兴畲高速公路K7+760～K7+880左侧滑坡综合处治

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文发布时间：2012-09-06 09:52:26浏览：次

　　摘要：兴畲高速公路K7+760～K7+880左侧发生滑坡，本文结合笔者设计与后续服务的工程实例介绍了通过对地质条件分析，采用锚索框架梁及锚杆框架梁进行加固处治的措施。
　　关键词：高速公路，路堑边坡，滑坡，综合处治
　　1概述
　　兴畲高速公路起于广东梅州兴宁市坜陂互通，终于梅州畲江镇，全长24.86Km。为山岭重丘高速公路。K7+760～K7+880左侧（营运桩号K132+240～K132+120）边坡原设计为三级坡，高约32.0m。一至三级边坡坡率均为1：1.25，分级平台宽2m，分级坡高10.0m；坡面均采用拱形骨架植草防护。边坡线路走向335°，坡向245°。
　　由于受2010年6月下旬超过百年一遇强降雨的影响，2010年7月1日下午6点，兴畲高速公路K7+780～K7+850段左侧边坡出现滑动变形（见图1），目前后缘最大下错约6m，前缘反翘，防撞拦反倾倾角约10°，大部分滑坡松散体堆积于坡脚，掩埋了坡脚边沟，少部分滑塌体滚落至路面，坡顶隔离栅坍塌大约20m，坡脚坍塌范围约80m，坡顶坍塌陡坎上方有坟墓群和电杆，严重影响过往车辆和行人的安全以及高速公路的安全运营。
　　
　　图1滑坡现状
　　2工程地质
　　2.1地形地貌
　　该场地区域地貌单元属剥蚀残丘类型，线路从小山包半山腰穿过，其走向基本与山坡走向一致，山坡由北东向南西倾斜，线路左侧自然边坡坡度为15～25°，路线通过位置，地面高程为120～133m，线路左侧山顶最高点高程为158.07m，场地植被发育。
　　2.2地层岩性
　　据钻孔揭露和现场工程地质调查，场区地层由第四系坡残积层（Qd1+e1）、加里东期混合花岗岩（Mγ3）组成。具体自上而下描述如下：
　　1、第四系坡残积层（Qd1+e1）：褐红色、紫红色、稍湿，软可塑，粉粘粒为主，含有15％中粗粒石英，顶部有少量植物根系，平均厚度1.05m。
　　2、加里东期混合花岗岩（Mγ3）
　　（1）全风化混合花岗岩：褐黄色、灰褐色，岩石风化剧烈，岩芯呈坚硬土柱状，手捏易散，风化不均匀，局部断续夹有强风化岩碎块，泡水易软化、崩解，平均厚度10.60m。
　　（2）强风化混合花岗岩：灰黄色，原岩结构已基本破坏，岩石风化不均匀，局部夹有强风化混合花岗岩碎块，泡水易软化、崩解，结构面见泥质充填，平均厚度18.3m。
　　3滑坡特征
　　根据现场地质调查，该边坡滑体范围为K7+780～K7+850，沿线路方向长70m，高约32.0m。离坡顶7m左右为坟墓群。
　　1、滑坡后缘
　　滑坡后缘位于坡顶截水沟附近，后缘最大下错高度6.0m。后缘陡坎多处见擦痕，擦痕指向为253°。其小里程端侧界陡坎高约3m，倾角约75°。K7+785附近一级平台下错1.0m，勘察阶段仍在继续发展。
　　2、坡面变形及裂缝
　　边坡已出现严重变形，ZK3-2钻孔施工平台目前已出现滑动变形，在K7+840三级坡上部量得一组临空向结构面，其产状为262°∠74°，结构面松弛，泥质充填，该结构面控制滑动后缘。根据钻探纪录，位于滑坡体内的ZK3-1钻孔下套管为9.5m深，根据分析该位置即为滑动面。在K7+850三级坡下部附近量得一组临空向结构面，其产状为260°∠23～31°，结构面松弛，泥质充填，该结构面控制主滑动面。
　　3、滑坡前缘
　　前缘剪出口位于坡脚边沟附近，边沟盖板反翘约10°，路基面未见明显变形。
　　4滑坡形成原因
　　（1）边坡的岩土体主要为全～强风化混合花岗岩，岩体破碎，结构面极为发育，大部分为张性，泥质充填，风化深度较大，表层主要为全风化岩体，长石含量较高；
　　（2）坡体内发育临空向结构面（结构面产状262°∠74°、260°∠23～31°，坡向245°）；
　　（3）根据施工期间钻探试验资料（自由膨胀率29～44％，见表1），坡残积物、全风化岩体具有遇水膨胀，干燥收缩的特点。
　　全风化岩体具有泡水易软化、崩解的特点，雨季时由于地表排水不畅，地下水的长期下渗软化了岩土体的强度并使土体饱水，且坡体内存在顺坡向的结构面，导致边坡产生沿顺坡向结构面的滑动破坏，其破坏模式为沿顺坡向结构面的滑动。
　　表1高液限土试验指标
