高速公路边坡防护与加固处理技术分析探讨.docx

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高速公路边坡防护与加固处理技术分析探讨

高速公路边坡防护与加固处理技术分析探讨

摘要：

本文结合工程实例，在工程地质状况和边坡稳定性分析验算的基础上，对高速公路边坡加固工程中预应力锚索加节点锚杆框格梁综合治理措施方案的加固原理、施工工艺和其它防护措施进行了详细阐述，并对处理效果进行了简要评价。

关键词：

高速公路；边坡防护；加固；张拉；处理措施

1前言

目前，我省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。

本人在潭邵高速公路施工过程中，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的双重目标，对高边坡做深入的工程地质分析和对其治理工程方案的慎重选择显得非常重要。

2工程概况

湖南潭邵高速公路某标段高速公路位于湘中邵阳市境内一段，路堑高边坡高约60m，1级边坡高15m，由高5m的浆砌片石护面墙（1：

0.25）和高10m的边坡（1：

0.75）组成；其他各级边坡每10m设一个平台，设计坡率为1：

0.75。

3工程地质情况分析

3.1岩层岩性

为侏罗系中统张河组（J22），地表覆盖第四系（Q4）。

侏罗系中统张河组（J22）为紫红色、暗紫色中厚层泥岩、粉砂质泥岩，局部夹厚层石英砂岩。

前者岩石，具泥质结构，岩质软弱。

后者具粉、细砂结构，岩质较坚硬。

地表覆盖第四系（Q4）主要为坡积层及滑坡堆积层，厚度为1m～3m。

3.2地质构造

发育三组节理，节理面平直、稍粗糙，闭合一张开，局部张开宽数厘米，最大达20cm，部分夹泥。

3.3水文地质条件

地下水埋深大，受大气降水控制，地表水渗透补给地下水，季节性变化很大。

边坡岩体节理、裂隙发育，透水性较好，在有集中降水的情况下，岩体会形成暂时局部富水带。

3.4物理地质现象

主要表现为滑坡、岩体风化、岩体卸荷。

4边坡稳定性分析

4.1按极限平衡法对边坡进行稳定性分析，由极限平衡理论：

m=抗滑力/下滑力=（CL+Wcosθtgφ）/Wsinθ

令m=1→θ=60.8o，从理论上讲，当坡角为60.8o时，土体处于临界平衡状态，坡角大于60.8o时，土体处于不稳定状态，本路段边坡坡角均达到80o以上。

按传递系数法计算滑坡推力，稳定性结果见表1。

4.2边坡防护与加固的必要性

该边坡为一顺向坡，坡体岩质软弱，而且边坡岩体节理、裂隙、发育，岩体松动变形导致节理、裂隙张开，在有集中性降雨的情况下，地表水大量下渗，将恶化岩体的力学性质，促使边坡向不利于稳定的方向发展变化。

削坡后边坡的工程状态处于极限平衡状态，必须对边坡进行加固和防护处理。

5边坡综合治理措施方案

按周围地质和实际施工情况，施工方分析制定了科学可行的边坡综合治理措施，具体如下：

5.1预应力锚索加节点锚杆框格梁处理措施

预应力锚索：

在开挖边坡第二、四台设预应力锚索及承压梁。

锚索长度第二台为25m，第四台为36m锚固段长度不小于5m；以进入完整基岩为准。

承压梁为C30现浇混凝土梁，列距5m，梁宽0.8m，厚0.6m，底面嵌入坡面岩体0.2m，坡底面找平。

承压梁主筋为φ22，箍筋φ10。

梁上锚索间距4.5m，上、下两根锚索分别距梁端1.75m。

节点锚杆框格梁：

在开挖边坡第一、三、五、六台采用节点锚杆框格梁护坡。

框格梁采用菱形布置，梁间距水平方向为3.5m，竖直方向为4.05m，每16m设置一道沉降缝。

框格梁采用C20现浇混凝土梁，截面为35cm×40cm，埋入坡面以下不少于15cm。

梁交叉处加节点锚杆，节点锚杆孔径为φ110mm，长度为10m～12m，节点锚杆主筋为φ32mm螺纹钢。

锚杆及节点锚杆框格梁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。

5.2预应力锚索加节点锚杆框格梁加固原理

预应力锚索是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给承压梁，再经承压梁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。

