臨近市政項目施工致高速公路路基邊坡滑移成因分析及綜合治理

■黃麗梅

（南平武沙高速公路有限責任公司，南平 353500）

近年來， 福建省高速公路建設里程逐年增長，伴隨著城市發展空間延伸，部分原先遠離城區高速公路的路段現已發展成為城市發展區域，導致涉及高速公路紅線范圍內的市政工程項目增多，影響高速公路運營安全的不利因素逐步顯露出來。 由于涉路工程基本處于高速公路高填路基下邊坡，高速公路管養部門正常工作巡查不易發現，加之部分高速公路管養部門涉路施工審批宣傳力度不足，未批先建市政工程項目時有發生，市政項目施工基坑開挖后，基坑邊坡防護不及時或加固措施考慮影響因素不足，導致路基失穩滑移，行車道路面開裂，防撞護欄外傾，且發展速度較快，嚴重影響行車和結構物安全。 基于此，本文結合某臨近市政項目施工導致高速公路路基邊坡滑移的現況，分析了滑移形成原因，探討了相應的處理方案，并為預防類似現象發生提出幾點參考建議。

1 工程概況

某高速位于閩北典型的丘陵地區， 該高速432.5 m～660 m 段為填方路堤， 其中432.5 m～467.5 m 段、502.5 m～547.5 m 段為樁基擋墻段，467.5 m～502.5 m 段、547.5 m～650 m 段路基外側被棄土填平（標高201～203 m），該段放坡至棄土標高，并采用強夯方案處理， 同時路基外側10 m 內棄土按反壓護道要求處理。

因城市發展需要，該高速路基坡腳建設市政項目，需進行施工開挖。 目前，市政項目的I 地塊開挖至標高191.0 m，靠高速公路側邊坡已開挖成型，全長粘結型錨桿已施打，施工開挖過程引起了如下問題：左幅未設擋墻的下邊坡坡面出現路基下沉滑移裂縫（圖1）；外側混凝土防撞護欄出現下錯并外傾（圖2）；主車道和緊急停車帶路面出現開裂下沉；防撞護欄與路面脫開1～4 mm，護欄外傾；主車道與快速車道交界附近出現路面縱向裂縫。

圖1 547.5 m～585 m 段路面縱向裂縫

圖2 547.5 m 位置防撞護欄下錯、外傾

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

場地原始地貌單元為丘陵地貌，主體建筑場地經回填并大致整平，其中I 地塊現狀為空地，西側即為高速公路。

2.2 地層巖性

本場地巖土層分為填土層及下臥石英片巖各風化帶組成。 經鉆探和位移觀測孔揭露，本次滑移面在填土層底部到I 地塊開挖邊界。 各巖土體的分布及其特征分述如下：（1）填土層。 厚度為2.1～32.4 m。成分主要為黏性土，夾少量碎、塊石及混凝土等，由建筑垃圾混合回填而成，硬雜質含量約35%，碎石粒徑約4～10 cm，塊石粒徑約20～30 cm，碎、塊石母巖以石英片巖及砂巖為主，強～中等風化。 回填時未經系統分層壓實處理，新近回填，未完成自重固結，土質成分與結構疏密不均。 （2）石英片巖各風化帶。石英片巖從上到下風化程度由全風化—散體狀—碎塊狀—中分化風化， 中風化以上總厚度約為20.1 m，灰黃色，主要由長石、石英、云母及暗色礦物組成，原巖結構基本破壞。 巖石堅硬程度屬極軟巖，巖體完整程度為極破碎～破碎， 巖體結構類型為散體狀～碎塊狀結構，巖體基本質量等級為V 類。土層物理力學指標如表1 所示。

表1 土層物理力學指標

3 滑移成因分析

3.1 產生滑移的力學原因

結合現場情況調查，分析產生滑移的力學原因主要有：（1）欠固結部分土體，原本作為反壓護道，為主體路基提供下方反力支撐，故而臨近項目施工前該路段處于穩定狀態；被挖除后，使得反壓護道連帶主體路基失去了平衡條件；（2）開挖后，下部土層暴露，水分析出蒸發，為反壓護道欠固結土體創造了一定的固結條件，產生了部分沉降；（3）開挖后遇上降水天氣，現場未采取防水措施，水滲入土層，造成土體強度惡化，c、φ 值降低，為出現滑動面創造了條件。

