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浅析高速公路高边坡抢险永临结合施工工法

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：姬海鹏

[导读] 摘要：高速公路高边坡滑移是一种常见的工程事故，如果控制或处理不当，会造成较大的安全事故和经济损失，同时还会威胁与之相邻的其他建构筑物安全。当边坡失稳出现滑移时，若采取及时、有效地防护措施，就能第一时间阻止事态扩大，防止事故发生。

        中国水利水电第七工程局有限公司四川省成都市 610081
        摘要：高速公路高边坡滑移是一种常见的工程事故，如果控制或处理不当，会造成较大的安全事故和经济损失，同时还会威胁与之相邻的其他建构筑物安全。当边坡失稳出现滑移时，若采取及时、有效地防护措施，就能第一时间阻止事态扩大，防止事故发生。根据以往工程经验，采用抗滑桩或其它支挡结构来加固边坡，需要较长的设计、施工周期，无法满足要求急迫的边坡抢险工程。削方减载施工对原有坡体扰动较大，更容易加速滑坡，也不适合边坡抢险工程。本文以雅康高速始阳互通主线高边坡应急抢险工程为例，着重分析了边坡抢险永临结合施工工法，为后续的类似工程项目提供了借鉴和参考。
        关键词：高边坡；抢险；永临结合；工法
        一、工程概况
        该段路线沿天全河右岸斜坡中下部展布，该段斜坡中下部多被垦为梯田，种植经济作物。根据设计要求开挖5〜8m高后，边坡出现坡表的浅表土溜，为查明边坡工程地质条件，对该段路基边坡进行工程地质勘察。
        根据勘察报告，场地内地层主要为新生界第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及下第三系古始新统名山群组（E^mn），现由新至老分述如下：
        （1）第四系全新统坡残积层（Q/脸）
        该层以粉质粘土及粘土为主，广泛分布于自然斜坡坡表，钻孔揭露最大厚度7.00m。
        粉质粘土：株红色，以粉粘粒为主，可塑状，结构不均，局部粘粒集中。孔深 0.50m以上富含植物根系。
        粘土：褐灰色，以粘粒为主，黏性好，手搓成条，软塑〜可塑状。
        （2）下第三系古始新统名山群组（Eymn）
        据地面地质调查及此次钻探揭露，该层分布于整个场地，下卧于第四系覆盖层之下，人工开挖边坡坡面大面积出露，以粉砂质泥岩为主，局部夹泥质粉砂岩。
        粉砂质泥岩：紫红色、棕红色，矿物成分以粘土矿物为主，石英、长石次之，粉泥质结构，薄〜中厚层状构造，钙泥质胶结。结构不均，局部泥质富集，层间结合一般。岩石具饱脱水开裂风化特征。
        泥质粉砂岩：紫红〜紫灰色，矿物成分以石英、长石为主，粘土矿物次之，粉粒结构，薄〜中厚层状构造，钙泥质胶结。结构不均，局部泥质富集，夹粉砂质泥岩薄层。岩石具饱脱水开裂风化特征。
        该边坡主要由砂泥岩和粉质黏组成，在边坡开挖过程中，K32+540-K32+570和 K32+592〜K32+630坡体后部出现拉裂缝，于2017年4月10号完成处治设计图纸；2017年4月28号在连续降雨等因素影响下斜坡再次发生滑动变形且范围扩大，滑坡后缘裂缝距离龙胜/始胜线110KV高压铁塔距离仅10m左右，为防止滑坡影响龙胜/始胜线110KV高压铁塔，造成重大安全事故，应立即按照应急抢险程序组织边坡防护施工。
        二、计算分析
        选取滑坡典型设计断面（K32+527、K32+555、K32+582、K32+609），自然工况和地震工况斜坡土体重度取20KN/m3，暴雨工况取21KN/m3，根据该工点工程地质勘察报告，岩土参数取值：（1）粉质黏土在自然工况和地震工况条件下取 C=20KPa，①=10。，暴雨工况取C=16KPa，中=9。；（2）黏土在自然工况和地震工况条件下取C=16KPa，0=8。，暴雨工况取C=13KPa，中=7。。考虑7度地震，地震加速度取0.15g。
        根据公路路基设计规范和公路工程抗震规范，在自然工况、暴雨工况、地震工况下分别取安全系数K=1.25、1.15、1.1计算滑坡剩余下滑力，计算结果如下表：
                                                                             表1 剩余下滑力计算表

