊坡，造成已修建邊坡坡面受地下水沖刷，影響邊坡質(zhì)量和穩(wěn)定。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 分級開挖

（1）高邊坡開挖采用“分段支護(hù)，豎向分段流水施工”的原則。根據(jù)土壤條件，采用挖機(jī)清理、自卸車轉(zhuǎn)運(yùn)、人工整形相結(jié)合的方法。運(yùn)輸通道與開挖面布置合理，使土壤運(yùn)輸、排水與開挖互不干擾，確保開挖順利進(jìn)行。（2）邊坡開挖、分級轉(zhuǎn)運(yùn)。上部平臺支護(hù)完成后，再進(jìn)行下一平臺的邊坡施工。

3.2 分級倒土

開挖以特定的設(shè)計高度為平臺，根據(jù)挖掘機(jī)操作過程的要求，進(jìn)行階梯式垂直傾斜開挖。每段采用分層開挖，每層開挖深度根據(jù)錨桿支護(hù)布置控制在3m，并往下一層分級排土。每級邊坡開挖完成后，及時完成邊坡支護(hù)。

圖1 分級排土示意圖

3.3 高邊坡監(jiān)控量測

（1）測量點及斷面布置。①斷面設(shè)定原則：a.地面沉降測量段的縱向距離按山坡30m的起止距離布置。b.測點水平布置在≥5.0m的坡外，每兩級坡內(nèi)埋設(shè)觀測樁。②測量點布置與埋設(shè)：使用全站儀釋放測量點，并參照水準(zhǔn)點掩埋測量點。所有的基準(zhǔn)點應(yīng)與附近的高程相結(jié)合，以獲得原始的高程。在測量點挖一個長100mm，寬400mm，深400mm的坑，然后埋在地面測量點（自制）。觀測樁間距30m，測點填滿混凝土。待混凝土固結(jié)后，方可使用精密水平儀觀察沉降。地表沉降觀測點布置如圖2所示。

圖2 地表沉降量觀測點布置圖

（2）量測方法。全站儀將相同的截面測量點布置在一條直線上，采用Soka B40水準(zhǔn)測量地面沉降。

3.4 錨桿施工

（1）錨桿鉆孔采用干式施工技術(shù)，禁止用水鉆探。

（2）錨桿的孔直徑是Φ130mm，錨孔定位的偏差不超過20mm，傾斜的寬容±1.0°，和錨長度的偏差不超過30mm。

（3）錨桿采用HRB400 鋼筋制成，每3m 配一根鋼筋，錨桿居中，保證孔內(nèi)保護(hù)層厚度不小于40mm。位于腐蝕性巖土中的錨桿應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行特殊處理，錨桿的兩端應(yīng)牢固地焊接在鋼筋和網(wǎng)格鋼筋上，焊接必須符合規(guī)范，防護(hù)鋼筋厚度不小于30mm。

（4）鉆孔完成后，將完成的錨桿放入孔內(nèi)。放置錨桿時，應(yīng)防止錨桿體扭曲。注漿管應(yīng)與錨桿一起放入孔內(nèi)，管端應(yīng)遠(yuǎn)離孔底，它是300mm～500mm。將錨桿和注漿管插入孔內(nèi)后灌漿，注漿一次完成，注漿壓力0.5MPa～1.5MPa，確保注漿充分。

（5）錨噴材料為純水泥漿，強(qiáng)度不小于30MPa。水泥為P.O42.5R，水灰比為0.38°～0.45°在施工過程中，可以根據(jù)需要添加加速器。水灰比通過配合比試驗確定。

（6）注漿時，應(yīng)在澆注時拔出注漿管。需要注意的是，注漿口應(yīng)始終位于漿體表面以下。在注漿的過程中，當(dāng)漿體溢出孔口時，應(yīng)隨時移動注漿管并拔出。

