高速公路边坡加固预防护设计及工程实例研究
2015-12-03
为了保证 X高速某段高速公路工程修复技术的顺利实施和修复效果的满意，结合本研究段高速公路的填料的特点，对堆积体边坡加固设计方法进行分析，以此来指导X高速某段公路路基工程的施工，确保X高速段公路的施工质量及通车后运营的长期稳定性。
1工程背景
X高速某段作为交通运输部规划的“五纵七横”国道主干线的一段，该高速公路地质沿线复杂，尤其是本研究段存在大面积的路基压实度不够，是路基修复的主要技术难题。
2边坡加固面临的主要问题
松散堆积体根据其失稳的主导因素、类型、组成物质的不同，相应的针对性的防治措施也不同。X高速段公路松散堆积体面临的主要问题是：
开挖段落多，边坡范围广，
②当地降雨集中，对松散堆积体边坡开挖后的强度影响极大。如何选择适宜的工程措施，针对石忠路松散堆积体失稳的边坡特征提出针对性加固措施，需要进一步研究。
3边坡破坏形态及病害分析
3.1破坏形态分析
通过对国内复杂地区松散堆积体路堑边坡病害的综合以及对 X高速重庆段公路松散堆积体的路堑边坡进行现场调研，破坏形态主要表现于以下几个方面：
①剥落：剥落现象普遍存在于松散堆积体边坡中，主要发生季节为旱季。表现形式是旱季越长，蒸发也相应的越强烈，剥落也越严重。由于剥落物主要于在边坡坡脚或边沟内部堆积，因而容易造成边沟堵塞。
②冲蚀：冲蚀是指路堑边坡坡面的松散土层在地表径流的集中水流冲刷侵蚀作用或降雨作用下，沿坡面形成沟状冲蚀的现象。
③泥流：泥流的形成原因主要为坡面松散土粒与坡脚剥落堆积物在雨季被水流裹带搬运。
④滑坡：滑坡多呈牵引式在雨季出现，呈叠瓦状成群发生，滑坡体呈纵长式。
⑤坍滑：坍塌常发生在雨季，并较降雨稍有滞后。滑面清晰且有擦痕，滑体裂隙密布，多由软弱的夹层或坡脚处滑出，破裂面表现形式为上陡下缓，滑面含水富集，且明显高于滑体。
3.2病害的成因分析
影响松散堆积体路堑边坡产生病害的因素，主要表现在以下几个方面：①岩土特性；②岩土结构；③裂隙；④风化作用。
在以上影响因素中，决定路堑边坡是否会产生变形的因素，即内因，主要表现为松散堆积体的土体结构和土质特性；而在路堑边坡稳定性问题中起着关键性作用的外因主要为裂隙、风化的作用。
4 边坡加固实例
4.1工程概况
2009年6～7月连续降暴雨，滑坡发展更加严重，路基位置的路基再次上拱，后缘裂缝持续下错，边坡出现大范围的变形，滑坡处于整体失稳状态。而且范围有所扩大，K34+370～+440 段出现了大范围的塌方变形，形成高达 46m 的高边坡。
4.2滑坡的稳定性分析
据极限平衡原理，采用条分法分别对自然工况下和暴雨工况下滑坡的稳定性和剩余下滑力进行计算分析。
暴雨工况下滑坡稳定系数 0.94 至 1.06 之间，滑坡稳定程度差，处于不稳定 欠稳定之间。
①治理工程设计
1)设计工况选取
根据滑坡区地理条件及周边环境条件，选取以下两种工况：
工况一：天然状态＋自重；工况二（设计工况）：暴雨状态＋自重
2)各种工况下安全系数的选取
根据《公路路基设计规范》（JTJ D30-2004）规定：高速公路滑坡的安全系数应采用 1.20～1.30；考虑多年暴雨的附加作用影响时，安全系数可适当折减 0.05～0.1。根据上述规定，在天然工况下本次滑坡安全系数取 K=1.20；暴雨工况下本次滑坡安全系数取 K=1.15。
②处治方案设计
如图1所示，综合分析各种情况后，根据该滑坡实际情况，滑坡处治应采用抗滑桩作为主要支挡结构，结合截排水措施和坡面防护措施的综合处治方案。
边坡的预防护措施：设计首先对边坡采用了预防护措施，即坡面喷射混凝土防护，然后根据边坡的坍滑情况采用了挂网和锚杆处治。
挂网喷浆：路段通过地段桩顶清方形成边坡采用挂网喷浆进行处治。锚杆采用 2φ25 锚杆，孔径 90mm，灌注 M35 水泥砂浆，锚杆水平间距3.0m；锚钉采用 1φ25 锚钉，孔径 50mm，灌注 M35 水泥砂浆，坡面喷射 C30砼 10cm。
截排水工程：导致滑坡变形的重要因素为大量地表水对滑体的入渗。在滑坡体后缘，设 60cm×60cm 矩形截水沟，采用 M7.5 浆砌片石砌筑，桩顶平台设平台截水沟，均采用 M7.5 浆砌片石砌筑。
反压土石方表面应开挖临时排水沟，保证施工期间的排水顺畅。抗滑桩工程：在滑坡前缘公路外侧路肩位置布设一排 C30 钢筋混凝土抗滑桩，抗滑桩长轴沿滑坡变形方向布置；根据不同断面情况，分别采用 A 型抗滑桩和 B 型抗滑桩。
A 型抗滑桩截面尺寸 2.4m×3.6m，间距 6.0m，布置于公路内侧边沟外部，
公路内侧滑坡前缘边坡坡脚位置。
B 型抗滑桩截面尺寸 2.0m×3.0m，间距 6.0m，布置于公路内侧边沟外部。
抗滑桩外侧设外挂挡土板，在抗滑桩内预埋钢筋后，采用现浇方式实施。
抗滑桩桩顶预留 4 孔锚索孔，下阶段根据监测资料确定是否增设锚索。
③工程处治效果分析
在边坡预防护施工后，基本防止了施工期间的坡面坍滑和泥流现象，为后续的抗滑桩开挖作业提供了基本保证。利用填方反压，对处于变形期间的边坡稳定性有所提高，并保证了抗滑桩开挖的顺利进行。
5 结束语
针对以上研究，项目组对 X高速某段滑坡加固工程采用了边坡的预防护措施，即首先对边坡采用了预防护措施，坡面喷射混凝土防护。在保证边坡坡面不出现坍滑的情况下，再进行抗滑桩、施工反压等施工，保证了边坡处治后续工程的实施。
