丘陵地區(qū)切方路基邊坡開(kāi)挖的監(jiān)測(cè)與加固

丘陵地區(qū)切方路基邊坡開(kāi)挖的監(jiān)測(cè)與加固

1切方路基邊坡開(kāi)挖湖南潭-邵（陽(yáng)）高速公路經(jīng)過(guò)湖南省西南部的山區(qū)，許多路段的高邊坡是高邊和高邊。原有山坡工程地質(zhì)條件為塊石質(zhì)粘土層下的強(qiáng)風(fēng)化石英巖和炭質(zhì)、泥質(zhì)頁(yè)巖,在長(zhǎng)期自然力作用下山坡大都為坡角小于45°的緩坡。在這種山坡上切方建造路基或填筑路基都是破壞自然平衡條件的外加因素。目前潭邵高速公路沿線(xiàn),切方或填方路基施工中出現(xiàn)的值得引起注意的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn):①設(shè)計(jì)的切方路基邊坡角一般都陡于自然邊坡角。目前,實(shí)際施工中的大多數(shù)邊坡坡比,由下而上有1∶0.75、1∶1.0、1∶1.5。而自然邊坡坡比大都為1∶1.8,坡角在30°左右。陡于自然邊坡角的切方路基邊坡已經(jīng)破壞了原來(lái)的平衡狀態(tài),按設(shè)計(jì)開(kāi)挖的地質(zhì)條件差的邊坡在施工過(guò)程中和施工完成后,往往產(chǎn)生大規(guī)模坍塌,不得不清理,重新設(shè)計(jì)邊坡,延誤了工期,增加了路基建設(shè)投資。②有些地段,在斜坡上填方筑路基,因而加大山坡下滑力而破壞原有山體平衡條件,也往往出現(xiàn)滑坡。③開(kāi)挖邊坡大都自上而下全部開(kāi)挖,然后再進(jìn)行護(hù)坡。地質(zhì)條件差的邊坡往往還未開(kāi)始護(hù)坡,就已失穩(wěn)并產(chǎn)生滑坡,是因?yàn)闆](méi)有建立施工過(guò)程中的邊坡山體穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng),因而捕捉不到施工過(guò)程中的滑坡前兆。④大多數(shù)邊坡,沒(méi)有詳細(xì)的工程地質(zhì)剖面資料,因此,產(chǎn)生滑坡后難以確定滑動(dòng)面深度等滑坡要素。⑤大多數(shù)產(chǎn)生滑坡地段,不得不重新進(jìn)行補(bǔ)充勘探,重新進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和邊坡設(shè)計(jì)及邊坡加固設(shè)計(jì),嚴(yán)重影響工期并增大投資。目前潭邵高速公路路基建設(shè)階段邊坡加固設(shè)計(jì)和施工是最制約工期的問(wèn)題。鑒于以上現(xiàn)狀和教訓(xùn),對(duì)于地質(zhì)條件差的邊坡,本文提出以監(jiān)測(cè)為先導(dǎo),采用邊開(kāi)挖、邊監(jiān)測(cè)和邊加固的邊坡開(kāi)挖程序。目前在部分地段試行,實(shí)踐表明,它是行之有效的科學(xué)的邊坡開(kāi)挖程序。2單位及燃放地質(zhì)條件差的邊坡的開(kāi)挖和加固設(shè)計(jì)首先設(shè)計(jì)人員在理念上要充分認(rèn)識(shí)到陡于自然山坡坡角的切方路基邊坡的開(kāi)挖,破壞了山體的自然平衡狀態(tài),可能導(dǎo)致山體滑坡。業(yè)主和施工單位及監(jiān)理單位的人員,在思想上要有邊開(kāi)挖邊加固的思想準(zhǔn)備。為此,對(duì)強(qiáng)風(fēng)化石英巖、炭質(zhì)、泥質(zhì)頁(yè)巖、膨脹土等地質(zhì)條件差的邊坡提出如下邊坡開(kāi)挖程序:建立邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng);邊開(kāi)挖邊進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)滑坡前兆,立即停止開(kāi)挖;進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析和加固設(shè)計(jì);邊加固邊開(kāi)挖,并嚴(yán)密監(jiān)測(cè);邊坡開(kāi)挖和加固完畢,監(jiān)測(cè)確認(rèn)邊坡穩(wěn)定后修筑坡頂截排水溝并進(jìn)行坡面防護(hù)。下面就每步程序加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。2.1邊坡巖體位移監(jiān)測(cè)設(shè)在約30°坡角的山坡上切坡造路基,新設(shè)計(jì)的邊坡自下而上坡高分別為10、10和14m;坡比分別為1∶1、1∶1、1∶1.25的三段組成(圖1)。對(duì)于這種邊坡,在開(kāi)挖邊坡之前應(yīng)建立邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在目前的技術(shù)和設(shè)備條件下,最適合的是鉆孔測(cè)斜儀法巖體水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)。因?yàn)樗苤苯颖O(jiān)測(cè)出滑動(dòng)面深度和了解到滑動(dòng)面處地層條件。在邊坡的代表性剖面上(圖1),預(yù)先打2～3個(gè)豎直鉆孔,在孔中埋設(shè)測(cè)斜儀導(dǎo)管,用測(cè)斜儀,從孔底到孔口,每隔0.5m監(jiān)測(cè)巖體在邊坡傾向的水平位移值,繪制孔深與水平位移關(guān)系曲線(xiàn)(圖2)。