高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)研究

唐安平

（貴州省公路建設(shè)養(yǎng)護集團有限公司六盤水分公司,貴州 六盤水 553022）

0 引言

在建設(shè)發(fā)展背景下，我國的高速公路里程逐漸增加，但由于多個高速公路建設(shè)在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，容易受外界環(huán)境因素變化造成邊坡失穩(wěn)，出現(xiàn)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，給人們的生命財產(chǎn)安全造成威脅。除此之外，部分建設(shè)在山區(qū)的高速公路容易受人類活動影響出現(xiàn)坍塌[1-2]。邊坡支護是一種常見的安全加固措施，其可以使用重力擋墻、錨桿等對邊坡進行支持，避免出現(xiàn)邊坡塌方問題[3]。大多數(shù)邊坡的地質(zhì)環(huán)境不同，內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此支護難度較高，且在支護過程中容易造成邊坡?lián)p傷。為了解決上述問題，開展高速公路邊坡加固技術(shù)研究非常重要。據(jù)相關(guān)研究人員表明，影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，需要根據(jù)邊坡特點選取有效的支護加固方式。在常規(guī)的二次支護加固施工中，大多使用了混凝土抗滑樁、擋墻等，或進行不同程度的噴錨處理，上述處理步驟可以提高坡面與抗滑樁的摩擦力，阻止滑坡坡面變形延展，但大多數(shù)高速公路邊坡支護加固施工技術(shù)使用單一式透水巖加固方法加固，易受坡面錨桿夾層巖崩解作用影響，導(dǎo)致支護加固施工參數(shù)偏差較高[4]。在該背景下，該文設(shè)計了一種全新的高速公路邊坡二次加固施工技術(shù)。

1 高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)設(shè)計

1.1 高速公路邊坡清方減載支擋加固

為了降低高速公路邊坡支護壓力，該文設(shè)計的施工技術(shù)進行了清方減載支擋加固。即將現(xiàn)有的高速公路邊坡體改造成相對穩(wěn)定的邊坡結(jié)構(gòu)，使用擋土墻和預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁進行支擋處理，再利用錨桿和錨索進行加固。在施工前，需要將錨桿與錨索固定到邊坡穩(wěn)定的土層中，提高錨索的拉應(yīng)力，降低邊坡滑動的風(fēng)險[5]。在某些穩(wěn)定性較低的區(qū)域，可以使用格固結(jié)構(gòu)，澆筑一個鋼筋混凝土框架，將格固結(jié)構(gòu)與錨桿、錨索固定，嵌入到邊坡結(jié)構(gòu)中[6]。該文選取的格固結(jié)構(gòu)主要由漿砌塊石及混凝土結(jié)構(gòu)組成，按照邊坡加固要求將其形狀調(diào)整至人字形、正方形或者其他符合支擋加固的形狀，此時的支擋加固示意圖如圖1 所示。

圖1 格固結(jié)構(gòu)加固示意圖

由圖1 可知，根據(jù)上述的格固結(jié)構(gòu)加固示意圖可以計算錨桿承載力f如式（1）所示：

式中，d——格固體直徑；L1——格固段長度；FB——黏結(jié)強度；K1——加固安全系數(shù)[7]；此時加固框格的抗剪強度υf如式（2）所示：

式中，c'——抗剪強度指標(biāo)；σ——法向總應(yīng)力；u——孔隙應(yīng)力；結(jié)合上述的格固參數(shù)可以進行注漿加固，使用土釘墻進行支護[8]。

當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生改變時，邊坡的受力會隨之變化，因此，該文將符合支護需求的錨固體埋設(shè)在土體中，由其與土釘墻相互作用，共同承擔(dān)坡面荷載，提高土釘墻的承受能力，達到約束施工作用。

