黃黃高速路塹邊坡病害分析及處治技術研究

李小偉

(1.湖北黃黃高速公路經營有限公司 武漢 430070 2.武漢理工大學交通學院 武漢 430063)

1 工程概況

黃(石)黃(梅)高速公路由黃石至黃梅(主線)與黃梅至九江長江大橋(聯絡線)兩路段組成。主線屬滬渝國道(G50)主干線在湖北省境內的東段，起點在與鄂皖交界的界子墩，與安徽省接壤，自東向西依次經過黃梅縣、武穴市、蘄春縣、浠水縣，止于黃石長江大橋北岸橋頭接線，全長107.451 km，于1998年12月通車運營。聯絡線屬福銀國道(G70)主干線組成部分，起于九江長江大橋北岸的小池鎮，與江西省接壤，向北經花橋農場，止于黃梅互通立交(與G50相連)，全長26.194 km，于2000年1月通車運營。

2018年4月，黃黃高速公路K686+200處發生邊坡局部垮塌，嚴重影響到了行車人的人身財產安全。經調查，該線共有3處類似防護形式的路塹邊坡存在較為明顯的安全隱患，病害路塹邊坡存在以下共同特點。

1) 邊坡巖體以軟質巖和易風化巖為主。

2) 邊坡面大部分采用噴射混凝土防護，噴射厚度一般3～5 cm，坡頂混凝土與土層界面處未見明顯開裂、脫層。

3) 坡面凹凸不平，坡面零星長草或灌木。

4) 坡腳設置高約3 m的擋墻存在冒頂現象，個別擋墻墻身出現開裂。

5) 絕大部分邊坡坡頂設置有截水溝，個別坡面設置有急流槽。

2 路塹邊坡病害原因分析

經調查總結歸納，現狀邊坡病害主要有坡面不規整長草(見圖1)、坡面噴射混凝土面層開裂(見圖2)、坡腳擋墻冒頂開裂(見圖3)三類，引起病害的初步原因分析如下。

1) 坡面不規整長草。由于原巖質邊坡坡面修整困難，巖石軟硬不均，造成坡面不規整，同時噴射混凝土施工厚度不均，局部太薄的部位易開裂長草。

2) 噴射混凝土面層開裂。由于原坡面局部土體清理不徹底，在下滲雨水長期作用下，土體流失，導致局部坡面下部中空，混凝土失去支撐，較大的空洞導致混凝土開裂，開裂的坡面進一步加劇雨水下滲，產生惡性循環；豎向開裂一般是成片坡面混凝土下錯，一般伴隨有擋墻冒頂的病害。順路向的混凝土開裂，一般是坡面混凝土下部已成片脫空，整體下滑后，下部坡面混凝土承載力不足而引起的開裂。

3) 擋墻冒頂開裂。由于擋墻冒頂處并未出現混凝土面層開裂病害，據此推斷是邊坡施工時未能完全清理坡面殘余土或者噴射混凝土時局部下滑堆積而造成的冒頂假象；擋墻開裂均為舊傷，開裂處出現錯臺，可以判斷為上部土體不穩定而引發的結構破壞，開裂處未出現錯臺，結合上部噴射混凝土并無明顯病害，可以推斷是裂縫收縮造成。

圖1 坡面不規整長草病害

圖2 噴射混凝土面層開裂病害

圖3 擋墻冒頂開裂病害

3 病害路塹邊坡穩定性評估

影響路塹邊坡變形破壞的因素與演變過程均較復雜，同時演變時間既是漫長的，也是短暫的[1]，黃黃高速公路路塹邊坡多處病害印證了這一點。為此，針對調查發現的3處路塹邊坡病害的具體特征，分別對其進行穩定性狀態分析評價。

3.1 K685+880-K686+000段路塹邊坡穩定性評估

K685+880-K686+000上行邊坡現狀坡面較陡，坡角約60°，最大坡高約35 m，坡頂植被發育，坡面有零散灌木。從附近裸露坡面的巖面上看，邊坡表面應為全風化土體，厚1～2 m，下伏基巖為強風化泥灰巖，厚約2～3 m。坡腳設置有3 m高漿砌片石擋墻，坡面噴射有3～5 cm厚混凝土，頂部設置有截水溝。現狀坡面防護有輕微的位移，局部擋墻頂部有冒頂現象，坡頂及坡面均無明顯裂隙，泄水孔堵塞嚴重，見圖4。

