貴州黎洛高速路塹邊坡典型破壞型式及防護(hù)措施

張世洲

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧　沈陽　110166)

貴州黎洛高速路塹邊坡典型破壞型式及防護(hù)措施

張世洲

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧沈陽110166)

張世洲(1980—)，工程師，碩士研究生，研究方向：特殊路基工程。

摘要：貴州黎平至洛香高速公路為淺變質(zhì)的變余砂巖與板巖，構(gòu)造發(fā)育，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，局部產(chǎn)生滑塌、崩塌現(xiàn)象。文章以該工程為例，分析了該路塹邊坡存在的典型破壞型式，提出采用以骨架防護(hù)、生態(tài)植草為主的坡面防護(hù)和以擋土墻、錨桿框架、錨索框架為主的坡體防護(hù)等防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：黎洛高速；路塹邊坡；破壞型式；防護(hù)措施

0引言

貴州省公路建設(shè)主要以山區(qū)和丘陵地區(qū)為主，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜。邊坡防護(hù)支擋措施、現(xiàn)場施工方法工藝不當(dāng)?shù)戎T多因素都會造成路塹邊坡失穩(wěn)，進(jìn)而影響后期運(yùn)營安全。以黎平至洛香高速公路為例，通過現(xiàn)場施工開挖、地質(zhì)勘察及初步監(jiān)測等手段，總結(jié)歸納了路塹邊坡幾種典型破壞型式，并對相應(yīng)的防護(hù)措施進(jìn)行了探討，通車運(yùn)營三年來未出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)破壞現(xiàn)象，為今后路塹邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)、施工監(jiān)測提供一定的參考依據(jù)，具有一定的指導(dǎo)意義。

1工程地質(zhì)概況

黎洛高速公路線路位于雪峰古陸-苗嶺隆起區(qū)所夾的黎平短軸穹隆內(nèi)，線路總體呈近南北走向[1]。路塹邊坡體的主要巖土構(gòu)成可以分為兩部分：上覆蓋土體與下伏巖層。覆蓋土體主要由第四系更新統(tǒng)殘積粉質(zhì)黏土、亞黏土與坡積碎石土(Q2el+dl)等構(gòu)成，一般呈褐黃色、黃色、紅色、雜色、灰綠色，粉質(zhì)黏土多呈硬可塑狀態(tài)，碎石土呈松散~稍密狀，局部含有軟塑狀~流塑狀水田耕植軟土。下伏巖層主要由元古界清水江組(Pt2q)，表現(xiàn)為一套以板巖，變余砂巖為主的淺變質(zhì)巖，巖體堅(jiān)硬程度視風(fēng)化強(qiáng)弱而定。

線路所經(jīng)區(qū)域在地史上經(jīng)歷了多次構(gòu)造變動，因而地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。淺變質(zhì)的變余砂巖與板巖，但構(gòu)造發(fā)育，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，局部產(chǎn)生滑塌、崩塌現(xiàn)象。多組裂隙切割巖石造成的潛在崩塌體：由兩組或兩組以上裂隙切割巖石，使巖土沿陡傾角裂隙面產(chǎn)生崩塌。

巖體走向多與線路斜交，且傾角均較小，因此順層路塹巖質(zhì)高邊坡較多，如遇巖層間夾有軟弱泥夾層或巖體風(fēng)化程度較深、強(qiáng)度降低較大時(shí)，易形成順層路塹巖質(zhì)高邊坡的不穩(wěn)定問題，需給予特別重視。局部區(qū)段山體坡前由坡積碎石土組成松散堆積層，厚度大，穩(wěn)定性差。

2典型破壞型式及防護(hù)措施

2.1　順層滑塌破壞及防護(hù)型式[2]

根據(jù)線路所在區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征分析，設(shè)計(jì)帶位于雪峰古陸西緣，苗嶺隆起帶東側(cè)的黎平短軸穹隆內(nèi)，設(shè)計(jì)帶內(nèi)褶皺構(gòu)造有黎平短軸穹隆和王家團(tuán)復(fù)式向斜。黎平短軸穹隆褶皺軸向呈北東東至北東，軸長設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)約23 km，線路從其核部通過。王家團(tuán)復(fù)式向斜位于頓洞、王家團(tuán)、甘塘一帶，軸向呈北30°東，軸長約80 km，寬16~20 km。向斜為線狀褶曲，其周圍次級褶曲構(gòu)造較發(fā)育。

現(xiàn)場開挖情況顯示，全線右側(cè)路塹邊坡居多，且多為順層巖質(zhì)邊坡，主要分布在1~4施工標(biāo)段內(nèi)，巖層主要構(gòu)成為震旦系變余砂巖、板巖，風(fēng)化破碎程度較為嚴(yán)重，巖體力學(xué)強(qiáng)度較弱，屬基本穩(wěn)定~欠穩(wěn)定邊坡，需適當(dāng)調(diào)整或局部增加防護(hù)及排水工程。如若巖層間含有軟弱泥夾層，則路塹邊坡屬于欠穩(wěn)定~不穩(wěn)定邊坡類型，需要采取防護(hù)措施進(jìn)行穩(wěn)固，防止其產(chǎn)生破壞，影響工期，破壞環(huán)境，造成不必要的損失。全線此類邊坡較為突出，主要發(fā)生在1~4施工標(biāo)段。

