某山區(qū)市政道路工程路塹邊坡的地質(zhì)條件與支護工程設(shè)計研究

趙亮 楊洪

摘要：針對某山區(qū)市政道路工程實際情況，在簡述其路塹邊坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對其支護工程設(shè)計進行深入分析，包括支護技術(shù)參數(shù)、設(shè)計思路和支護措施，旨在為實際的邊坡支護施工提供技術(shù)參考，保證邊坡支護效果。

關(guān)鍵詞：道路工程；路塹邊坡；地質(zhì)條件；支護設(shè)計

在道路工程建設(shè)中，路基平場開挖，難免產(chǎn)生邊坡，為保證邊坡穩(wěn)定和安全，避免發(fā)生滑塌等事故，需要在掌握邊坡工程地質(zhì)條件等基本情況的基礎(chǔ)上，做好邊坡的支護工程設(shè)計，采取合理可行的支護措施。

1.工程概況

某市政道路工程位于貴州省清鎮(zhèn)市境內(nèi)，道路工程K0+360～K0+500段右幅路基開挖后形成路塹邊坡，邊坡受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，在局部地段形成順向巖質(zhì)邊坡，順向巖質(zhì)邊坡段曾在道路開挖過程中多次沿巖層層面發(fā)生順層滑動，原邊坡處置方案為沿巖層層面進行整體削方，但在邊坡開挖過程中未完全沿巖層層面進行削方，進而在坡腳形成高2m～6m的臨空面。該道路于2017年3月建成通車，同年6月在連續(xù)降水的情況下K0+425～K0+440段右幅邊坡坡腳處發(fā)生局部垮塌（未發(fā)生整體滑動破壞），發(fā)生滑塌段邊坡坡頂高程為1240.1m～1255.7m，坡腳人行道高程為1228.0m～1228.8m，坡高11.3m～27.3m，該邊坡失穩(wěn)破壞后果很嚴重，邊坡安全等級為一級，為永久性邊坡，邊坡設(shè)計使用年限不低于道路使用年限。

2.地質(zhì)條件

2.1地形地貌

場區(qū)地處貴州高原中部，地貌組合類型屬低中山溶蝕斜坡地貌，地形起伏較大，場地范圍內(nèi)地勢呈西高東低，最高點處在西側(cè)坡頂，高程為1300m左右，最低點處在東側(cè)四號路，高程為1228m左右，有72m左右的相對高差。本次勘察的邊坡已開挖成形，坡頂高程在1240.1m～1255.7m范圍內(nèi)，坡頂人行道的高程在1228.0m～1228.8m范圍內(nèi)，坡高為11.3m～27.3m；K0+360～K0+410段邊坡是坡比為1∶1的分級邊坡，坡面防護措施為掛三維網(wǎng)植草防護，K0+420～K0+500段邊坡沿巖層層面進行開挖，坡度在5°～35°范圍內(nèi)，沒有對坡面做任何處理。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

通過對區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)資料、場地和周邊環(huán)境的調(diào)查，在與邊坡坡頂相鄰近和場地范圍內(nèi)存在斷層，分別為F1斷層和F2斷層（見圖1）。

其中，F(xiàn)1斷層是正斷層，走向和傾向分別為131°～154°、221°～244°，傾角為58°，在地表可見長度為200m左右的出露，破碎帶的寬度在0.2m～0.8m范圍內(nèi)，斷層兩盤巖層產(chǎn)狀有很大的變化，巖性屬于三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組泥質(zhì)白云巖夾泥灰?guī)r及泥巖；F2斷層屬于逆斷層，走向和傾向分別為45°、135°，傾角為85°，在已開挖完成的邊坡表面出露，長度為74m，破碎帶的寬度在0.1m～0.2m范圍內(nèi)，斷距為1m～2m，斷層兩盤巖層產(chǎn)狀沒有太大的變化，巖性是三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組泥質(zhì)白云巖夾泥灰?guī)r及泥巖；受兩個斷層的協(xié)同作用，場地范圍內(nèi)可見一處向斜構(gòu)造，其走向為114°～123°。通過現(xiàn)場調(diào)查可知，三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組泥質(zhì)白云巖夾泥灰?guī)r及泥巖，主要是泥質(zhì)白云巖，層厚在0.02m～ 0.2m范圍內(nèi)，呈薄至中厚層狀，巖層層面分離，平直光滑，泥質(zhì)充填，局部存在泥化夾層，是典型的結(jié)合程度為很差～結(jié)合極差的軟弱結(jié)構(gòu)面。

