公路路基邊坡滑坡坡體處治施工技術(shù)分析

摘要 為有效解決路基邊坡滑塌、失穩(wěn)問(wèn)題，改善公路安全性能，文章結(jié)合某公路項(xiàng)目，對(duì)路基邊坡滑坡病害危險(xiǎn)性、路基滑坡風(fēng)險(xiǎn)的原因展開(kāi)研究，同時(shí)分析了滑坡坡體處治施工技術(shù)，以優(yōu)化路基邊坡滑坡坡體處治方案，篩選最佳工藝，保障路基邊坡滑坡加固治理效果，延長(zhǎng)公路路基使用壽命，確保公路通行安全。

關(guān)鍵詞 公路路基；邊坡；滑坡坡體；處治；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U418.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0117-03

0 引言

邊坡是公路路基重要結(jié)構(gòu)，受多種因素影響，路基邊坡結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)、滑塌風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響著車輛通行安全，容易造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)深入分析路基邊坡病害原因，根據(jù)病害原因及時(shí)治理滑坡坡體，加固、換填邊坡，使其穩(wěn)定性、承載力符合公路安全運(yùn)營(yíng)要求。

1 項(xiàng)目概況

某公路工程，標(biāo)段起止樁號(hào)為K560+658～K760

+870，路基地形橫坡坡度為21～25°，沿線縱坡坡度角為20～28°，地面高程418.1～502.7 m，地形起伏較大。路基邊坡由碎石、碎石質(zhì)土組成，滾石粒徑約0.3～1 m，最大粒徑可達(dá)2.1 m，部分區(qū)域充填泥質(zhì)土。坡體結(jié)構(gòu)含粉質(zhì)黏土、沙礫土、碎石土，自然坡度20°，透水性強(qiáng)，厚度26 m，結(jié)構(gòu)相對(duì)松散。

2 公路路基邊坡滑坡的危險(xiǎn)性

危險(xiǎn)性分析是通過(guò)采集項(xiàng)目地質(zhì)信息、邊坡病害實(shí)際情況，通過(guò)數(shù)值模擬的方式，分析路基邊坡滑坡危害性，預(yù)估邊坡風(fēng)險(xiǎn)程度、概率[1]。經(jīng)研究可知，路基邊坡滑塌主要原因是地形條件、雨水侵蝕、自然風(fēng)化等因素，各因素相互作用下，邊坡沿已風(fēng)化區(qū)域滑移、塌陷，結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀態(tài)，最終產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象。

為分析路基邊坡危險(xiǎn)性，可根據(jù)邊坡成因，模擬地質(zhì)條件在自然風(fēng)化、降雨等因素影響下的變化情況，同時(shí)基于“滑動(dòng)帶土層指標(biāo)”，評(píng)估路基邊坡危險(xiǎn)性。項(xiàng)目擬采用Geo-Studio 系統(tǒng)蒙特卡洛試驗(yàn)?zāi)M分析滑坡風(fēng)險(xiǎn)。主要試驗(yàn)過(guò)程有：（1）應(yīng)用正態(tài)分布概率密度函數(shù)，假設(shè)滑動(dòng)帶土層的土體黏聚力、內(nèi)摩擦角、重度值，將其假設(shè)于不同區(qū)間后計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)率；（2）當(dāng)計(jì)算次數(shù)接近2 000次時(shí)，表示模擬結(jié)果趨于穩(wěn)定[2]；（3）依據(jù)2 000次模擬運(yùn)算結(jié)果、現(xiàn)場(chǎng)勘探數(shù)據(jù)，整理滑動(dòng)帶土層指標(biāo)，如表1所示；（4）將表1數(shù)據(jù)錄入Geo-Studio系統(tǒng)，模擬計(jì)算路基邊坡滑坡分類、平均安全系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算：（1）邊坡平均安全系數(shù)Fs=2.018＞1.05，部分區(qū)域邊坡坡體已經(jīng)超過(guò)臨界穩(wěn)定狀態(tài)，滑移狀態(tài)明顯，模擬數(shù)據(jù)與實(shí)地勘查結(jié)果相同。（2）滑坡概率P=87.2%，滑坡概率允許范圍為5%～10%。因此，該滑坡概率已超出允許范圍，表示該邊坡已有病害產(chǎn)生。