1.2 灌注樁循環(huán)回鉆成孔支護處理

灌注樁是一種重要的支護結(jié)構(gòu)，直接影響二次支護加固施工效果，因此該文選取微型灌注樁，首先進行了測量放線定位，調(diào)整樁位至指定區(qū)域，接下來安裝定位鉆機，將鉆頭對準(zhǔn)孔位中心，降低樁位偏差。待上述步驟完畢后，需要鉆進成孔，即開動鉆機鉆進成孔，進行清孔處理，在孔內(nèi)接通注漿管。注漿管注漿水泥選用PO42.5 水泥，調(diào)整水灰比至0.6～0.8，待初凝后再進行二次注漿，確保注漿壓力值符合支護加固施工要求。該文設(shè)計的施工技術(shù)使用逆循環(huán)泥漿護臂成孔法進行了成孔處理，此時的灌注樁循環(huán)回鉆成孔支護處理示意圖如圖2所示。

由圖2 可知，在成樁過程中，該文使用循環(huán)泥漿護臂進行鉆進成孔，主要成孔工藝如下：

首先需要確定樁孔中心，進行筒槽開挖處理，開挖完畢后使用素土進行壓實，此時調(diào)整護筒內(nèi)徑，埋設(shè)護筒，使其低于地面與泥漿槽。完畢后，進行鉆機定位，確保定位軸線與鉆機對齊。施工使用的泥漿屬于原土泥漿，存在砂層，因此需要調(diào)整泥漿池開挖體積，避免泥漿性能發(fā)生改變。

泥漿比重調(diào)整完畢后，可以進行鉆進施工，待樁孔達到設(shè)計深度后進行清孔處理，避免出現(xiàn)縮頸樁問題。施工使用的導(dǎo)管為承插式導(dǎo)管，下部需要進行密封連接，調(diào)整測試水壓至指定范圍內(nèi)開始進行混凝土灌注，待灌注完畢后提起護筒，完成灌注樁循環(huán)回鉆成孔支護施工。

2 實例分析

2.1 工程概況及準(zhǔn)備

為了驗證設(shè)計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)的施工效果，該文選取縣道黃砂線永豐化工處邊坡塌方治理工程進行實例分析。在2019 年5 月16 日和6 月10 日該工程區(qū)域出現(xiàn)極端天氣，受強降雨影響，縣道黃砂線永豐化工處邊坡發(fā)生崩塌，崩塌產(chǎn)生后在其后緣形成高陡邊坡，邊坡外緣與坡頂上建筑物邊線距離越來越小，目前二者凈距離僅為1.3 m，嚴重威脅坡頂上建筑物安全，同時危及縣道黃砂線道路行人、車輛安全。該崩塌區(qū)域位于縣道黃砂線公路內(nèi)側(cè)的邊坡上，塌滑體上部位于邊坡頂部的平臺地上，平臺地面標(biāo)高188 m，平臺上建辦公樓1 幢，后緣邊線與建筑邊線凈距離僅為1.3 m；下部底界位于縣道黃砂線公路內(nèi)側(cè)邊上，公路路面標(biāo)高166～167 m，北西向長度20～22 m，北東向長度25～30 m，厚度3～7 m，方量約3 000 m3，崩塌體成分主要為砂土狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖，崩塌體表層見傾倒樹木，平面形態(tài)呈梯形。崩塌滑體后緣形成陡壁，陡壁高度6～8 m，坡度70 °～80 °，陡壁上出露砂土狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖。原埋設(shè)于坡體上部的排水管挫斷懸掛于陡壁上。坡頂邊緣水泥路面路基懸空，地面上形成拉張裂縫，需要對其邊坡進行二次加固設(shè)計。該次加固設(shè)計范圍僅限于公路內(nèi)側(cè)產(chǎn)生崩塌邊界范圍并向其周邊作適當(dāng)?shù)耐庋??？h道黃砂線永豐化工處邊坡崩塌現(xiàn)狀情況：崩塌體底寬30 m，頂寬20 m，縱長18～22 m，厚度3～7 m。設(shè)計樁號K0+000～K0+034.767，治理措施采用抗滑樁支擋與坡率法邊坡防護相結(jié)合。第一級采用抗滑樁支擋，露出地面高度5 m；第二級采用掛三維網(wǎng)植草防護，其中K0+000～K0+020 坡率為1 ∶1，K0+020～K0+030 為坡率漸變段，K0+030～K0+034.767 坡率為1.25。該研究區(qū)域的崩塌特征如圖3 所示。