在邊坡巖體當中，存在兩組節(jié)理裂隙面，分別為J1和J2，其中，J1的產(chǎn)狀為27°∠85°，J2的產(chǎn)狀為262°∠60°。其中，J1的發(fā)育密度為3條/米～5條/米，發(fā)育長度在0.2m～ 4.0m范圍內(nèi)，張開度小于3.0mm，節(jié)理面保持平直且光滑，沒有充填，是結(jié)合程度較差的硬性結(jié)構(gòu)面；J2的發(fā)育密度為1條/米～3條/米，發(fā)育長度在0.2m～0.6m范圍內(nèi)，張開度小于3.0mm，節(jié)理面保持平直且光滑，沒有充填，是結(jié)合程度較差的硬性結(jié)構(gòu)面。

2.3地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，場地地層從上到下主要由第四系素填土及三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組泥質(zhì)白云巖夾泥灰?guī)r及泥巖組成，其中，素填土結(jié)構(gòu)較為松散，成分以碎石與塊石為主，含有少量的粘土，場地范圍內(nèi)零星分布在坡腳的人行道，層厚在0.3m～0.6m范圍內(nèi)，平均厚度0.44m；基巖若按照風化程度分類，可分成強風化層與中風化層，其中，場地范圍內(nèi)強風化層主要分布在坡頂沒有開挖的部位，為灰白—灰黃色，發(fā)育有風化裂隙，巖質(zhì)較為松軟，容易破碎；中風化層為淺灰—灰白色，薄至中厚層狀，發(fā)育有節(jié)理裂隙，巖芯的形狀主要是塊狀和短柱狀，巖石較為破碎。

3.支護工程設(shè)計

3.1設(shè)計參數(shù)

以勘察報告為依據(jù)，結(jié)合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），并綜合考慮已經(jīng)進行開挖施工的邊坡，其開挖時間已經(jīng)有了3年的時間，在完成開挖后，邊坡的整體沒有產(chǎn)生變形，只是在坡腳的臨空地帶產(chǎn)生部分掉塊現(xiàn)象，該場地巖土體抗剪強度指標取勘察報告給出的指標作為本次支護設(shè)計指標，支護設(shè)計采用的巖土體物理力學參數(shù)如表1所示。

3.2支護設(shè)計

（1）K0+360～K0+410段右幅邊坡（Ⅰ區(qū)）

該段邊坡屬于切向巖質(zhì)邊坡，在按照1∶1的坡比分級放坡之后，邊坡整體保持穩(wěn)定，皮面采用掛三維網(wǎng)植草的方法進行防護封閉，本次設(shè)計不對此段邊坡實施處理。

（2）K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區(qū)）

該段邊坡的坡腳有臨空面存在，可能在巖層的層面上產(chǎn)生順層滑動現(xiàn)象，設(shè)計在臨空面位置設(shè)置抗滑樁來支擋，并在坡面采用三維植被網(wǎng)噴播植草的方法進行護坡。

（3）K0+440～K0+500段右幅邊坡（Ⅲ區(qū)）

該段邊坡主要采用三維植被網(wǎng)噴播植草的方法進行防護，同時在K0+440～K0+460段的坡腳處設(shè)置護腳墻。

3.3支護措施

3.3.1 K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區(qū)）

（1）抗滑樁

抗滑樁主要布置在坡腳人行道邊線以外0.5m，總樁數(shù)為9根，均采用方樁，尺寸為1.5m×2.0m，樁長11.0m，錨固段需嵌入到中風化基巖中至少5.0m，施工中要結(jié)合實際情況，適當對錨固段的深度予以加深，在樁頂使用冠梁來連接，在樁間則使用擋土板連接。

①配筋

抗滑樁的縱筋以HRB400級螺紋鋼筋為主，鋼筋保護層厚度按70mm控制，靠山側(cè)鋼筋16Φ25通長分布，將兩根焊接成一束，間隔距離為200mm，并設(shè)置長度為7m的8Φ22加強筋；背山側(cè)鋼筋16Φ22通長分布，將兩根焊接成一束，間隔距離為200mm；側(cè)向鋼筋每邊4Φ22通長分布，間隔距離為380mm；箍筋以HRB335級螺紋鋼筋為主，Φ16@200?？v筋錨入冠梁1150mm，端頭帶90°彎鉤，彎折長度為300mm。