圖1　K9+120~K9+300段右側(cè)實(shí)例圖

典型工點(diǎn)如圖1所示，為2標(biāo)K9+120~K9+300段右側(cè)三級邊坡順層滑塌，邊坡巖體被幾組裂隙將切割成碎塊狀，裂隙顯張性有黏土礦物充填，節(jié)理面平整光滑，巖石破碎。該段挖方坡頂有3.5萬伏的高壓線桿，線桿拉索距開挖坡腳仍只有12 m。為保證邊坡坡體穩(wěn)定，保證坡頂高壓線安全，需加強(qiáng)防護(hù)，一步到位，不留后患。其中K9+185~K9+245段采用錨索框架植草防護(hù)，K9+157~K9+185和K9+245~K9+304兩段采用錨桿框架植草防護(hù)。錨索間距為5 m×4 m，每孔錨索6束，入射角為15°，框架采用C30混凝土現(xiàn)澆。施工完成后效果如圖2所示。

圖2　K9+120~K9+300段右側(cè)防護(hù)實(shí)例圖

2.2　類均質(zhì)體滑塌破壞及防護(hù)型式

由于設(shè)計(jì)帶內(nèi)巖土體在地史上經(jīng)歷了多次構(gòu)造變動，因而地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，局部區(qū)域揉皺破壞嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，此類邊坡為基本穩(wěn)定~欠穩(wěn)定狀態(tài)。如若巖土體受水浸蝕或受自然營力作用呈強(qiáng)風(fēng)化~全風(fēng)化土狀，其強(qiáng)度較低，其穩(wěn)定性狀況屬欠穩(wěn)定~不穩(wěn)定類型，需要在放緩邊坡坡率的基礎(chǔ)上，進(jìn)行必要的支擋防護(hù)，并且對重點(diǎn)區(qū)段的施工工藝要求嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，嚴(yán)禁全斷面開挖后進(jìn)行防護(hù)，此類邊坡主要發(fā)生在1標(biāo)、3標(biāo)等施工合同段內(nèi)。

圖3　DK0+520~DK0+631段右側(cè)實(shí)例圖

典型工點(diǎn)如圖3所示，為1標(biāo)漢寨互通立交D匝道DK0+520~DK0+631段右側(cè)二級邊坡。巖體構(gòu)成：上覆第四系土層厚度僅為2 m左右，其下部主要構(gòu)成為全風(fēng)化~強(qiáng)風(fēng)化板巖巖層，呈土狀，巖體風(fēng)化破碎，強(qiáng)度極弱，且含水量較大。在邊坡開挖后，中間區(qū)段坡體順軟弱層面下滑，且在坡面上形成較大的張開裂隙，路塹邊坡處于不穩(wěn)定邊坡。該段防護(hù)措施建議在一級邊坡上設(shè)置擋墻支擋，將二級邊坡放緩坡率后植草防護(hù)。擋墻墻身及基礎(chǔ)采用M7.5漿砌片石砌筑，擋墻型式為仰斜式擋土墻，背坡和面坡均為1∶0.25。要求嚴(yán)格施工工藝，確保施工安全。施工完成后效果如圖4所示。

圖4　DK0+520~DK0+631段右側(cè)防護(hù)實(shí)例圖

2.3　沿軟弱層面的滑塌破壞及防護(hù)型式

斜坡巖土體的強(qiáng)度較高，但由于大地構(gòu)造運(yùn)功等作用，在斜坡巖土體內(nèi)部存在不利的軟弱層面，其強(qiáng)度極低，在路塹邊坡開挖后，如若支擋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠、施工工藝方法不當(dāng)，原有斜坡巖土體坡腳支撐削弱，斜坡上巖土體沿著這些軟弱層面向坡下產(chǎn)生滑移變形乃至最終破壞。這種軟弱層(帶)有富水黏土層或全風(fēng)化呈土狀板巖層、煤層層面等，其強(qiáng)度極低，控制著此類路塹邊坡的穩(wěn)定，需加強(qiáng)防護(hù)與加固。此類邊坡主要分布在2標(biāo)、4標(biāo)施工標(biāo)段。

圖5　AK0+092～AK0+285段左側(cè)實(shí)例圖

典型工點(diǎn)如圖5所示，為2標(biāo)黎平服務(wù)區(qū)A場區(qū)AK0+092~AK0+285段左側(cè)五級邊坡。巖體構(gòu)成為板巖，強(qiáng)風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極為破碎，順傾的板巖巖層間含泥化夾層，且在開挖過程中受擾動具有松動開裂滑塌現(xiàn)象，巖層傾角39°~50°，考慮到順傾巖層間泥化夾層遇水浸泡后強(qiáng)度降低較大，控制著該段高邊坡的穩(wěn)定，綜合分析認(rèn)為該段邊坡開挖后處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，需進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)，確保服務(wù)區(qū)內(nèi)建筑物及人員的安全。設(shè)計(jì)在第四級邊坡設(shè)置錨桿框架植草防護(hù)，在第一級設(shè)置擋土墻，第二、三級邊坡滑塌處設(shè)置錨索框架植草結(jié)構(gòu)，第五級邊坡刷緩坡率后進(jìn)行植草防護(hù)。M7.5漿砌片石砌筑，擋墻型式為仰斜式擋土墻，背坡和面坡均為1∶0.25。錨桿間距為2 m×2 m，錨桿鋼筋直徑25 mm，入射角為20°，框架采用C25混凝土現(xiàn)澆。施工完成后效果如圖6所示。