3 公路路基邊坡滑坡的原因分析

項(xiàng)目路堤右側(cè)山體沖溝呈“漏斗狀”，匯水后延伸至右側(cè)狹窄區(qū)域，水體下滲，侵蝕邊坡地基土，導(dǎo)致邊坡地基變形，引起滑塌，主要原因如下：

（1）地形條件。K668+100～K679+870區(qū)段，自然坡度16～29°，地勢(shì)低，匯水面積大，地下水積聚、排泄后地層長(zhǎng)期浸水。地下水覆蓋層孔隙滯水、潛水，引起滑坡。

（2）坡體巖性。路基原邊坡土體成分為碎石土、黏土，結(jié)構(gòu)松散，分布不均，結(jié)構(gòu)內(nèi)力學(xué)差異明顯，上層易滯水[3]。地表水下滲后，邊坡土體容重增加，強(qiáng)度變低，靜水壓力、動(dòng)水壓力施加荷載后路基穩(wěn)定性變?nèi)?，滲水水量持續(xù)增多后，坡體變形、滑塌。

（3）氣候條件。該區(qū)域遭遇強(qiáng)降雨季節(jié)，坡面徑流大，地表水、地下水量驟增，土體容重變大后路基邊坡變形。變形階段主要為：路基坡腳土體浸泡變形→路基填筑土體變形→邊坡坡體牽引式變形。

4 公路路基邊坡滑坡坡體的處治技術(shù)

4.1 樁板墻工藝

根據(jù)滑坡區(qū)域分布情況，布設(shè)30～35個(gè)抗滑樁板墻，長(zhǎng)度25 m，設(shè)于坡腳。錨固深度20 m，截面尺寸2 m×3 m，樁間距5 m，樁間安裝擋土板，預(yù)防坡體土滑移?？梢月坊行木€為基準(zhǔn)，調(diào)控樁長(zhǎng)軸，使其與路中線垂直，樁嵌固端坡體巖石抗壓強(qiáng)度、地基系數(shù)應(yīng)符合以下要求，如表2所示。

（1）整平場(chǎng)地，清理雜物，鏟除坡體結(jié)構(gòu)內(nèi)松軟、分散土層。夯實(shí)土層結(jié)構(gòu)，設(shè)工作臺(tái)。樁基礎(chǔ)處于斜坡路段時(shí)，應(yīng)搭設(shè)腳手架為施工平臺(tái)，確保斜坡土體穩(wěn)定性。

（2）應(yīng)用鎬、鍬，從中間向四周挖土，單節(jié)進(jìn)尺量1.0 m，開(kāi)挖后布設(shè)混凝土護(hù)壁。開(kāi)挖風(fēng)化巖層時(shí)，可用風(fēng)鎬鑿巖，加大送風(fēng)量。上下相鄰混凝土護(hù)壁搭接量50 mm，混凝土為C25混凝土，厚度150 mm[4]。

（3）護(hù)壁模板應(yīng)用組合鋼模。板樁墻尺寸規(guī)格依據(jù)土壓力、地形數(shù)據(jù)計(jì)算，計(jì)算公式：

TA=（6M-2EH）L/ H12" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （1）

TB=（6EH-2EH）L/H12" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

式中，H為樁懸臂端長(zhǎng)度（m），L為樁間距（m），M為E對(duì)錨固釘點(diǎn)的彎矩（kN·m），E為樁上水平分力之和（kN），TA、TB為土壓力的上底、下底彎矩（kN·m）。確定樁板墻土壓力上下分布情況后，計(jì)算滑坡坡體橫向容許承載力，計(jì)算公式如下：

其中，γ1、γ2為樁板墻懸臂、錨固區(qū)段土體容重（kN·m3），φ為錨固段土內(nèi)摩擦角（°），c為錨固段凝聚力（kPa），H為懸臂段樁高度（m），Y為錨固段深度（m）。

（4）開(kāi)挖樁板墻時(shí)，應(yīng)明確滑動(dòng)層位置，樁嵌入深度＞4 m。灌注混凝土?xí)r，避免施工縫。混凝土強(qiáng)度＞75%后，安裝擋土板，回填壓實(shí)各層土體，壓實(shí)厚度15 cm，壓實(shí)度＞95%。