圖3 研究區(qū)域崩塌特征

由圖3 可知，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和勘查資料表明：崩塌區(qū)基巖直接出露，巖性為寒武系林田群的變質(zhì)粉砂巖，層狀構(gòu)造。根據(jù)該次鉆探揭露地層情況，按其成因及物理力學(xué)性能將場地巖土體類型自上而下劃分為崩塌體、砂土狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖、碎塊狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖。崩塌體：褐黃、紫紅色，濕—飽和、松散、崩塌成分主要為砂土狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖，部分為碎塊狀強風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖，崩塌體表層見傾倒樹木。該層系崩塌成因，分布于崩塌區(qū)內(nèi)，層厚3～7 m，施工的鉆孔有揭露，揭露厚度6.5 m。場地上基巖直接出露，巖性為寒武系林田群的變質(zhì)粉砂巖，屬非巖溶區(qū)，鉆探結(jié)果表明亦無暗溝、暗洞、古河道、廢井、墓穴等不利地下埋藏物。該次勘察鉆孔揭露深度范圍內(nèi)未揭露到孤石及風(fēng)化不均勻體，但不排除在鉆孔之間場地內(nèi)不存在孤石及風(fēng)化不均勻體可能性。結(jié)合上述的工程概況，即可進行二次加固施工，得出最終的加固支護施工結(jié)果。

2.2 加固施工結(jié)果與討論

結(jié)合上述的工程概況即可使用該文設(shè)計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)進行施工，該工程存在若干個支護加固坡點，此時隨機抽取一個加固支護施工點位，該施工點位的施工示意圖如圖4 所示。

圖4 施工點位支護加固施工示意圖

由圖4 可知，各個施工點位的錨固體貫入度較高，貫入狀態(tài)良好，支護基地標(biāo)高符合支護加固施工要求。

待上述步驟完畢后，需要選取中心加固支護點，將距離中心加固支護點距離為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 的各個加固支護點作為加固施工數(shù)據(jù)采集點位。已知，加固施工要求的墻背回填黏聚力≥18 kPa，內(nèi)摩擦角≥30 °，回填壓實系數(shù)≥0.94，在荷載天然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)需要高于1.3，在暴雨狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)需要高于1.289，此時各個點位的支護加固施工結(jié)果如表1 所示。

表1 支護加固施工結(jié)果

由表1 可知，該文設(shè)計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)的各個支護加固施工點位的墻背回填黏聚力、內(nèi)摩擦角、回填壓實系數(shù)、荷載天然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)、暴雨狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)均符合支護加固施工要求，證明該文設(shè)計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)的施工效果較好，具有可靠性，有一定的應(yīng)用價值。

3 結(jié)束語

在交通經(jīng)濟飛速發(fā)展背景下，我國的高速公路建設(shè)越來越完善，由于部分高速公路建設(shè)在相對復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，容易受自然災(zāi)害、人為作用等因素影響，出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，形成嚴重的地質(zhì)災(zāi)害。由于現(xiàn)有的高速公路邊坡支護加固方法的加固支護效果較差，不符合高速公路施工安全要求，因此該次開展高速公路邊坡二次加固施工技術(shù)研究。實例分析結(jié)果表明，設(shè)計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術(shù)的施工效果較好，加固施工點位的墻背回填黏聚力、回填壓實系數(shù)、天然及暴雨狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)均符合施工要求，具有一定應(yīng)用價值。