K32+527计算断面

K32+555计算断面

K32+582计算断面

                        K32+609计算断面
        三、工程处置措施
        根据实际地形和补充钻探的地质成果设计单位提出拟采取抗滑桩+挡墙方案。
        （1）K32+514〜K32+606段路中线左侧设置A型、B型、C型桩板墙进行支挡；A型抗滑桩尺寸为2mx3m，桩间距为5米，桩长20米；B型抗滑桩尺寸为1.8mx2.5m，桩间距为5米，桩长20米；C型抗滑桩尺寸为1.5mx2.0m，桩间距为5米，桩长18米；釆用外挂现浇挡板，其中3号和4号桩间为斜向现浇挡板，挡板上增加间距1m×lm的8米长ø25普通锚杆。
        桩板墙下部一级边坡坡比1：0.75，坡面釆用护面墙防护，后部沿着基覆界面清方，坡面采用30cm厚实体护坡防护；桩顶边坡坡比1：1.75，坡面采用护面墙防护。
        （2）K32+606〜K32+656范围左侧设挡土墙进行支挡，挡墙高6米。
        挡墙下部一级边坡坡比1：0.75，坡面釆用护面墙防护，后部沿着基覆界面清方，坡面釆用30cm厚实体护坡防护；墙顶边坡坡比1：1.75，坡面釆用护面墙防护
        （3）坡口外5米设"VI-1”堑顶截水沟。
        （4）坡脚设“1-2”型矮护面墙。
        （5）K32+555和K32+582处各设一道“II”急流槽，急流槽位置可根据现场实际地形进行微调，保证水流顺畅。
        （6）在目前已经开挖的坡脚部位进行反压回填；反压宽度不小于10米，高度不小于5米。
        由于通车在即，该路段为主线道路，如在已经开挖的坡脚部位进行反压回填后，需待上部挡防全部施工完成后方可挖除，施工周期较长，且永久处置方案无法立即保证滑坡段110KV高压铁塔安全，同时在滑坡体下方实施挡防施工存在严重安全隐患。
        因此，经计算分析后向设计单位提出采取永临结合的措施，即在铁塔前缘顺裂缝走向增设钢管桩。
        钢管桩主要分三排，选用Φ140mm，壁厚6.5mm的无缝钢管，桩长12m，主要对铁塔进行防护和临时边坡防护。
        第一排，为使得机械设备上至铁塔位置，并确保边坡稳定，沿K32+656向小桩号左侧防护至钢管桩大桩号起始位置，总长度120m；
        第二排，对铁塔进行防护，总长25m；
        第三排，对K32+520～K32+580段进行应急抢险防护，确保边坡稳定及下侧路基及抗滑桩施工安全，总长度60m。

                              钢管桩平面布置图
        四、实施过程
        钻机选用潜孔钻，使用LUY238D-13型空压机提供动力，钻孔孔径170mm，深度12m。采取1.5m³砂浆搅拌桶拌和浆液，拉杆式注浆泵注浆。
        钢管桩钢管每节长度为6m，其接长加内套管全熔透焊牢固连接，内套管采用127mm×5mm的无缝钢管，长度为80cm，每端40cm，焊接牢固可靠。
        钢管桩施工采用钢制钢帽套于钢管桩顶端，钢帽上垫设防振硬木垫或粗麻绳组成的桩垫，使用人工配合挖机摁压桩垫使钢管桩下孔，下孔时，将钢管缓慢放置于钻孔中间，以保证钢管桩的保护层厚度均匀，防止钢管桩连接处破坏和对孔周岩土体造成过大扰动。
        钢管桩注浆浆液采用水灰比0.45～0.5的水泥浆液，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。注浆压力0.2～0.4MPa，注浆完毕前，应保持稳压注浆一段时间，以确保浆体密实、管外保护层结实可靠。
        待浆液凝固后，清理并夯实表层土体，保证外露钢管长度不小于0.7m，按要求绑扎钢筋后浇筑联系梁混凝土，使之形成整体。
        五、结语
        滑坡体部位临时措施钢管桩施工工法能快速组织边坡抢险，相对于抗滑桩及其它支挡措施，避免了较长的设计时间及施工期，降低了塌方事故风险，起到应急处置作用。
        钢管桩实施后，根据该区域位移监测结果显示，钢管桩顶部及滑坡前、后缘均无明显位移，保证了该区域整体稳定，从而确保了该区域永久处理措施的顺利进行。经参建各方的现场检测和复核验算，该工法的使用对险情边坡进行了有效的抢险防护，为抗滑桩及挡防的顺利实施奠定了基础，取得了较好的经济效益和社会效益，得到了业主、设计、监理等相关单位的一致好评。