敘永至古藺高速公路挖方路基段邊坡加固治理

方琳 王宇 代凌輝

黃河水利職業技術學院（475004）

敘永至古藺高速公路挖方路基段邊坡加固治理

方琳 王宇 代凌輝

黃河水利職業技術學院（475004）

對敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+210挖方路基段邊坡失穩原因進行了客觀分析，提出了抗滑擋土墻支擋、鋼花管注漿框架梁、預應力錨索框架梁、預應力錨索框架梁預加固等措施。

邊坡失穩；抗滑擋土墻；鋼花管注漿框架梁；預應力錨索框架梁

1 工程概況

敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+ 210段路基位于四川省瀘州市古藺縣古藺鎮，離縣道古（藺）習（水）路約400 m。

該段為挖方路基，原設計為順層面清方處理，坡面植草防護，處理長度250 m，最大挖方高約20 m。2013年11月上旬，順層清方坡面基本成型，由于邊坡開挖后，坡面應力重分布，巖體卸荷強烈，清方坡面出現較多卸荷裂隙，間距20～30 cm。2013年11月下旬，邊坡局部出現垮塌現象。2014年3月19日至2014年3月20日受強降雨影響，邊坡再次發生大范圍變形，斜坡上部20多座墳墓已有部分毀壞。2014年3月，四方現場踏勘發現，坡體拉裂變形嚴重，邊坡縱向發育裂縫長約100 m，出現較多拉張裂縫，最大裂縫寬約7 m，最深達16 m。現有邊坡穩定性已對斜坡上部多座墳墓及下方居民構成較大的安全隱患。

2 工程地質及水文地質條件

2.1 地形地貌

場區位于四川盆地南部邊緣與云貴高原北部的過渡地帶，屬構造侵蝕中低山地貌。區內山嶺呈駝狀，溪溝發育，自然斜坡坡度較陡，坡角多在25°～35°，局部砂巖陡坎較陡，呈臺階折線型。砂巖出露地段多形成陡坎甚至陡崖，粉砂質泥巖出露段多形成緩坡平臺。

斜坡植被有少量低矮灌木及柏樹。古藺河位于線路以北450 m，場地內最高山峰海拔550 m，場區古藺河河床處高程356 m，相對高差194 m。

2.2 地層巖性

據地面調查及鉆探勘察，場地內地層主要為新生界第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el）及中生界侏羅系中統上沙溪廟組（J2s2）。

2.3 地質構造

場地位于古藺背斜NW翼，巖層優勢產狀350°∠30°。

發育兩組節理。J1：110°∠70°,隙面平，延伸0.5～1 m，間距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，間距0.3～0.5 m。

2.4 水文地質

場地地下水類型主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙孔隙水。

松散堆積層孔隙水主要賦存于第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el）的黏土內，接受降水補給。由于斜坡坡度較陡，地表水多順坡向低洼地段快速排泄，在黏土層內富集較少，因此松散堆積層孔隙水不具統一水位。該含水層具有含水層薄，分布較窄，補給源較差，富水性、透水性較差的特征，其地下水水量貧乏。

基巖孔隙裂隙水主要分布在泥巖裂隙中和砂巖孔隙裂隙中，砂巖為含水層，泥巖為相對隔水層，強風化層厚度薄，中風化層裂隙不發育，無斷層。主要接受降水、地表水和上覆松散層地下水補給，順地形就近向坡下及河溝中排泄。因場地山勢挺拔，地形較陡，地表、地下水排泄距離短、水流迅速，致使基巖裂隙水貧乏。

3 邊坡失穩分析及計算

3.1 邊坡變形特征

根據現場調查，K32+120～K32+210段邊坡為單斜地貌，坡表覆蓋殘坡積粉質黏土，厚0～1.5 m，局部出露基巖，為侏羅系沙溪廟組砂巖、粉砂質泥巖不等厚互層，淺表巖體風化卸荷嚴重，卸荷裂隙發育。發育兩組優勢近正交裂隙，間距20～30 cm，切割較短。受后期強降雨影響，邊坡局部見大型拉裂縫，裂縫發育范圍縱向長約100 m，坡表最大裂縫寬約7 m，縫深達16 m。邊坡整體處于欠穩定狀態。

3.2 影響路基穩定性因素

3.2.1 巖土體結構

場地斜坡地形總體坡度20°～30°，總體地勢南高北低，地形橫坡坡度變化較小，呈臺階狀，巖層產狀350°∠30°，傾向坡外，巖層走向與路線走向近平行，右側邊坡為順層邊坡。坡體后緣發育兩組節理。J1：110°∠70°，隙面平，延伸0.5～1 m，間距0.4～0.6 m；J2：260°∠70°，隙面平，延伸2.5～3.5 m，間距0.3～0.5 m。受工程切坡影響，邊坡已發生較大范圍卸荷變形，微裂隙發育，局部出現較大拉張裂縫。總體上，邊坡自穩能力較差，處于欠穩定狀態。在暴雨工況下，邊坡變形可能急劇惡化，發生更大范圍變形破壞。

