高速公路邊坡二次支護加固施工技術研究

唐安平

（貴州省公路建設養護集團有限公司六盤水分公司,貴州 六盤水 553022）

0 引言

在建設發展背景下，我國的高速公路里程逐漸增加，但由于多個高速公路建設在復雜地質環境下，容易受外界環境因素變化造成邊坡失穩，出現山體滑坡等地質災害，給人們的生命財產安全造成威脅。除此之外，部分建設在山區的高速公路容易受人類活動影響出現坍塌[1-2]。邊坡支護是一種常見的安全加固措施，其可以使用重力擋墻、錨桿等對邊坡進行支持，避免出現邊坡塌方問題[3]。大多數邊坡的地質環境不同，內部組成結構十分復雜，因此支護難度較高，且在支護過程中容易造成邊坡損傷。為了解決上述問題，開展高速公路邊坡加固技術研究非常重要。據相關研究人員表明，影響邊坡穩定性的因素較多，需要根據邊坡特點選取有效的支護加固方式。在常規的二次支護加固施工中，大多使用了混凝土抗滑樁、擋墻等，或進行不同程度的噴錨處理，上述處理步驟可以提高坡面與抗滑樁的摩擦力，阻止滑坡坡面變形延展，但大多數高速公路邊坡支護加固施工技術使用單一式透水巖加固方法加固，易受坡面錨桿夾層巖崩解作用影響，導致支護加固施工參數偏差較高[4]。在該背景下，該文設計了一種全新的高速公路邊坡二次加固施工技術。

1 高速公路邊坡二次支護加固施工技術設計

1.1 高速公路邊坡清方減載支擋加固

為了降低高速公路邊坡支護壓力，該文設計的施工技術進行了清方減載支擋加固。即將現有的高速公路邊坡體改造成相對穩定的邊坡結構，使用擋土墻和預應力錨索抗滑樁進行支擋處理，再利用錨桿和錨索進行加固。在施工前，需要將錨桿與錨索固定到邊坡穩定的土層中，提高錨索的拉應力，降低邊坡滑動的風險[5]。在某些穩定性較低的區域，可以使用格固結構，澆筑一個鋼筋混凝土框架，將格固結構與錨桿、錨索固定，嵌入到邊坡結構中[6]。該文選取的格固結構主要由漿砌塊石及混凝土結構組成，按照邊坡加固要求將其形狀調整至人字形、正方形或者其他符合支擋加固的形狀，此時的支擋加固示意圖如圖1 所示。

圖1 格固結構加固示意圖

由圖1 可知，根據上述的格固結構加固示意圖可以計算錨桿承載力f如式（1）所示：

式中，d——格固體直徑；L1——格固段長度；FB——黏結強度；K1——加固安全系數[7]；此時加固框格的抗剪強度υf如式（2）所示：

式中，c'——抗剪強度指標；σ——法向總應力；u——孔隙應力；結合上述的格固參數可以進行注漿加固，使用土釘墻進行支護[8]。

當外部環境發生改變時，邊坡的受力會隨之變化，因此，該文將符合支護需求的錨固體埋設在土體中，由其與土釘墻相互作用，共同承擔坡面荷載，提高土釘墻的承受能力，達到約束施工作用。

1.2 灌注樁循環回鉆成孔支護處理

灌注樁是一種重要的支護結構，直接影響二次支護加固施工效果，因此該文選取微型灌注樁，首先進行了測量放線定位，調整樁位至指定區域，接下來安裝定位鉆機，將鉆頭對準孔位中心，降低樁位偏差。待上述步驟完畢后，需要鉆進成孔，即開動鉆機鉆進成孔，進行清孔處理，在孔內接通注漿管。注漿管注漿水泥選用PO42.5 水泥，調整水灰比至0.6～0.8，待初凝后再進行二次注漿，確保注漿壓力值符合支護加固施工要求。該文設計的施工技術使用逆循環泥漿護臂成孔法進行了成孔處理，此時的灌注樁循環回鉆成孔支護處理示意圖如圖2所示。

由圖2 可知，在成樁過程中，該文使用循環泥漿護臂進行鉆進成孔，主要成孔工藝如下：

首先需要確定樁孔中心，進行筒槽開挖處理，開挖完畢后使用素土進行壓實，此時調整護筒內徑，埋設護筒，使其低于地面與泥漿槽。完畢后，進行鉆機定位，確保定位軸線與鉆機對齊。施工使用的泥漿屬于原土泥漿，存在砂層，因此需要調整泥漿池開挖體積，避免泥漿性能發生改變。

泥漿比重調整完畢后，可以進行鉆進施工，待樁孔達到設計深度后進行清孔處理，避免出現縮頸樁問題。施工使用的導管為承插式導管，下部需要進行密封連接，調整測試水壓至指定范圍內開始進行混凝土灌注，待灌注完畢后提起護筒，完成灌注樁循環回鉆成孔支護施工。