3.2 產生滑移的其他原因

產生滑移的其他原因主要有：（1）現場調查無法發現路基外側土體未經系統分層壓實的情況，地質勘查未能發現該部分土方未完成自重固結的情況；（2）I 地塊施工過程未對開挖暴露的路基邊坡進行防雨覆蓋、臨時噴砼等保護措施，導致施工期間雨水滲入，對土體造成不利破壞；（3）各種客觀原因導致新建工程的設計防護深度不足，地表注漿和全長粘結型錨桿加固深度不足以保證路基穩定。

4 處理方案

結合上述滑移成因分析，總體采用“抗滑樁+錨索+地表注漿”的處理方案。

4.1 鄰近I 地塊高速公路545 m～560 m 路基段處理方案

545 m～660 m 路基邊坡坡腳位置采用 “錨索+抗滑樁”的處理方案，如圖3、4 所示。 設29 根抗滑樁，樁徑d=1.8 m，樁長24～26 m，樁頂設置冠梁，樁間距4 m， 抗滑樁樁底嵌入散體狀強風化石英片巖不小于7 m，且樁底嵌入A 地塊建筑物底板底標高不小于6 m；樁頂預采用6 束鋼絞線預應力，鉆孔孔徑150 mm，錨索設計拉力350 kN，錨索在全風化～砂土狀強風化石英片巖錨固段長度不小于12 m。

圖3 545 m～560 m 路基段處理方案立面圖

圖4 545 m～560 m 路基段處理方案典型橫斷面圖

4.2 路面處理方案

路面采用施打豎向鋼花管注漿的處理方案，處理措施如下：（1）545 m～590 m 段路面施打豎向鋼花管注漿加固。 鋼花管長度6 m，間距1.5 m，梅花形布置。 在標準廠房內制作鋼花管，施工時先標出孔位，鉆孔成型后，立即驗孔、下管和注漿，注漿水灰比0.45～0.5 的純水泥漿。 嚴格封堵孔口、控制注漿壓力，以保證注漿質量。 （2）535 m～600 m 段路面瀝青層（10 cm 厚）銑刨后，重新攤鋪瀝青混凝土面層（4.5 cm AC-16C+5.5 cm AC-20C）。

4.3 錨索施工方案

采用自由段無套管的預應力筋， 二次注漿工藝，錨索施工的內容包括材料準備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結構鋼筋制做安裝、錨索張拉鎖定、驗收、封錨等8 個環節[1]。 復測邊坡，按設計圖紙標出錨索的位置，并編號。 在標準廠房內制作錨索，先進行抗拔拉破壞試驗。 安裝錨索前，應檢驗鉆孔深度、鉆孔傾角、錨索桿長度。 錨孔鉆造完成后及時進行錨筋體安裝和錨孔注漿，注漿水灰比為0.45～0.5的純水泥漿施工完畢后，進行錨索驗收試驗和長度檢驗，最后進行錨頭補漿和封錨。

4.4 抗滑樁施工方案

抗滑樁主要施工工序如下：（1）施工放樣；（2）跳槽施工抗滑樁，以減少坡體結構的擾動破壞作用和影響；（3）吊裝鋼筋籠；（4）澆筑樁身。 重復工序（2）～（4）直至全部樁身澆筑完畢。 在樁身預埋直徑50 mm與樁長等長的聲波無損檢測管，用于樁身混凝土質量檢測。 對于樁身完整性較差的，應采取補救措施。樁施工完成并經檢測合格后進行冠梁施工。 現場施工如圖5 所示。

圖5 現場施工照片

4.5 處理方案質量把控

施工過程中應嚴格遵循以下質量控制要點：（1）加固工程結構放線，宜按設計樁號采用坡面拉線尺量結合水準測量放線，嚴禁十字面板或框架梁結構懸空；（2）錨孔鉆進須采用無水干鉆，嚴禁帶水鉆進；鉆孔速度應根據鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其他意外事故；（3）注漿考慮加入一定量的外加劑，錨固段遇土質或砂土狀強風化巖層且富水時應采用二次高壓劈裂注漿法來提高地層錨固力；（4）在注漿漿體與臺座混凝土強度達到設計強度80%以上后，進行張拉鎖定作業，錨索鎖定后48 h 內，若發現明顯的預應力損失現象，則應及時進行補償張拉；（5）樁坑開挖揭露地層和水文情況如與設計存在差異或變化，應進行坑槽現場查驗，必要時調整變更設計或經特殊處理以滿足設計要求。