（5）樁外緣、沿線右側(cè)邊溝1 m處，應(yīng)用30 cm厚漿砌片石封水，設(shè)2%橫坡排水[5]。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索工藝

4.2.1 治理方案

按技術(shù)要求在滑坡面鉆孔，鉆入一定深度后，設(shè)孔道?？椎罏殄^索自由端，底端設(shè)錨桿，固定錨索末端。錨筋為鋼絞線，用于固定孔道錨固結(jié)構(gòu)。灌注混凝土后，融合孔道、水泥漿，加固邊坡，提升路基滑坡坡體穩(wěn)定性，預(yù)應(yīng)力錨索工程量如表3所示。

4.2.2 工藝要點(diǎn)

（1）鉆孔。測(cè)量放樣，安裝鉆機(jī)，依據(jù)錨索長(zhǎng)度布設(shè)鉆桿。鉆孔擾動(dòng)性較大，為避免邊坡滑塌，應(yīng)維持鉆桿穩(wěn)定，合理控制鉆進(jìn)速度。當(dāng)鉆入破碎帶、分散地層時(shí)，調(diào)慢鉆入速度，預(yù)防塌孔，孔內(nèi)雜物可用高壓風(fēng)管清理。

（2）安裝錨索。下鋼絞線，下料長(zhǎng)度為張拉端長(zhǎng)度、自由長(zhǎng)度、錨固段長(zhǎng)度總和，下料誤差不大于4 cm。下料后，自由段涂刷油脂、防銹漆，與錨固段交接處纏繞封口膠。清理孔內(nèi)巖屑，將錨索放入鉆孔，預(yù)留足夠長(zhǎng)度，長(zhǎng)度值如表4所示。

（3）錨索灌漿。清水洗孔，觀察流水，潔凈后灌漿，預(yù)防堵管、離析。灌注M40水泥漿，采用高壓注漿法。鉆孔作業(yè)、錨索安裝與灌漿間隔時(shí)間應(yīng)小于24 h。注漿時(shí)，注意控制時(shí)間、注漿壓力。配置注漿材料時(shí)，可摻入1.8～2.2 kg/m3聚丙烯腈纖維混凝土。

（4）澆筑錨索框架。采用矩形錨索框架，澆筑C35混凝土，支立模板，綁扎鋼筋，套PVC管，分段澆筑C35混凝土。錨索框架橫梁長(zhǎng)度15 m，相鄰橫梁設(shè)2 cm伸縮縫[6]。

（5）錨索張拉?；炷琉B(yǎng)護(hù)7 d后，張拉錨索。對(duì)于高邊坡滑坡坡體治理工作，應(yīng)通過(guò)極限抗拔力試驗(yàn)，確定錨索張拉力。項(xiàng)目錨索張拉分為4級(jí)，張拉力分別為預(yù)應(yīng)力的65%、45%、25%、15%，各級(jí)張拉結(jié)束后持續(xù)5 min。依次張拉結(jié)束后，根據(jù)預(yù)應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)張拉施工質(zhì)量，基本要求如表5所示。

（6）鎖定錨索。應(yīng)用夾片、錨具鎖定錨索，穿入鋼絞線，錨固、夾板應(yīng)穩(wěn)定連接，錨固后應(yīng)用16 mm鋼管壓緊，千斤頂張拉，符合設(shè)計(jì)要求后，卸力，封錨。封錨過(guò)程為：1）檢查鋼絞線、夾片、錨具，無(wú)受損、變形即可；2）切除多余鋼絞線，切除長(zhǎng)度從錨具外計(jì)算，約10 cm；3）切割無(wú)用鋼絞線，清理雜物，澆筑C35混凝土封錨。

4.2.3 草皮護(hù)坡工藝

（1）清理滑坡坡體坡面，去除石塊、碎石或其他雜物，翻耕25～30 cm，施加有機(jī)肥。人工、機(jī)械拍實(shí)邊坡坡面，提升其壓實(shí)度，灑水，浸潤(rùn)土體。

（2）根據(jù)坡體土層、氣候條件，篩選綠化材料，培育草皮。鋪筑前24 h，適當(dāng)澆水，保持土體濕潤(rùn)后，鋪裝200 cm×30 cm矩形草皮，單塊厚度應(yīng)大于3 cm。運(yùn)輸草皮時(shí)，草皮需放置于托板，注意保護(hù)根部土壤。