2 實例分析

2.1 工程概況及準備

為了驗證設計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術的施工效果，該文選取縣道黃砂線永豐化工處邊坡塌方治理工程進行實例分析。在2019 年5 月16 日和6 月10 日該工程區域出現極端天氣，受強降雨影響，縣道黃砂線永豐化工處邊坡發生崩塌，崩塌產生后在其后緣形成高陡邊坡，邊坡外緣與坡頂上建筑物邊線距離越來越小，目前二者凈距離僅為1.3 m，嚴重威脅坡頂上建筑物安全，同時危及縣道黃砂線道路行人、車輛安全。該崩塌區域位于縣道黃砂線公路內側的邊坡上，塌滑體上部位于邊坡頂部的平臺地上，平臺地面標高188 m，平臺上建辦公樓1 幢，后緣邊線與建筑邊線凈距離僅為1.3 m；下部底界位于縣道黃砂線公路內側邊上，公路路面標高166～167 m，北西向長度20～22 m，北東向長度25～30 m，厚度3～7 m，方量約3 000 m3，崩塌體成分主要為砂土狀強風化變質粉砂巖，崩塌體表層見傾倒樹木，平面形態呈梯形。崩塌滑體后緣形成陡壁，陡壁高度6～8 m，坡度70 °～80 °，陡壁上出露砂土狀強風化變質粉砂巖。原埋設于坡體上部的排水管挫斷懸掛于陡壁上。坡頂邊緣水泥路面路基懸空，地面上形成拉張裂縫，需要對其邊坡進行二次加固設計。該次加固設計范圍僅限于公路內側產生崩塌邊界范圍并向其周邊作適當的外延。縣道黃砂線永豐化工處邊坡崩塌現狀情況：崩塌體底寬30 m，頂寬20 m，縱長18～22 m，厚度3～7 m。設計樁號K0+000～K0+034.767，治理措施采用抗滑樁支擋與坡率法邊坡防護相結合。第一級采用抗滑樁支擋，露出地面高度5 m；第二級采用掛三維網植草防護，其中K0+000～K0+020 坡率為1 ∶1，K0+020～K0+030 為坡率漸變段，K0+030～K0+034.767 坡率為1.25。該研究區域的崩塌特征如圖3 所示。

圖3 研究區域崩塌特征

由圖3 可知，根據區域地質和勘查資料表明：崩塌區基巖直接出露，巖性為寒武系林田群的變質粉砂巖，層狀構造。根據該次鉆探揭露地層情況，按其成因及物理力學性能將場地巖土體類型自上而下劃分為崩塌體、砂土狀強風化變質粉砂巖、碎塊狀強風化變質粉砂巖。崩塌體：褐黃、紫紅色，濕—飽和、松散、崩塌成分主要為砂土狀強風化變質粉砂巖，部分為碎塊狀強風化變質粉砂巖，崩塌體表層見傾倒樹木。該層系崩塌成因，分布于崩塌區內，層厚3～7 m，施工的鉆孔有揭露，揭露厚度6.5 m。場地上基巖直接出露，巖性為寒武系林田群的變質粉砂巖，屬非巖溶區，鉆探結果表明亦無暗溝、暗洞、古河道、廢井、墓穴等不利地下埋藏物。該次勘察鉆孔揭露深度范圍內未揭露到孤石及風化不均勻體，但不排除在鉆孔之間場地內不存在孤石及風化不均勻體可能性。結合上述的工程概況，即可進行二次加固施工，得出最終的加固支護施工結果。

2.2 加固施工結果與討論

結合上述的工程概況即可使用該文設計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術進行施工，該工程存在若干個支護加固坡點，此時隨機抽取一個加固支護施工點位，該施工點位的施工示意圖如圖4 所示。

圖4 施工點位支護加固施工示意圖

由圖4 可知，各個施工點位的錨固體貫入度較高，貫入狀態良好，支護基地標高符合支護加固施工要求。

待上述步驟完畢后，需要選取中心加固支護點，將距離中心加固支護點距離為0.05 m、0.10 m、0.15 m、0.20 m、0.25 m、0.30 m、0.35 m、0.40 m、0.45 m、0.50 m、0.55 m、0.60 m 的各個加固支護點作為加固施工數據采集點位。已知，加固施工要求的墻背回填黏聚力≥18 kPa，內摩擦角≥30 °，回填壓實系數≥0.94，在荷載天然狀態下的邊坡穩定性系數需要高于1.3，在暴雨狀態下的邊坡穩定性系數需要高于1.289，此時各個點位的支護加固施工結果如表1 所示。

表1 支護加固施工結果

由表1 可知，該文設計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術的各個支護加固施工點位的墻背回填黏聚力、內摩擦角、回填壓實系數、荷載天然狀態下的邊坡穩定性系數、暴雨狀態下的邊坡穩定性系數均符合支護加固施工要求，證明該文設計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術的施工效果較好，具有可靠性，有一定的應用價值。

3 結束語

在交通經濟飛速發展背景下，我國的高速公路建設越來越完善，由于部分高速公路建設在相對復雜的地質環境下，容易受自然災害、人為作用等因素影響，出現邊坡失穩，形成嚴重的地質災害。由于現有的高速公路邊坡支護加固方法的加固支護效果較差，不符合高速公路施工安全要求，因此該次開展高速公路邊坡二次加固施工技術研究。實例分析結果表明，設計的高速公路邊坡二次支護加固施工技術的施工效果較好，加固施工點位的墻背回填黏聚力、回填壓實系數、天然及暴雨狀態下的邊坡穩定性系數均符合施工要求，具有一定應用價值。