5 邊坡穩定計算及監測結果

5.1 穩定性計算

結合邊坡工程地質情況及滑移成因， 邊坡破壞模式采用圓弧滑動模型， 并用簡化畢肖普法分別計算加固后工況、降雨飽和工況的穩定性系數。 計算結果顯示，加固后工況的穩定性系數為1.427（圖6）；降雨飽和工況的穩定性系數為1.255（圖7），兩結果分別滿足規范[2]規定的不小于1.2 和1.1 的要求。結果表明邊坡處于穩定，處理方案合理，起到良好的效果。

圖6 加固后工況最不利斷面計算結果

圖7 降雨飽和工況最不利斷面計算結果

5.2 邊坡監測結果

根據規范要求[3-4]，對坡頂（即高速公路路面）水平位移、垂直位移、地表裂縫和坡頂建筑物變形進行監測。 （1）坡頂水平、垂直位移監測。 在現場布置了3 個觀測孔位， 分別位于455 m 處護欄外側10 m （ZK1#監測孔）、560 m 處護欄外側5 m（ZK2#監測孔）和615 m 處護欄外側5 m（ZK3# 監測孔），觀測孔中均未見地下水，采用自動化監測設備進行數據采集、分析。 以ZK2# 監測孔監測數據為例，如圖8 所示，其深層水平位移最大值為27.6 mm，日均最大變化值為5 mm；垂直位移最大值為63.2 mm，日均最大變化值為8 mm。 （2）地表裂縫監測。 選擇典型裂縫（裂縫）粘貼玻璃片并用裂縫尺定期測量固定點處寬度。以547.5 m～585 m 段路面縱向裂縫為例，該裂縫初始寬度為（處理前測量寬度）20 mm，在發現滑移的前3 d 發展迅速，最大測量值達到31 mm，后經暫停施工、裂縫填塞、土袋反壓和封閉交通等應急措施處理后趨于穩定。 加固處理后，裂縫寬度僅變化0.05 mm，日均最大變化量為0.02 mm。（3）坡頂建筑物變形監測。 路基加固處理施工后，在高速公路施工段落混凝土防撞護欄外緣每5 m 布設監測點位，采用0.5″高精度全站儀定期測量護欄變形情況。 監測結果顯示，所有監測點變形最大值僅為0.5 mm， 日均最大變化值為0.04 mm。 以上結果表明，該段路基邊坡經加固施工處理后處于穩定狀態。

圖8 代表性監測孔（ZK2# 監測孔）監測位移曲線圖

6 結語

本文通過邊坡滑移成因分析，提出采用“抗滑樁+錨索+地表注漿”加固方案，并經過一段時間的監測及處理后邊坡穩定性計算， 表明邊坡處于穩定，進一步說明筆者對滑移成因分析符合現場實際情況，及時阻止了變形發展，具有一定的合理性，處理方案達到了預期效果，方案合理且可行。

在今后臨近高速公路市政工程項目建設過程中，為預防發生類似現象，結合本工程案例施工經驗，提出如下建議，以供參考：（1）高速公路管養單位要加強工作巡查， 可以借助現代化監測技術手段，對臨近高速公路市政開發工程項目進行高精度視頻監測；（2）對待后建臨近高速公路市政工程項目，高速公路管養單位應采取主動上門服務的方式，掌握市政工程項目規劃方案、正在建設的市政工程項目施工紅線范圍及設計方案，如發現正在建設的市政工程項目施工紅線侵占高速公路紅線范圍，影響高速公路路基穩定和運營安全，應及時向項目業主單位提出履行涉路審批程序的要求；（3）臨近高速公路市政開發工程項目實施前，應做好對臨近高速公路路基邊坡穩定性影響的評估工作，同時在施工前應做好邊坡防護措施；（4）相關部門應建立案例庫，舉一反三，有針對性地制定應急預案，以便類似現象發生后可以迅速處理。