节点锚杆框架梁是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚杆将力传给框格梁，再经框格梁将不稳定坡体连成一体，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。

锚杆孔内高压注浆，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。

5.3预应力锚索施工流程

施工流程见图1。

5.4预应力锚索施工工艺

5.4.1锚孔钻造：

钻孔直径φ110mm，锚孔倾角为20o。

钻孔设备采用YM160步履式潜孔钻机，钻孔工艺采用偏心钻。

由于坡面岩层破碎，在破碎岩层中采用套管跟进钻孔，钻过破碎岩层后，钻锚固段时，停止套管跟进。

并根据岩性及完整性确认通过破碎层至稳定地层中，有足够的锚固长度后终孔（锚固段嵌入基岩长度不小于5m）。

最后用高压风或高压水洗孔。

5.4.2锚索制作：

选用直径15.24mm，强度1860MPa的高强度低松驰无粘结钢绞线，延伸率不小于3.5%。

采用5φ15.24的钢绞线组装，锚固段钢绞线设计成菱形（枣核状）。

自由段采用三道防护措施，即钢绞线上涂防锈漆，用PVC套管隔离，再用水泥砂浆裹护。

5.4.3预应力锚索张拉。

设计拉力：

锚索设计张拉力700kN，每孔5φ15.24预应力钢绞线。

锚索张拉力与锚固力：

锚索采取分步张拉，每孔5根整体分步张拉，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2min～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驰现象，即可进行封锚。

5.4.4压浆：

采用孔底压浆的方式，压浆材料为M40纯水泥浆胶结，水灰比0.4～0.5，水泥为普通硅酸盐P.042.5R。

5.5其它防护处理措施

5.5.1护面墙：

1级边坡底部设置高5m、宽1.25m、坡率1：

0.25的浆砌片石护面墙防护。

5.5.2网格骨架植草：

在框格梁之间和框格梁与承压梁之间的坡面采用植草防护。

5.5.3碎落台：

每10m边坡设置一个碎落台，宽2m，采用浆砌片石防护。

5.6排水处理措施

5.6.1截水沟，急流槽

为了避免山体地表水、雨水侵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40m～50m设一道。

每级平台设排水沟将水汇集于急流槽或截水沟、边沟。

5.6.2排水孔

5.6.2.1泄、排水孔：

在1级护面墙上设5cm×10cm泄水孔，间距2m×2m交错布置，墙后设20cm厚反滤层。

5.6.2.2排水平孔：

在边坡利于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5o～10o，孔深15.5m，排水管采用φ100mm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。

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。

6结束语

综上所述，该高速公路路堑边坡坡面高陡，岩性为红软泥岩，岩体破碎，土体松散，雨季时地下水丰富，其局部坍滑变形和破坏严重，根据该高边坡岩层的特征和边坡变形规律，采用预应力锚索加节点锚杆框格梁进行工程整治，达到安全可靠和经济合理的目的，并为治理此类岩层路堑边坡病害探索一种新的防护加固模式和治理思路。

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和完善，即进行动态设计和信息化施工，使其经济、安全可靠。

参考文献：

[1]张向阳，顾金才，沈俊等.全长粘结式锚索对软岩洞的加固效应研究[J].岩土力学，2006，（27）.

[2]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京：

人民交通出版社.

[3]朱焕春，荣冠，肖明等.张拉荷载下全长粘结锚杆工作机理试验研究[J].岩石力学与工程学报，2002，（21）.