②混凝土

抗滑樁混凝土以C30商品混凝土為主。

③冠梁

冠梁尺寸為2.0m×1.2m，其頂?shù)撞烤渲?Φ22主筋，采用HRB440級螺紋鋼筋，并在兩側(cè)分別配置3Φ22腰筋，采用HRB440級螺紋鋼筋，連接的接頭主要為滾軋直螺紋鋼筋，箍筋采用四肢箍筋，Φ16@200，采用HRB335級螺紋鋼筋，鋼筋的保護層厚度按照50mm控制，混凝土以C30商品混凝土為主。

④擋土板

擋土板的厚度為0.3m，雙層雙向配筋，其中，橫向鋼筋采用Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），單支箍筋Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），縱向鋼筋采用Φ14@200（HRB335級螺紋鋼筋），單支箍筋Φ14@400（HRB335級螺紋鋼筋）。鋼筋和樁之間采用鉆孔灌注植筋膠相連，鋼筋需進入到樁內(nèi)至少15倍鋼筋直徑的長度。植入的鋼筋和擋土板橫向鋼筋通過焊接相連，連接長度應達到鋼筋直徑的15倍以上。鋼筋保護層厚度應達到50mm以上，混凝土以C30商品混凝土為主。泄水孔的布置按照2m×2m進行，管材主要為Φ100PVC塑料管，單根長400mm，按5%向外傾斜。

（2）三維植被網(wǎng)噴播植草

①三維網(wǎng)應滿足國家提出的環(huán)保要求，以EM3型三維網(wǎng)為宜，共設(shè)置三層，其中，底部兩層采用雙向拉伸網(wǎng)，上部一層采用非拉伸擠出網(wǎng)，厚度應達到12mm以上，單位面積的質(zhì)量需達到260kg以上；橫向與縱向的拉伸強度都要達到1.4kN/m以上，幅寬要達到1m、1.5m和2m，焊點保持牢固，顏色采用黑色或者是綠色。

②噴漿混合物材料包括草種、有機復合肥（N、P、K）、土壤改良劑、纖維（或紙漿）、著色劑、保水劑、粘合劑、水等。

③先添加纖維、種子、肥料、水，將水添加到2/3后進行攪拌，在攪拌的同時添加粘合劑，均勻攪拌，在形成均勻溶液之后開始噴播。

3.3.2 K0+440～K0+500段右幅邊坡（Ⅲ區(qū)）

（1）三維植被網(wǎng)噴播植草

與K0+410～K0+440段右幅邊坡（Ⅱ區(qū)）相同。

（2）護腳墻

在K0+440～K0+460段的坡腳設(shè)置護腳墻，采用直立狀路肩墻，其基礎(chǔ)埋深應達到0.5m以上，以中風化基巖為持力層。

3.4截排水措施

在邊坡坡頂2m以外的位置進行截水溝設(shè)置，且截面采用梯形斷面，兩側(cè)坡度按照1∶0.25控制，深0.65m，頂、底部寬度分別為0.9m和0.84m，溝寬0.2m，溝底厚0.1m，在溝底需鋪設(shè)厚度為0.05m的砂墊層，溝身與溝底部均采用強度等級為C25的混凝土進行澆筑，同時還需使用水泥砂漿實施抹面。

3.5耐久性設(shè)計

（1）該邊坡的混凝土結(jié)構(gòu)長時間暴露在干濕交替環(huán)境當中，其環(huán)境類別屬于二b。

（2）采用C30混凝土，水膠比按0.50控制，氯離子的含量不超過0.15%，對于采用素混凝土澆筑而成的構(gòu)件，其強度應達到C25以上。

（3）所有金屬部件都要按照要求做好防銹處理。

（4）主筋保護層厚度應達到30mm以上。

（5）做好定期檢測與維修。

4.結(jié)語

綜上所述，邊坡支護是山區(qū)道路建設(shè)重要內(nèi)容與環(huán)節(jié)，在實際工作中，應先掌握邊坡所在地區(qū)的工程地質(zhì)條件，然后根據(jù)實際情況開展專門的支護設(shè)計，保證支護設(shè)計合理與有效，為實際的邊坡支護施工提供參考借鑒。

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