苑騰飛

（河北科技師范學(xué)院 河北 秦皇島，066000）

摘要：在山區(qū)的高等級(jí)公路建設(shè)和改擴(kuò)建中，因路線(xiàn)等級(jí)高、路面寬、開(kāi)挖量大，出現(xiàn)了大量高邊坡，也發(fā)生了為數(shù)眾多的高邊坡變形和破壞事例，有些路段的工程建設(shè)和投資受到嚴(yán)重困擾。因此，選擇科學(xué)、合理、有效的邊坡處治技術(shù)顯得十分重要。預(yù)加固技術(shù)是近年來(lái)廣泛應(yīng)用于巖土工程的一項(xiàng)新技術(shù)。以永藍(lán)高速公路白泥坳滑坡治理工程為例，簡(jiǎn)述高速公路高邊坡變形破壞模式，介紹邊坡預(yù)加固技術(shù)的原理及適用條件，并闡述其施工工藝、施工步驟及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，為高速公路中邊坡災(zāi)害防治提供參考。 關(guān)鍵詞：邊坡;預(yù)加固;高速公路 中圖分類(lèi)號(hào)：TU 443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application of Pre-reinforcement Technology in Highway Slope

Yuan Tengfei

（Hebei Normal University of Science and Technology, Hebei Qinhuangdao, 066000）

Abstract: In the mountains of the high grade highway construction and expansion, because the route level high, wide roads, a large amount of excavation, the emergence of a large number of high slope, also produced a large number of high slope deformation and failure examples, some sections of the project and investment have been seriously disturbed. Therefore, scientific, reasonable, effective slope treatment technology is very important.Pre-reinforcement technology is a new technology that has been widely applied in geotechnical engineering in recent years.Taking Baini’ao landslide control project in Yongzhou-Lanshan Highway for example,the failure mode of high slope is described in this paper.Thus the principle and applicable condition of slope pre-reinforcement technology are introduced,and its construction process,construction steps and economic benefit are explained,which provides reference for slope disaster prevention in highway engineering．

Key words: slope;pre-reinforcement;highway

1引 言

山區(qū)高速公路中許多路線(xiàn)是沿河谷陡坡和不良地質(zhì)地段行進(jìn)的，而這些地段由于地質(zhì)構(gòu)造作用，巖層節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重，在邊坡開(kāi)挖過(guò)程中常難以保持自身的穩(wěn)定而坍塌。尤其是機(jī)械化程度的提高，邊坡開(kāi)挖速度快，由于支擋防護(hù)工序間隔大，邊坡暴露時(shí)間長(zhǎng)，邊坡失穩(wěn)更為突出。關(guān)鍵是對(duì)受到開(kāi)挖擾動(dòng)等不利影響的高邊坡，應(yīng)預(yù)先做出穩(wěn)定性判斷，并采取工程措施，即預(yù)加固技術(shù)，來(lái)和防止高邊坡的進(jìn)一步變形失穩(wěn)[1,2]，工程中不乏成功之實(shí)例。但作為一種新的設(shè)計(jì)和施工理念，預(yù)加固在實(shí)際應(yīng)用中還存在不足之處: 有些路塹高邊坡雖設(shè)計(jì)合理，但施工方法及工藝不當(dāng)或工程措施未及時(shí)實(shí)施，導(dǎo)致施工過(guò)程中邊坡失穩(wěn)破[1,2]。本文依托于永藍(lán)高速公路白泥坳隧道進(jìn)口段滑坡治理工程，簡(jiǎn)述預(yù)加固技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用。

2高邊坡變形破壞模式

高邊坡變形破壞類(lèi)型復(fù)雜，就其變形的規(guī)?？煞譃樯襟w變形、坡體變形、邊坡變形和坡面變形; 而從擬開(kāi)挖邊坡是否存在老病害體角度出發(fā)，有老病害體的復(fù)活和新生病害的區(qū)別。老病害體復(fù)活是路線(xiàn)通過(guò)老滑坡(或錯(cuò)落)或不良地質(zhì)體，在其下部開(kāi)挖路塹削弱了支撐，或在其上部填堤加載促使其復(fù)活。其類(lèi)型各異，又以堆積層和巖石滑坡居多，有局部復(fù)活也有整體復(fù)活。此類(lèi)病害類(lèi)型和滑坡性質(zhì)可分類(lèi)

[2,3]

如表1。

新生的邊坡變形是指斜坡有發(fā)生變形的地形和地質(zhì)條件，自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)，高邊坡開(kāi)挖后發(fā)生變形，其主要類(lèi)型有坍塌、崩塌、滑坡、錯(cuò)落和傾倒等。

表1坡體病害地段高邊坡的變形類(lèi)型

Tab.1 the slope disaster section of high slope deformation type

分類(lèi)依據(jù)

病害類(lèi)型

病害性質(zhì)

