高速公路福州段山路堑高边坡综合治理

目前，我国高速公路建设正快速进行，其中有不少路段通过山岭重丘地带，地形、地质条件复杂且自然坡陡。在施工过程中，路堑边坡的崩塌、滑坡现象时有发生，其危害严重、损失极大，使工程往往无法正常实施，也可能给工程竣工后正常运营留下安全隐患。为了满足安全可靠和经济合理双重目标，对高边坡病害特征性质的深入分析和对其治理工程方案的慎重选择显得非常重要。京福高速公路K260+550～880段左路堑高边坡多处失稳滑塌即属此类问题的典型实例。
　　 1 工程概况
　　少埔山位于福州段京福高速公路FA3合同标段，高速公路从该山腰通过，左边坡的里程为K260+550~K260+880，路堑边坡达60余m高，每10m设一个平台，设计坡率：1、2、3级为1：0.5；4、5级为1：0.75；6级为1：1。
　　 2 主要病害情况
　　（1）该山体具有滑坡史： 1997年发生山体滑坡，造成山脚下4户村民房屋冲毁倒塌，13人丧生。
　　（2）该坡面多处滑塌，上千立方滑坡有2处之多，其里程位置为K260+662~K260+690的3、4、5级边坡，长29m，沿滑动面方面长约27m，滑体深度2~8m。K260+720~K260+850顶部滑坡，其中：K260+720~K260+775段3~5级坡沿开挖轮廓线滑坡，K260+775~K260+850段为2级和3级路堑边坡，2、3级滑坡滑体厚度为0~5m。
　　（3）滑坡后观察其滑动面与水平夹角为35~50o，滑体为残积亚粘土，砂质粘性土及块（漂）石土。
　　（4）山体局部有渗水现象，土体含水量较大。
　　 3 病害原因分析
　　（1）山体上覆坡残积层及强风化层的厚度大于20m,土体松散，边坡具有不良地质现象的地貌形态，稳定性差。岩体中发育有倾向临空的不利结构面，下伏为弱风化、微风化凝灰熔岩。
　　（2）山体地下水十分发育，局部有渗水现象，且软硬土体变化明显，如岩土界面，是滑坡体的主要滑动面。
　　（3）"V"字形沟谷发育，山坡陡峭，地表水及溢流的冲刷渗透。
　　（4）水文地质的影响：广泛分布于第四系冲积层、冲洪积层及残坡层中，前两者水量丰富，后者水量较少，含水量接受大气降水入渗补给。地下水水位及其水量受降水控制，季节性变化很大。
　　基岩内潜水分布于基岩分化孔隙、裂隙中及岩体断裂带中，由大气降水补给，水量较小，地下水流向与地形坡向一致或于断层裂隙中成带状分布，对边坡有一定的影响。
　　 4 边坡综合治理措施
　　为了坡体的安全、稳定，采取预应力锚索框架为主辅以砌石挡墙、变截面护面墙、孔窗式挡墙，网格骨架植草，调整坡率，增设排水设施等综合治理措施。
　　4.1 锚索框架
　　4.1.1 锚索框架措施
　　边坡开挖后，通过对坡体分析，坡体存在潜在滑动面，为避免坡面产生滑动，在4级、5级坡面上设置预应力锚索框架，锚索长度为30m，锚固段长14m；3级坡面因土石夹杂，采用预应力锚索框架与砌石变截面护面墙（高10m,底宽90cm，顶宽0.4m）交错设置，锚索长度为30m 和28m,锚固长度14m。锚索框架共33片，单片框架长8m,斜长为12.5m和11.18m。每片框架设4个锚孔，每孔6根无粘结钢绞线，其直径15.24mm，每2根为一单元，采用压力分散型锚索形式施工，锚索框架施工应与同级坡开挖修坡同时进行，待锚索框架预应力张拉后进行下一级土石方开挖，以免边坡面长时间不防护，产生新的滑坡，造成更大的施工困难，影响施工进度。 4.1.2 锚索框架工作原理
　　预应力锚索框架是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给框架，再经框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定坡体的发育，从而起到了加固边坡稳定坡体的作用。锚索孔内高压注浆，使浆液填充了锚孔周围坡体内裂隙，提高了坡体的整体稳定性。
　　4.1.3 锚索框架施工流程
　　施工流程见图1。