（7）錨桿施工前，應(yīng)在現(xiàn)場選擇具有代表性的巖層進(jìn)行錨桿拉拔試驗，確定錨桿與地面的粘結(jié)強(qiáng)度，并檢查錨桿的施工參數(shù)。

4 施工過程中存在的問題及應(yīng)對措施

4.1 邊坡鉆孔出現(xiàn)塌孔

（1）問題詳述。由于本工程存在大量的碎石土，且部分粒徑較大，頂部6～7級邊坡在鉆孔過程中，按設(shè)計標(biāo)高未能全部將碎石土清除，導(dǎo)致鉆孔過程中出現(xiàn)塌孔卡鉆現(xiàn)象。（2）應(yīng)對措施。本項目綜合項目成本和現(xiàn)場實際情況，采用套用套管的方式鉆孔，增加了施工成本，確保了工程施工質(zhì)量。

4.2 雨水從水溝中滲入坡面

（1）問題詳述。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是：①本項目排水溝和截水溝均采用漿砌片石結(jié)構(gòu)，施工過程中片石間填塞的砂漿飽和度不足，雨水從縫隙中滲入；②部分采用機(jī)制砂，導(dǎo)致砂漿粘性不足，雨水從孔隙中滲入坡面；③坡面噴混與排水溝之間沒有緊密銜接，導(dǎo)致雨水從接縫處滲入坡面。

（2）應(yīng)對措施。針對上述問題，一方面嚴(yán)格控制細(xì)砂原材料質(zhì)量，嚴(yán)禁使用機(jī)制砂，應(yīng)采用河沙，同時加強(qiáng)現(xiàn)場漿砌片石質(zhì)量管控，對已成型的排水溝表面，再鋪設(shè)一層3cm厚度以上的水泥砂漿，并形成排水坡度，確保漿砌片石表面無縫隙、無接縫，保證雨水季節(jié)能夠順利排水。

4.3 設(shè)計開挖面仍存在松散碎石土

（1）問題詳述。本工程原為采石場，現(xiàn)有大量的碎石土，面積大且覆蓋厚度不均勻，原始地形地貌資料缺失，地勘資料未能準(zhǔn)確體現(xiàn)實際情況，以致按設(shè)計標(biāo)高開挖后坡面仍在碎石層。

（2）應(yīng)對措施。因覆蓋碎石土厚度和范圍的隱蔽性，施工前無法獲取準(zhǔn)備資料，經(jīng)與設(shè)計溝通，效果不佳，仍繼續(xù)采用原設(shè)計方案。對出現(xiàn)此類問題，一方面積極與設(shè)計溝通，另一方面，采用套管工藝確保成孔質(zhì)量，必要時延長鉆孔深度，確保錨桿錨入巖層有足夠的深度，同時加強(qiáng)坡頂雨水引排，避免坡頂存在碎石土外露的現(xiàn)狀，確保雨水季節(jié)所有地表水能夠沿排水系統(tǒng)引流。

4.4 坡面成型后仍暗藏地下水通道

（1）問題詳述。邊坡修筑完成后，在雨水季節(jié)期間，因坡面面積大，匯水量大，經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在坡底和分級平臺頂面涌水的現(xiàn)狀。主要原因是平臺水溝或邊坡背部地表水通過巖層孔隙滲入。（2）應(yīng)對措施。一是通過涌水口，采取敲擊的方式，沿著涌水暗道，排查出雨水滲入口；二是在坡頂加設(shè)止水帷幕，避免山坡背部雨水通過巖層孔隙滲入邊坡，影響邊坡的穩(wěn)定。

5 結(jié)論

通過對惠州四環(huán)南道路工程西坑?xùn)|隧道口路塹高邊坡施工技術(shù)的研究，分析了施工的重難點及關(guān)鍵技術(shù)，同時對路塹邊坡施工過程中存在的問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出了解決措施，對我國同類型高邊坡施工有一定的參考與指導(dǎo)意義。