鉆孔測(cè)斜儀埋設(shè)部位,一個(gè)是坡頂上部0.5H處;一個(gè)是邊坡中上部;另一個(gè)是邊坡中下部,共2～3孔,視邊坡高度而定,至少是兩孔。在坡頂部ED段,孔深約等于坡高H,在邊坡中下部的孔深從坡面打到路基標(biāo)高下5.0m即可。在邊坡中上部的孔深約等于2H/3～H即可。鉆孔孔徑,一般為開(kāi)孔?110mm,終孔?90mm。打鉆孔測(cè)斜儀孔時(shí),要取巖芯,進(jìn)行素描后繪制柱狀圖,供繪制工程地質(zhì)剖面圖用。建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后,隔三天測(cè)讀一次初讀數(shù),然后在邊坡開(kāi)挖過(guò)程中,定期進(jìn)行巡回檢測(cè),及時(shí)預(yù)報(bào)出邊坡巖體位移動(dòng)態(tài),特別是下雨前后。除了用鉆孔測(cè)斜儀檢測(cè)邊坡深部位移動(dòng)態(tài)外,還應(yīng)在坡頂ED范圍內(nèi)觀(guān)察坡面開(kāi)裂變形情況,記錄坡頂各部位產(chǎn)生裂縫的情況。2.2坡頂開(kāi)裂情況埋設(shè)完監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后,可自上而下按設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡,邊開(kāi)挖邊監(jiān)測(cè),并注意觀(guān)察坡頂ED范圍地表開(kāi)裂情況。一般情況下,滑坡的促發(fā)在開(kāi)挖到2個(gè)臺(tái)階以上,即坡高達(dá)20m時(shí),因此隨著邊坡下切深度的增加,應(yīng)密切注視坡頂開(kāi)裂情況和邊坡位移隨著下切深度增加的信息。如果在開(kāi)挖到一定深度后,在邊坡內(nèi)部巖層界面處出現(xiàn)水平位移突然增大的情況,并在邊坡頂部出現(xiàn)裂縫,會(huì)促發(fā)滑坡。因此,一旦出現(xiàn)滑坡前兆,應(yīng)立即停止開(kāi)挖,進(jìn)行下步程序。2.3巖體工程地質(zhì)對(duì)凝聚力系數(shù)影響第一步,進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性反分析,確定滑動(dòng)面上的巖體抗剪強(qiáng)度指標(biāo),在抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、?中,內(nèi)摩擦系數(shù)值?,受工程地質(zhì)條件和其他因素的影響較小,可從有關(guān)手冊(cè)中查得,但凝聚力系數(shù)c值則受巖體工程地質(zhì)條件影響很大,一定要給定?值后反算出來(lái)。邊坡穩(wěn)定性反分析的步驟為,假定邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.0,按監(jiān)測(cè)的滑動(dòng)面(入口為邊坡頂部垂直裂縫處,深度為水平位移突變的巖層界面,滑舌可假定為開(kāi)挖到邊坡底高程),用先定的?值反算出c值,經(jīng)過(guò)幾次反分析,確定出一套c、?值。用反分析確定c、?值,對(duì)于已經(jīng)監(jiān)測(cè)出的滑動(dòng)面,再計(jì)算出滿(mǎn)足邊坡永久抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k≥1.3所需的加固力En。2.4較適合在邊坡的加固根據(jù)計(jì)算出的加固力En值,進(jìn)行邊坡加固構(gòu)件施工設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)外常用的邊坡加固構(gòu)件有錨桿、抗滑樁及擋土墻三種,其中錨桿最適合邊加固邊開(kāi)挖的程序性邊坡。工程上常用的滑坡治理手段是削坡減載,但它只適合于滑坡后的滑體整治,卻不利于緩坡?tīng)钌襟w邊坡的加固。因?yàn)樵谏狡碌撞看罅肯髌?意味著對(duì)原有山體平衡狀態(tài)的破壞更加嚴(yán)重。除非根據(jù)山丘總高度及工程地質(zhì)條件選擇加固方案,進(jìn)行施工設(shè)計(jì)后,加緊施工,自上而下,邊加固邊開(kāi)挖,直到開(kāi)挖完成。2.5及時(shí)補(bǔ)充加固監(jiān)測(cè),避免補(bǔ)充加固按上述程序,進(jìn)行加固,邊坡開(kāi)挖完成后一段時(shí)間應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),如監(jiān)測(cè)出不穩(wěn)定信息,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充加固。與此同時(shí),對(duì)邊坡坡面應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)行防護(hù),并且在坡頂垂直裂縫外圍5m處修建永久性截排水溝,并對(duì)垂直裂縫進(jìn)行封堵。3低水勢(shì)擋墻體邊坡我國(guó)高速公路建設(shè)方興未艾,正從東部向西南、西北延伸,在中部地區(qū)的湖北省和湖南省,高速公路正在廣闊的