圖6　AK0+092~AK0+285段左側(cè)防護(hù)實(shí)例圖

2.4　其它形式的破壞及防護(hù)型式

此類邊坡單個(gè)巖塊強(qiáng)度較高，但巖體風(fēng)化破碎，裂隙張開，巖體構(gòu)成主要為灰?guī)r地層，邊坡的整體穩(wěn)定性較好，但當(dāng)裂隙傾向線路時(shí)，在路塹邊坡開挖后常常會產(chǎn)生開挖面的局部坍塌，或由于邊坡高度較大時(shí)，其張開的裂隙對線路的正常運(yùn)營安全造成一定的威脅，需要對其進(jìn)行必要的補(bǔ)強(qiáng)或防護(hù)。此類型路塹邊坡主要分布于2標(biāo)、4標(biāo)的部分區(qū)段。

圖7　K19+270~K19+550段左側(cè)實(shí)例圖

典型工點(diǎn)如圖7所示，為K19+270~K19+550段左側(cè)五級邊坡。坡體巖層主要構(gòu)成為：上覆第四系殘坡積粉質(zhì)黏土、碎石土，下伏二迭系上統(tǒng)吳家坪組(P2w)淺灰~深灰色厚層塊狀生物碎屑灰?guī)r夾薄層硅質(zhì)巖，其下為灰、灰綠色黏土巖，局部夾硅質(zhì)巖。灰?guī)r受碳質(zhì)浸染，層面抗剪切強(qiáng)度低，控制著路塹邊坡的巖體整體強(qiáng)度，且?guī)r體風(fēng)化破碎，路塹邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。設(shè)計(jì)將第四、五級邊坡放緩坡率至1∶1.5，采用拱形骨架防護(hù)，一、三級采用錨桿框架植草防護(hù)，二級采用錨索框架植草的防護(hù)型式。同時(shí)，需要施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工，分級、分段、及時(shí)盡早進(jìn)行防護(hù)。錨索間距為5 m×4 m，每孔錨索6束，入射角為15°，框架采用C30混凝土現(xiàn)澆。錨桿間距為2 m×2 m，錨桿鋼筋直徑25 mm，入射角為20°，框架采用C25混凝土現(xiàn)澆。嚴(yán)禁上級坡體防護(hù)措施未進(jìn)行施加前開挖坡腳巖土體。施工完成后效果如圖8所示。

圖8　K19+270~K19+550段左側(cè)防護(hù)實(shí)例圖

3結(jié)語

路塹邊坡是在修建高速公路的過程中，對線路經(jīng)過區(qū)域的山體進(jìn)行人為開挖而形成的地質(zhì)體，因而不僅需要保證高邊坡工程建成后運(yùn)營期的穩(wěn)定，而且需要確保其在修建過程中的安全與穩(wěn)定。而對于路塹高邊坡工程穩(wěn)定性的判定，不僅需要分析其所處的工程地質(zhì)條件(地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件)，而且還要分析相應(yīng)的防護(hù)措施工程(坡型、坡率、坡高及相應(yīng)的加固、防護(hù)和排水措施)及其兩者相互作用過程。除應(yīng)采取合理防護(hù)支擋加固措施外，還必須采用科學(xué)有效的施工方法、工藝及程序，避免施工過程中邊坡失穩(wěn)破壞，影響邊坡的長期穩(wěn)定和道路運(yùn)營安全。

參考文獻(xiàn)

[1]遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院.貴州黎平至洛香高速公路兩階段施工圖設(shè)計(jì)[Z].2009.

[2]中鐵西北科學(xué)研究院有限公司.貴州黎平至洛香高速公路邊坡防護(hù)工程咨詢報(bào)告[R].2011.

Typical Damage Types and Protective Measures of Guizhou Liluo Express-way Cutting Slope

ZHANG Shi-zhou

(Liaoning Provincial Communication Planning & Design Institute，Shenyang，Liaoning,110166)

Abstract：Guizhou Liping-Luoxiang Expressway is the blastopsammite and slate with epizonal metamorphism，with structure development as well as rock joints and fractured growth，and with local slumping and collapse phenomenon.Taking this project as the example，this article analyzed the typical damage types of its cutting slope，and proposed the application of protective measures such as slope surface protection based on framework protection and ecology grass planting as well as the slope guard based on retaining walls，anchor frame，and anchor-cable frame.

Keywords：Liluo Expressway；Cutting slope；Damage types；Protective measures

文章編號：1673-4874(2015)12-0038-04

中圖分類號：U416.1+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.009

作者簡介