（3）坡面上依次鋪設(shè)草皮，草皮預(yù)留5 mm間隙，填筑細(xì)粒土。四角設(shè)固定樁，固定草皮，樁體與邊坡坡面垂直。平鋪后木槌敲擊凸起，使草皮、坡面緊密貼合。灑水養(yǎng)護(hù)草皮，需嚴(yán)格控制單次灑水量，可適當(dāng)補(bǔ)充肥料，預(yù)防病蟲(chóng)害，使其盡快出苗成坪，加強(qiáng)邊坡防護(hù)。

4.2.4 草籽護(hù)坡工藝

（1）整理邊坡坡面，清理巖石、碎泥塊。分析坡面土壤，土層結(jié)構(gòu)較差、不利于草籽生長(zhǎng)時(shí)，更換改良土壤。換土厚度50～75 cm，置換后灑水，使其自然下沉，與原坡面結(jié)構(gòu)融合，保持穩(wěn)定。

（2）溫度符合草籽生長(zhǎng)后，混合草籽、木纖維、保水劑等材料，噴灑至坡面。由于草籽生長(zhǎng)初期根系欠發(fā)達(dá)，雨水沖刷會(huì)導(dǎo)致草籽流失，可覆蓋稻草、無(wú)紡布，設(shè)置防護(hù)措施，預(yù)防雨水沖刷。

（3）高壓噴霧器灑水養(yǎng)護(hù)坡面，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為45 d，同時(shí)做好病蟲(chóng)害治理、水肥管理工作，局部草籽生長(zhǎng)不利時(shí)補(bǔ)種。

4.2.5 邊坡滑坡坡體治理效果分析

邊坡滑坡坡體處治后，設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)滑坡體、樁頂側(cè)向位移。按《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026—2022）、《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ 8—2016）中測(cè)量模式，劃分測(cè)量等級(jí)，執(zhí)行三級(jí)精度模式：1）沉降觀測(cè)點(diǎn)誤差不大于1.5 mm；2）平面位移誤差不大于10 mm。

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，滑坡處治完成后在滑坡體底部及抗滑樁部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。共布設(shè)平面、沉降位移觀測(cè)點(diǎn)11個(gè)，工作基點(diǎn)3個(gè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑坡體沉降、樁頂側(cè)向位移等指標(biāo)。

（2）監(jiān)測(cè)板樁墻位移、預(yù)應(yīng)力錨索張拉力，分析滑坡治理效果。

（3）經(jīng)檢測(cè)，路基坡體治理后，底部滑坡體側(cè)向位移于70 d監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，上層滑坡體在60 d周期內(nèi)均處于穩(wěn)定狀態(tài)?？够瑯俄敳總?cè)向位移監(jiān)測(cè)時(shí)間90 d，樁頂位移監(jiān)測(cè)60 d，邊坡坡體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，符合治理要求?？够瑯跺^索監(jiān)測(cè)大于240 d，拉力于120 d后保持穩(wěn)定，表示路基滑坡治理效果良好，周圍生態(tài)防護(hù)工程逐漸完善。

草籽護(hù)坡、草皮治理工藝屬于表層治理技術(shù)，適用于邊坡滑坡防護(hù)工程。對(duì)于滑坡病害已發(fā)生區(qū)域，適用預(yù)應(yīng)力錨索工藝、樁板墻抗滑工藝治理滑坡坡體?？山Y(jié)合邊坡滑坡情況，應(yīng)用綜合治理技術(shù)，發(fā)揮各工藝應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，保障邊坡治理效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，路基邊坡滑坡的危害性較強(qiáng)，會(huì)直接影響車輛通行安全，引起交通安全事故。為有效治理路基邊坡滑坡坡體，需結(jié)合邊坡滑塌實(shí)際情況，總結(jié)原因，制定路基邊坡滑塌治理技術(shù)方案，從而通過(guò)加固、治理邊坡滑塌區(qū)域，改善路基邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障路基邊坡安全性能，提升公路路基工程整體質(zhì)量，同時(shí)也滿足新時(shí)期城市交通發(fā)展需求。

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收稿日期：2024-03-05

作者簡(jiǎn)介：李紅剛（1981—），男，本科，工程師，從事項(xiàng)目管理工作。