大型坍塌體邊坡變形 老滑坡區(qū)的邊坡變形

老錯(cuò)落體的邊坡變形

變形破壞類(lèi)型

路塹穿越老滑坡體前部的邊坡變形 路塹穿越老滑坡體中部的邊坡變形

路基通過(guò)錯(cuò)落體的中部 路基通過(guò)錯(cuò)落體的前部 路基通過(guò)巖堆體的前部

堆積層老滑坡體邊坡變形 巖石老滑坡體的邊坡變形 黃土老滑坡的邊坡變形

新生的邊坡變形是指斜坡有發(fā)生變形的地形和地質(zhì)條件，自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)，高邊坡開(kāi)挖后發(fā)生變形，其主要類(lèi)型有坍塌、崩塌、滑坡、錯(cuò)落和傾倒等。

3預(yù)加固技術(shù)概述

對(duì)邊坡工程而言，由于坡體的開(kāi)挖，原有的地應(yīng)力場(chǎng)因坡體的開(kāi)挖卸荷而導(dǎo)致應(yīng)力進(jìn)行重新分布和坡體變形的調(diào)整。彈性變形在邊坡開(kāi)挖后一般會(huì)立即釋放，不損傷巖體結(jié)構(gòu)及質(zhì)量，而塑性變形和流變變形一般是由于巖體卸荷損傷引起的。后者對(duì)于巖體的質(zhì)量劣化以及巖體的穩(wěn)定有直接影響。對(duì)高邊坡開(kāi)挖卸荷引起病害幾率高的邊坡，雖也符合以上有關(guān)高邊坡變形損傷的機(jī)理，但在高邊坡坡體內(nèi)，控制坡體變形的病害控制面如滑動(dòng)面，其強(qiáng)度參數(shù)隨時(shí)間的降低比巖體強(qiáng)度自然的損傷速度要快得多。因此，對(duì)這類(lèi)可確定出現(xiàn)病害的高邊坡的加固，一般選擇預(yù)加固為主

[4,5]

。

高邊坡預(yù)加固，特指高邊坡在開(kāi)挖后會(huì)出現(xiàn)病害的情況下，對(duì)高邊坡在開(kāi)挖之前或部分開(kāi)挖之后進(jìn)行的加固。從高邊坡病害治理工程預(yù)加固設(shè)計(jì)工作來(lái)看，預(yù)加固工作主要包括事前預(yù)加固和事中預(yù)加固[5-7]。事前預(yù)加固指在高邊坡病害體已經(jīng)確認(rèn)但未開(kāi)挖擾動(dòng)之前進(jìn)行。事中預(yù)加固即邊坡已部分開(kāi)挖，病害體已初步產(chǎn)生影響，針對(duì)邊坡病害進(jìn)行的工作。

經(jīng)過(guò)工程地質(zhì)勘探調(diào)查、資料分析計(jì)算，預(yù)加固技術(shù)特別適用于: ①膨脹土邊坡; ②地質(zhì)構(gòu)造作用形成的超壓密地段; ③邊坡開(kāi)挖容易引起應(yīng)力釋放產(chǎn)生變形開(kāi)裂的路塹; ④巖土層富水，水位高，對(duì)邊坡開(kāi)挖初期穩(wěn)定不利，預(yù)期開(kāi)挖后排泄條件改善，排水設(shè)施加強(qiáng)，有利邊坡疏干從而穩(wěn)定路塹; ⑤頁(yè)巖、煤系地層等軟質(zhì)巖、構(gòu)造破碎地段的深路塹等。

4應(yīng)用實(shí)例

4.1工程概況

永藍(lán)高速公路白泥坳滑坡，位于永州市零陵區(qū)桐子坪鄉(xiāng)白泥坳村，是一老滑坡體。S216在其后緣通過(guò)，涉及長(zhǎng)度約460 m，而擬建的永藍(lán)高速公路在其前緣通過(guò)，路線(xiàn)里程 K18 + 000～+ 350 ( ZK18 + 020～+ 320)。滑坡地表形態(tài)不規(guī)則，表現(xiàn)為后緣寬、前緣窄，橫向長(zhǎng)、縱向短的簸箕狀，按測(cè)線(xiàn)縱向長(zhǎng)度為256～283m、橫向長(zhǎng)度為260～440m計(jì)，面積約900 m2。

4.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

據(jù)鉆探和物探資料，滑面埋深在11.40～13.60m之間，基本位于泥盆系上統(tǒng)錫礦山上段( D23X)全風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化深灰色、黑灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖及炭質(zhì)頁(yè)巖接觸面，屬于中層破碎巖體滑坡。炭質(zhì)頁(yè)巖以粘土礦物為主，大部分有明顯的薄層理，呈頁(yè)片狀，隔水性好，質(zhì)地軟弱，力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，軟化系數(shù)為0.26～0.50。在與其它巖層接觸面處抗剪強(qiáng)度較低，容易形成軟弱面。地質(zhì)斷面如圖1。