圖4 K685+880-K686+000段路塹邊坡全貌圖

整體穩定性評估：現狀坡腳擋墻結構良好，無明顯滑移、傾覆、變形、開裂等影響結構安全的病害；坡面混凝土表面無較明顯開裂，坡頂混凝土與坡頂土層結合緊密無明顯脫層現象。據此評估，該現狀邊坡整體穩定性較好。

局部穩定性評估：坡面不規整，導致部分坡面混凝土厚度不均，個別點混凝土太薄，導致坡面開裂長草；原坡面局部土體清理不徹底，在下滲雨水長期作用下，土體流失、下滑，導致局部坡面下部中空，混凝土失去支持，長時間將導致坡面開裂，開裂的坡面進一步加劇雨水下滲，惡性循環，為坡面失穩埋下隱患；原坡面開挖不到位，導致原擋墻頂殘留有未開挖土體，噴混后造成冒頂假象；現狀坡面原有泄水孔嚴重堵塞，坡體裂隙水無法及時排出，水壓力將進一步加劇坡體的局部不穩定。據此評估，該現狀邊坡局部穩定性較差，存在失穩的風險。

3.2 K692+450-K692+600段路塹邊坡穩定性評估

K692+450-K692+600上行邊坡現狀坡面較陡，坡角60°～75°，最大坡高約25 m，坡頂植被發育，坡面有零散灌木。從已經失穩的K686+200坡面開挖情況分析，邊坡表面應為全風化土體，厚1～2 m，下伏強風化泥灰巖，深約4 m。坡腳設置有3 m高混凝土擋墻，坡面噴射有3～5 cm厚混凝土，頂部設置有截水溝?，F狀坡面防護有明顯位移，局部擋墻頂部有冒頂現象，坡面有明顯裂隙，擋墻有錯臺、裂隙，泄水孔堵塞嚴重，見圖5。

圖5 K692+450-K692+600段路塹邊坡全貌圖

整體穩定性評估：現狀坡面坡腳混凝土擋墻存在明顯的錯臺、貫通整個擋墻的縱向裂縫以及多個豎向裂縫，錯臺寬1～2 cm，坡面混凝土表面有明顯開裂現象。坡面水下滲量較嚴重，坡面混凝土整體結構較差；擋墻冒頂處有輕微滑移，坡面開裂導致雨水下滲量增大，坡體內黏聚力下降，此處坡面存在淺層滑移，風險較大；擋墻出現錯臺，從現場情況看，擋墻滑移是由于邊坡失穩導致的擋墻滑移現象；擋墻出現橫向裂縫，為擋墻收縮導致的開裂；擋墻縱縫是原施工過程中所形成?，F場調查發現局部地方裂縫有擴大趨勢。據此評估，該現狀邊坡整體穩定性較差。

3.3 K694+245-K694+345段路塹邊坡穩定性評估

K694+245-K694+345下行邊坡現狀坡面較陡，坡角約75°，最大坡高約20 m。從裸露出來的坡面分析得出，邊坡左側整體巖性較好，為強～中風化泥灰巖，無破碎、開裂等現象；邊坡中部為全～強風化泥灰巖，層厚2～3 m。坡腳設置有3 m高漿砌片石擋墻，局部坡面設置有噴混加錨桿防護，噴混厚3～5 cm。現狀部分坡面有輕微的位移，局部擋墻頂部有冒頂現象，見圖6。

圖6 K694+245-K694+345段路塹邊坡全貌圖

整體穩定性評估：現狀坡面坡腳漿砌片石擋墻結構整體良好，無明顯滑移、傾覆、變形、開裂等現象；邊坡左側整體巖性較好，無破碎、開裂等現象；邊坡右側于2014年發生過失穩，清理失穩及松散土體后采用噴混加錨桿進行防護，失穩防護坡面未見植物生長，無明顯開裂、脫層等現象。據此評估，該現狀邊坡整體穩定性較好。

局部穩定性評估：邊坡中部為全～強風化巖質邊坡，中部坡面未見防護，頂部未見截水溝防排水，中部全～強風化巖質邊坡與左側強～中風化邊坡連接處有明顯裂隙，在雨水的長期作用下，中部坡面存在整體滑移的風險。據此評估，該現狀邊坡局部穩定性較差，存在失穩的風險。