3.2.2 大氣降水影響

坡體地下水受天氣降水補給，順坡向下排泄。由于粉質黏土透水性較差，且坡面卸荷裂隙較發育，故暴雨情況下，滲入坡體的降水能較大地降低土體抗剪強度，對斜坡穩定性存在不利影響。

3.2.3 人類工程活動影響

高速公路建設改變了原有斜坡地貌特征、地下水及地表水徑流條件。工程開挖后，坡體內應力重新分布，坡體結構發生二次重分布，產生較多的卸荷裂隙。2014年3月，連續的強降雨使地表水、地下水滲入松散路基土體，降低了原邊坡巖土體強度，破壞了原始應力平衡狀態。

綜上所述，該段斜坡土體在人類工程活動擾動及連續強降雨作用下，發生了局部塌方、拉裂，如不及時治理，如果再次遇連續降雨，該段邊坡變形將進一步加劇甚至發生整體失穩滑動的危險。邊坡潛在滑動面以拉裂縫為后緣拉裂面，以松散破碎巖土體接觸面為潛在滑移面。

3.3 參數反演計算及典型斷面推力計算

根據現場調查邊坡變形情況，選取K32+155、K32+165兩個典型斷面進行推力計算。

根據地勘報告及現有邊坡拉裂變形情況，天然容重取24 kN/m3，飽和容重取24.5 kN/m3。由于邊坡已拉裂變形嚴重，反演計算安全系數取0.99。各剖面反算參數如表1。

表1 典型斷面參數反演計算結果

綜合上述計算結果，結合邊坡變形特征，天然情況下，C取27.5 kPa，φ取14.0°,暴雨情況下，強度參數適當折減，C取24 kPa，φ取13.0°

選取K32+155、K32+165兩個典型斷面分別計算在天然工況下及暴雨工況下最大剩余推力。天然情況下，安全系數K=1.2。暴雨工況下，安全系數K= 1.15。根據邊坡拉張變形情況，選取滑面進行計算。各工況下滑坡推力計算結果見表2。

表2 典型剖面各工況最大剩余下滑力計算

計算表明，該段最大剩余下滑力為2 736.2 kN/ m。

3.4 邊坡危害性評價

邊坡坡體結構破壞嚴重，若不及時治理或措施不合理，將對斜坡上方墳墓及斜坡下方居民安全產生嚴重安全隱患，嚴重影響公路施工及運營。

4 處理措施

通過對敘永至古藺高速公路C3標K32+120～K32+210挖方路基段邊坡失穩原因分析，從經濟、技術安全、施工難易程度及施工工期等方面進行了綜合比較。決定采取坡腳設4 m抗滑擋土墻支擋，由于坡腳一帶巖體碎裂嚴重，故在墻頂以上設3～4排鋼花管注漿框架梁提高巖土體強度，其余坡面采用4束預應力錨索框架梁加固。在最遠拉裂縫外側設3排4束預應力錨索框架梁預加固處理。為避免地表水下滲影響邊坡穩定性，邊坡變形周界外設M7.5漿砌片石截水溝截流地表水。

框架梁采用3×3 m結構，單根錨索設計錨固力為500 kN/m，錨固段長8 m，鋼花管外設置倒刺，擋墻采用C20片石混凝土材料。

4.1 主要施工工序

首先將坡面拉裂縫用黏性土回填壓實；

為避免地表水影響邊坡穩定性，沿邊坡變形周界設截水溝，采用M7.5漿砌片石；

施工變形裂縫外側3排預加固框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡面最大拉裂縫前后各3排框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡面其余部分框架梁錨索，并進行張拉鎖定；

施工坡腳框架梁鋼花管并完成注漿；

待鋼花管注漿體強度達到設計強度70%之后，分段跳槽開挖抗滑擋土墻基坑線，并及時安裝模板澆筑墻體。

對臨時征地進行植草綠化防護。

5 結語

邊坡開挖后，坡面應力重分布，巖體卸荷強烈，易產生失穩破壞。因此，施工中在做好邊坡整體防護的同時，還應重點關注邊坡局部失穩。

[1]孫志祥.紫坪鋪工程＃2導流洞進口邊坡塌方處理措施及對策[J].水利水電技術,2002,33(11)：66-68.

[2]汪學平,蔡波.董箐水電站1號導流洞塌方段邊坡支護處理[J].人民長江,2008,39(9)：46-47.