图1 施工流程

　　4.1.4 预应力锚索框架主要参数的选取
　　（1）预应力钢绞线：选用直径15.24mm,强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线，延伸率≥3.5%。
　　（2）设计拉力：锚索设计拉力700kN，每孔6Ф15.24预应力钢绞线。
　　（3）安全系数：锚索安全系数取2.0～2.2。
　　（4）钻孔直径及设备：钻孔直径Ф130mm,设备采用YM160步履式土锚钻机和无锡探矿机械厂、宣化英格索兰工程机械有限公司、东北岩土工程公司等单位生产的岩锚钻机。
　　（5）锚索张拉力与锚固力：锚索采取差异分步张拉，每孔6根分为3个单元，根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按设计荷载700kN的25%、50%、75%、100%和110%进行施拉，每次持荷时间2～5min，最后一级持荷稳定观测10min 以后按设计要求锁定，锁定后48h内没有出现明显的应力松弛现象，即可进行封锚。
　　压力分散型锚索加荷等级与测读位移应遵守下列规定：
　　① 首先把所有的锚索一起拉到A×fptk的0.1倍（A为锚索的截面积，fptk为锚索承载力标准值），使锚索拉直，然后松开；随后再采取循环加荷，每级加荷增量宜取初始荷载0.1A×fptk+差异荷载。
　　② 在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应小于3次。
　　③ 在每级加荷等级观测时间内，锚头位移不大于0.1mm时，可施加下一级荷载；否则需延长观测时间，直至锚头位移增量2h小于2mm时，方可施加下一级荷载。
　　（6）张拉主要设备：YCW150B型千斤顶，OVMZ-500型油泵，HVM锚具。
　　（7）锚索挤压套挤压设备：ZB4-500型电动油泵，柳州产GYJA挤压器。
　　（8）锚索间距与倾角：单片框架（"井"字架）锚索水平距4.0m,斜向距1:0.5坡的为5.59m，1：0.75坡率为6.25m，锚索倾角为20o。
　　（9）锚固长度及胶结：锚固段嵌入坡体的长度为14m,锚固段采用强度为M40纯水泥浆胶结，水灰比0.4～0.5,水泥为普通硅酸盐P.O 42.5R。
　　（10）锚索钢筋混凝土：采用C25现浇钢筋混凝土"井"字型框架设计，框架梁为0.6m×0.5m矩形截面，主筋为Ф22，箍筋为Ф12。
4.2 设置护面墙
　　4.2.1 挡墙
　　K260+550～K260+760段1、2级边坡为弱风化、微风化凝灰熔岩，在该部位设置高10m、底宽0.9m、顶宽0.4m的浆砌片石。护面墙防护在3级交错设置，锚索框架间小部分滑体处嵌补浆砌片石后采用护面墙防护。
　　K260+760～K260+880段1、2、3级为坡残积层及强风化层，采用了调整坡率，减缓坡度按一定的坡率进行清方刷坡，对原开挖的第一级台阶变为二级台阶，半孔式浆砌片石挡墙防护，即原1:0.5坡率调整为下部6m挡墙防护，上部4.0m调整为1:0.7坡率孔窗式挡墙，孔内培土植草防护。
　　4.2.2 坡面防护
　　（1）原层基材+系统锚杆：K260+735～K260+880段为1～5级边坡，处于开挖坡体交接面处3～5级边坡滑坡后部分不均匀石体裸露，根据滑坡的实际情况进行1:0.75～1:1.25的刷坡，采取厚层基材绿化和系统锚杆防护。系统锚杆间距2.0m×2.0m，长度分别为1.5m和6m，钻孔孔径不小于4.5cm；锚孔与坡面成90°。锚杆体短锚杆为Ф16螺纹钢，长锚杆为Ф25的螺纹钢；锚杆呈梅花型交错布置，挂Ф2mm的镀锌铁丝网。系统锚杆为全长粘结式锚杆，锚杆抗拔力不低于50kN,注浆强度不小于25MPa。厚层基材植草,将TBS绿化基材、纤维、种植土、植被种子的混合物喷射到坡面，形成绿化层，基材的喷射厚度为8cm。
　　（2）拱型骨架植草：在K260+590～K260+855段，顶级边坡坡率在1：0.75～1:1.25之间，采用浆砌片石拱型骨架植草和浆砌片石网格骨架植草防护。
　　4.3 排水设施
　　4.3.1 截水沟、急流槽
　　为了避免山体地表水、雨水浸刷松散岩体引起坡体滑坡，需在坡面上方5m处设置浆砌片石截水沟，在坡顶汇水处设边坡急流槽兼做检查梯。急流槽每100m设1道。每级平台设排水沟将水汇集于急流槽或截水沟、边沟。
　　4.3.2 排水孔
　　（1）泄、排水孔：在1级护面墙上设Ф75PVC泄水孔，间距2m×2m交错布置，墙后设20cm厚无砂大孔混凝土反滤层。在原层基材+系统锚杆防护坡面上，每级设3排水平间距为4m、垂距为3m的排水孔。孔深1～3m，孔内布Ф46有孔塑料管及过滤网。
　　（2）排水平孔：在边坡地下水富集的坡面处，布设平孔排水，孔口高出边沟顶面0.5m，纵向间距5.0m，孔的水平夹角为5~10o，孔深15.5m，排水管采用Ф100mm、广式透水软管（酌情套硬管），排水管长度15m,管身按一定的间距交错设置渗水孔，管的端头及管体采用滤网或土工布做反滤层。在第一级K260+785～K260+855、第二级K260+784～K260+830、第三级K260+770～K260+788、第四级K260+605～K260+623段设排水平孔。施工时可根据地下水的实际情况酌情加密布设平孔排水，补偿排水。
　　5 结束语
　　（1）京福高速公路K260+550～K260+880路堑边坡坡面高陡，岩体破碎，土体松散，地下水丰富，其局部坍滑变形和破坏严重，根据该高边坡病害的特征和规律，采用复合式锚索框架结构进行工程整治，达到安全可靠和经济合理的目的，并为治理此类路堑边坡病害探索一种新的防护加固模式和治理思路。
　　（2）对于复杂路堑边坡防护加固工程，由于地质条件复杂，应做好坡体监测与预报工作，结合现场实际开挖揭示地层信息及坡体结构条件进行必要的调整与完善，即进行动态设计和信息化施工，使其经济、安全可靠。
　　（3）随着近年锚索技术的发展和进步，预应力锚固工程技术得到了良好的应用和发展。

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