4 病害路塹邊坡處治措施

根據路塹邊坡的病害特征及穩定性評估結果，結合邊坡的基本特征及既有防護措施[2-5]，對3處病害路塹邊坡采取的處治措施如下。

4.1 K685+880-K686+000段路塹邊坡處治措施

該路塹邊坡現狀總體穩定較好，但局部穩定性較差，存在失穩風險。為此，從邊坡加固及加強邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見圖7。

1) 清除表層局部可能失穩的坡面防護、松散土體及雜草灌木。

2) 利用邊坡現狀噴混防護措施，在中下部增設點錨護坡，錨桿豎向間距3 m，順路向間距3 m布設,布設6排，邊坡上部利用現狀噴混防護，根據現場實際情況，局部位置需補強的地方可增設點錨。錨桿長度暫定為8 m，鉆入中風化層可提前終孔，根據現場實際情況調整錨桿長度。

3) 距擋墻頂3 m高位置新增一排Φ100 mm PVC管泄水孔，孔深5 m(遇到中風化層可提前終孔)，間距6 m布設，也可根據現場實際情況在地下水出露點增設泄水孔。坡頂利用既有截水溝，保證截水溝排水順暢，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

4) 恢復坡面噴混，混凝土等級不得低于C20。

圖7 K685+880-K686+000段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

4.2 K692+450-K692+600段路塹邊坡處治措施

該路塹邊坡現狀總體穩定較差，存在失穩風險。為此，從邊坡加固及加強邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見圖8。

1) 清除表層局部失穩的坡面防護及松散土體。

2) K692+500-K692+550段失穩邊坡(坡腳擋墻發生位移處)整修開挖坡面，一、二級坡高8 m，三級邊坡一坡到頂，一級邊坡坡比均為1∶0.75，二三級邊坡坡比為1∶1，每級邊坡之間設置平臺，平臺寬2m，平臺設有排水溝。

3) K692+500-K692+550段坡面開挖后，邊坡巖性如果為全～強風化巖層或者土層，建議采用襯砌拱加植生袋護坡。開挖后邊坡巖性如果為中風化巖層，建議TBS防護。開挖后邊坡巖性如果上部為全～強風化巖層或者土層，下部為中風化巖層，可考慮采用框架錨桿防護。

4) K692+450-K692+490，K692+560-K692+600段邊坡利用現狀噴混防護，中下部增設點錨護坡，錨桿間距3 m布設，布設3排，邊坡上部利用現狀噴混防護，根據現場實際情況局部位置需補強的地方可增設點錨。錨桿長度暫定為8 m，鉆入中風化層可提前終孔，根據現場實際情況調整邊坡防護動態設計。

5) 坡頂利用既有截水溝，部分需拆除新建，新建截水溝采用M10漿砌片石，距征地界最少1 m，如距離小于1 m，可適當調整頂級邊坡開挖坡率及同步壓縮截水溝外側1 m的征地富余量，順接既有截水溝，需保證截水溝排水順暢，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

6) 恢復或者拆除重建有裂隙的擋墻段，按原擋墻等標號混凝土重建，混凝土等級不得低于C20。

圖8 K692+450-K692+600段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

4.3 K694+200-K694+360段路塹邊坡處理方案

該病害路塹邊坡現狀總體穩定較好，但局部穩定性較差，存在失穩風險。為此從邊坡加固及加強邊坡排水方面著手，采用如下處治措施，見圖9。

1) 清除邊坡表層局部破碎的巖體及松散土。

2) 整修開挖中部坡面，清理開挖坡面現狀全～強風化土體至中風化層(開挖深度1～2 m)。

3) 參考邊坡前后坡面巖性，中部坡面開挖至中風化巖層，然后全部坡面一起采用TBS防護，坡頂設置截水溝，防止頂部巖體被雨水沖刷流失。

圖9 K694+200-K694+360段路塹邊坡處治措施圖(單位：cm)

5 結語

1) 公路路塹邊坡出現病害，往往是多因素共同作用的結果，處治的前提是查清、分析病害產生的原因，并對其穩定性進行評估，從而有針對性地選擇相應的處治措施。

2) 公路路塹邊坡病害處治措施應針對其邊坡工程地質特性結合既有防護措施特點，將運營高速公路邊坡搶險加固施工特點與永久性處治措施統一考慮，以便加快施工進度，保障公路的正常運營。