滑體及周邊均無(wú)地下水露頭出現(xiàn)，但鉆探過(guò)程各鉆孔中均揭示了地下水，其高程為311.80～353.50m，屬于賦存于基巖風(fēng)化層中的風(fēng)化裂隙水或上層滯水，對(duì)滑體物質(zhì)起浸潤(rùn)、軟化作用。巖土層富水對(duì)邊坡開(kāi)挖初期穩(wěn)定不利。

4.3施工工藝與施工步驟

白泥坳滑坡具有明顯的老滑坡地貌，永藍(lán)高速公路工程在滑坡前緣開(kāi)挖形成路塹，導(dǎo)致坡腳應(yīng)力集中，加上地

質(zhì)條件差，邊坡產(chǎn)生了滑動(dòng)變形。采用抗滑樁對(duì)坡腳進(jìn)行預(yù)加固，對(duì)整個(gè)邊坡的穩(wěn)定及施工有利。待樁體達(dá)到強(qiáng)度后再開(kāi)挖坡腳土體，使坡腳開(kāi)挖時(shí)不引起過(guò)大的變形。

4.3施工工藝與施工步驟

白泥坳滑坡具有明顯的老滑坡地貌，永藍(lán)高速公路工程在滑坡前緣開(kāi)挖形成路塹，導(dǎo)致坡腳應(yīng)力集中，加上地質(zhì)條件差，邊坡產(chǎn)生了滑動(dòng)變形。采用抗滑樁對(duì)坡腳進(jìn)行預(yù)加固，對(duì)整個(gè)邊坡的穩(wěn)定及施工有利。待樁體達(dá)到強(qiáng)度后再開(kāi)挖坡腳土體，使坡腳開(kāi)挖時(shí)不引起過(guò)大的變形。

為保證邊坡在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性，配合機(jī)械化拉槽開(kāi)挖，用分級(jí)穩(wěn)定的方法，設(shè)置邊坡平臺(tái)，先開(kāi)挖上一級(jí)邊坡，在施工至第一級(jí)平臺(tái)時(shí)，停止開(kāi)挖，先作坡腳抗滑樁預(yù)加固，待抗滑樁達(dá)到強(qiáng)度，再開(kāi)挖樁前土體，施工步驟如圖2。

由于抗滑樁施工及時(shí)，經(jīng)雨季考驗(yàn)，滑坡體變形已趨于穩(wěn)定，保證了樁位下側(cè)路基和隧道工程施工的順利進(jìn)行。

4.4邊坡開(kāi)挖注意事項(xiàng)

(1) 邊坡開(kāi)挖應(yīng)自上而下逐級(jí)進(jìn)行，土石方應(yīng)遠(yuǎn)離坡體，不能堆積在下一級(jí)邊坡天然坡面上，以免坡體因加載而產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。隧道施工中，嚴(yán)禁放大炮，以免振松坡面巖土體，誘發(fā)坡面及坡體失穩(wěn)。

(2) 施工中應(yīng)注意觀測(cè)邊坡變形情況，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。

4.5抗滑樁施工

在抗滑樁施工過(guò)程中遇到的地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，為確保抗滑樁施工的安全及其加固效果，在施工中對(duì)每根樁開(kāi)挖的地質(zhì)情況都進(jìn)行編錄，以便對(duì)樁的布置及時(shí)調(diào)整。

4.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

預(yù)加固技術(shù)是高邊坡病害防治設(shè)計(jì)的主要形式之一，從邊坡變形機(jī)理可見(jiàn)，在邊坡開(kāi)挖松弛之前進(jìn)行變形控制是最佳的控制。其核心目的是盡可能在邊坡開(kāi)挖松弛變形之前對(duì)坡體進(jìn)行有效的約束，防止邊坡變形范圍和規(guī)模擴(kuò)大，從而加快施工進(jìn)度，縮短工期，減少工程投資。

就白泥坳滑坡來(lái)說(shuō)，采用預(yù)加固技術(shù)治理其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益都十分明顯，滑坡體趨于穩(wěn)定后，路基和隧道工程施工都得以順利進(jìn)行，這對(duì)于完善高速公路網(wǎng)絡(luò)，提高南北綜合運(yùn)輸能力，改善湘西南地區(qū)交通運(yùn)輸條件，具有重要的意義。

5結(jié)語(yǔ)

永藍(lán)高速公路工程的白泥坳滑坡是一老滑坡體，在分析其特性特別是容易變形的基礎(chǔ)上，采用抗滑樁先對(duì)坡腳進(jìn)行預(yù)加固，后對(duì)坡體分級(jí)開(kāi)挖并設(shè)置平臺(tái)，根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整樁的布設(shè)，有效地減小了滑坡的變形，保證了路塹及隧道的安全施工。經(jīng)雨季考驗(yàn)，滑坡體已趨穩(wěn)定，證明預(yù)加固技術(shù)是成功的。

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