　　钻孔样号取样深度(m) 含水量W(%) 液限WL(%) 塑性指数IP 自由膨胀率(%) 试验定名
　　SZK62 3 14.7-14.9 24.8 54.4 29.8 44 含砂高液限粘土
　　SZK63 1 2.6-2.8 23.2 44.9 17.9 29 粉土质砂
　　5稳定性分析
　　根据裂缝分布特征，滑面的稳定度较低，取K=0.90，牵引段岩土参数取γ1=19kN/m3，C1=0kPa，Φ1=35°，主滑段γ2=20kN/m3，C2=8kPa，反求断面主滑面的φ值，计算结果见表2。
　　表2岩土参数指标反算表
　　断面编号滑面编号计算参数适用条件目前的稳定系数K 反算的内摩擦角（φ）
　　K7+826 滑面 C1=0kPa，φ1=35° 牵引段 0.90 φ2=12.5°
　　  C2=8kPa，求φ2 主滑段
　　根据调查的地表裂缝和变形迹象来看，滑坡后缘和前缘剪出口已经完全形成，滑面已完全形成且仍在继续滑动，因此，目前边坡处于极不稳定状态。
　　6滑坡体处治
　　6.1滑坡推力计算
　　根据边坡变形情况，分别对K7+855、K7+826和K7+780断面进行滑坡推力计算，剩余水平下滑力的计算结果见下表。
　　主滑断面计算参数安全系数K 剩余水平下滑力（kN/m）
　　K7+855断面 C1=0kPa，φ1=35°，γ1=19kN；
　　C2=8kPa，φ2=12.5°，γ2=20kN。 1.20 803
　　K7+826断面   1268
　　K7+780断面   401
　　6.2方案措施
　　（一）、加固措施
　　对于滑坡区，处于极不稳定状态，主要采用刷缓边坡+预应力锚索框架+锚杆框架加固。对于滑坡区两侧边坡的欠稳定区，保持原坡形坡率，采用预应力锚索框架+锚杆框架加固。工程处治立面图详见图2。
　　
　　图2工程处治立面图
　　工程处治断面情况如下，
　　1、K7+760～K7+780段，属潜在滑动区，设计范围20.0m。设计代表断面为K7+780，保持原坡形坡率。加固断面详见图3。
　　一级边坡采用3排4φ15.2预应力锚索框架加固，锚索长20.0m～24.0m；框架竖肋沿线路方向间距3.0m，框架梁截面尺寸为0.5m（宽）×0.4m（厚）。
　　二级边坡采用3排Φ32锚杆框架加固，锚杆长度均为12.0m，框架竖肋沿线路方向间距3.0m，框架梁截面尺寸为0.3m（宽）×0.3m（厚）。
　　该区锚索(锚杆)框架全部埋入地面，框架顶面与地面平齐，框架内采用客土喷播植草。
　　
　　图3K7+760～K7+780段典型代表断面
　　2、K7+780～K7+850段，属滑动区，设计范围70.0m。设计代表断面为K7+843、K7+826、K7+810、K7+796，一、二级坡率1:1.75，三、四级坡率1：0.5～1:0.75，截水天沟已发生滑动段以目前滑动后坡顶线为刷方控制线，刷方时不同坡率交界处应设10.0m过渡段。加固断面详见图4。
　　分级坡高8.0m，一级平台宽3.0m，二、三级平台宽2.0m。
　　坡脚为厚1.2m高3.0m挡墙，埋入地下1.5m；一、二级坡采用3排Φ32锚杆框架加固，锚杆长度均为12.0m，框架竖肋沿线路方向间距2.5m，框架梁截面尺寸为0.3m（宽）×0.3m（厚）。
　　三级坡采用3排4φ15.2预应力锚索框架加固，锚索长22.0m～26.0m；框架竖肋沿线路方向间距2.5m，框架梁截面尺寸为0.5m（宽）×0.4m（厚）。
　　四级坡采用3排4φ15.2预应力锚索框架加固，锚索长28.0m～32.0m；框架竖肋沿线路方向间距2.5m，框架梁截面尺寸为0.5m（宽）×0.4m（厚）。
　　该区框架梁底面与地面平齐，框架内采用客土喷播植草。对于坡率陡于1：0.75的三、四级坡，采用挂φ6钢筋网，然后采用客土喷播植草。
　　
　　图4K7+780～K7+850段典型代表断面
　　3、K7+850～+880段，属潜在滑动区，设计范围30.0m。设计代表断面为K7+855、K7+870，保持原坡形坡率。
　　一级边坡采用3排4φ15.2预应力锚索框架加固，锚索长20.0m～24.0m；框架竖肋沿线路方向间距3.0m，框架梁截面尺寸为0.5m（宽）×0.4m（厚）。
　　二级边坡采用3排4φ15.2预应力锚索框架加固，锚索长24.0m～28.0m；框架竖肋沿线路方向间距3.0m，框架梁截面尺寸为0.5m（宽）×0.4m（厚）。
　　三级边坡采用3排Φ32锚杆框架加固，锚杆长度均为12.0m，框架竖肋沿线路方向间距3.0m，框架梁截面尺寸为0.3m（宽）×0.3m（厚）。
　　（二）地下排水措施
　　在坡脚碎落台上方3.0m设一排Φ110仰斜排水孔，每孔深分别20.0m，仰角5°，沿线路方向间距滑动区为2.5m，潜在区为3.0m。
　　7施工工艺及要求
　　7.1预应力锚索施工
　　锚索钻孔应采用风动干钻，不能采用水钻，钻孔完毕后，应采用高压风清孔。
　　锚孔成孔并清孔完毕后，应立即放置锚索并注浆。第一次常压注浆，孔底向上反向注浆至孔口溢浆10～15秒后止，第二次劈裂注浆在已注浆体初凝时进行；锚孔内注浆且安装锚索后，不得随意敲击；竖梁和横梁砼强度达到设计强度后方可进行锚索张拉。
　　锚索钢铰线应平直，除锈除油，锚索自由段要求涂强力防腐涂料，套PVC管，套管末端应采取密封措施，避免孔内压浆时，水泥浆灌入自由段钢绞线；锚索制作时，其长度应增加1.5m的张拉段；锚索孔位、孔径、孔深和布置形式应符合要求，钢绞线剪断时应留出锚头10cm，防止滑曳。
　　7.2锚杆施工
　　锚杆施工时钻孔应采用较大孔径，一般为110mm，钻孔应采用风动干钻，在插入锚杆之前应用高压风将锚孔清洗干净。锚杆钢筋应每隔2m设置托架，以保证钢筋有足够的保护层，保护层厚度不低于20mm。
　　锚孔内压力灌注水泥浆，水泥浆的强度不低于30Mpa，水灰比控制在0.45，应通过试验确定；灌浆压力不得低于0.2Mpa，应保证锚孔内灌满水泥浆。
　　锚杆孔口段应与框架钢筋焊接牢固，锚杆施工完成后，应及时浇注框架砼。
　　浆体强度检验用试块数量每30根锚杆不少于一组，每批注浆至少一组，每组试块应不少于6个。单根锚杆设计荷载110kN。
　　7.3钢花管注浆
　　1、钢花管加工
　　（1）采用Φ89mm×4.5mm的无缝钢管，在钢管顶端1.5m以下部分沿钢管轴线间距8cm、径向旋转45°钻φ8mm的孔眼，注浆孔沿钢管四周呈螺旋式布置。先定好孔位，再用台钻钻眼，防止偏斜。钢管外壁要用钢丝刷除锈，以增强钢管与水泥浆的粘结力，也有利于封孔胶带粘贴牢靠。钢管连接采用Φ102×6mm的无缝钢管套接，将Φ89插入Φ102mm内，环缝处焊接，接头钢管长度120mm。
　　（2）密封
　　钢管底部用厚度5mm的钢板焊接密封，顶部对称焊接2个φ14mm的螺母，作多次注浆固定枪头用。注浆孔用专用胶带缠绕密封，缠绕4～5层。
　　2、注浆工艺
　　（1）一次常压注浆
　　①制浆：采用P.O42.5水泥配制纯水泥浆，水泥浆配合比为水泥：水=1：0.5，必须秤计量，准确配比。用搅拌机搅拌，先倒入水，然后边搅拌边加入水泥。搅拌均匀经过滤后倒入泥浆池，并不停地搅动，避免水泥浆沉淀离析。
　　②注浆：一次注浆塑料管绑在钢花管外，与钢管一同入孔，下端伸入孔底，从孔底向上反向压浆，将孔底的水或泥浆压出来，至孔口返出正常的水泥浆液。
　　注浆设备采用泥浆泵，从注浆泵到孔口用内径φ20mm的高压液压软管输送浆液。注意控制流量，防止堵塞管路。
　　（2）二次注浆
　　①配合比：二次注浆配合比为水泥：水=1：0.7，现场拌制应过秤计量，准确配比。
　　②注浆量和注浆压力：注浆量按200l/m控制，注浆压力不小于1MPa（管口）。实际操作中，随时注意现场情况，如果有地表冒浆或裂缝增大等异常情况的，要及时停止注浆，查明原因，可以采取减小注浆压力或间歇式注浆的办法处理。
　　7.4地梁钢筋砼工程施工
　　地梁施工要保证地梁顶面的平顺和美观，钢筋间距要满足设计要求，坡面不平顺处应先清理，梁底凹处应采用同标号砼找平后，再绑扎钢筋。
　　8结语
　　经过综合处治后，该滑坡得到有效控制，确保了高速公路的运营安全。经过后期的几场大雨和暴雨的考验，已没有蠕动变形，说明边坡已得到稳定。实践表明，对路堑高边坡的设计应加强工程地质勘探，充分掌握高边坡岩土层工程地质条件睡地质构造特征。设计中以边坡稳定性分析和计算为依据，进行高边坡的坡顶及坡面排水及分级设计。
　　参考文献：
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　　[2]岩土锚杆（索）技术规程（CECS22：2005）.中国工程建设标准化协会标准.北京：中国计划出版社，2005
　　[3]郑颖人，陈袓煜，王恭先，凌天清.边坡与滑坡工程治理（第二版）（M）.人民交通出版社，2010