不良地質深路塹處理施工安全工作技術總結 黃向京 （湖南省交通規劃勘察設計院長沙市410011） 摘要 通過對我省近年來三處較有影響的不良地質深路塹的開挖、整治處理施工分析，認為精心設計、嚴格監理、作好施工組織按排是確保施工安全的關鍵。 主題詞 不良地質深路塹設計施工安全 一、前言 近年來高等級公路建設在我省方興未艾，不良地質深路塹的處理施工日益增多，如何保證其施工安全，已成為設計、施工、監理三方迫切需要解決的重要問題，本文從設計角度出發，通過對我省三處較為典型的深路塹的不同設計．處理．施工，對不良地質深路塹擋土墻、明洞、抗滑樁等處理施工安全進行了較為系統的總結。 二、津市澧水大橋南端接線擋土墻綜合防護工程 2.1工程概況 津市澧水大橋南端接線工程是津市城市規劃建設的配套工程，又是湘北公路的一部分。該路段原為一座相對高差為100m左右的山丘，原山坡自然坡度一般在1:1.75～1:2.5之間,因澧水大橋南端接線穿越該山嶺中下部寬達42m。大部分地段形成20～30m的高路塹邊坡,而原設計對該路段這一特殊地質條件估計不足,路塹邊坡定為1:1，尤其在邊坡>20m時,也未設臺階進行變坡處理,故其邊坡略顯較陡。1996年底建成通車后，1997年雨季在該路段K0+130～K0+465皇姑山地段右側路塹發生大范圍坍塌，長達215m。該處原砌有高2.2m，頂寬1.0m路塹擋土墻，邊坡面采用了厚40cm的干砌片石條型護坡及半園拱型護坡，均從K0+295～K0+340段被推跨。坍塌土方大量進入行車道，嚴重影響了湘北公路的貫通。 2.2施工條件 皇姑山地段位于澧水下游近河口地區，冰漬特征極為典型，地面表層為第四系黑色粘土，厚度在1m以內。下部為第三系紅色泥礫粘土巖，產狀不明。泥礫所含礫石大小懸殊、雜亂無章，毫無分選，混集于粘韌紅泥之中。礫石巖性單一，幾乎全部由石英砂巖組成，礫徑超逾1米的巨礫在剖面中比比皆是，經研磨的礫面光滑平整，根據調查和鉆探表明，泥礫層厚在50～60m以上。 坍塌地段位于斷層影響帶內。地表為第四系地層覆蓋，第三系紅色泥礫粘土巖呈單斜構造，受澧水大斷裂影響，地質構造較為復雜，近期尚有活動。 坍塌地段表層由于遭受了較強烈的構造運動和風化作用的影響，節理裂隙發育，組成了良好的透水層和儲水層。而深部的地層受風化作用甚微，透水性較弱，形成相對阻水層。山坡上居民生活廢水及雨水下滲成為土體中地下水的主要來源，北側邊坡體內發育一條厚度達1～1.5m的富水帶,雨季地下水較豐富,邊坡滲水嚴重,局部呈細股狀滲水。 本地區基本地震烈度為Ⅶ度，近期地震對斷層活動有一定影響。 從土質分析，該路段表層為亞粘土夾碎石，所含砂礫約50%以上，具亞膨脹性，滲水性強，下部為紅色泥礫層，冰漬特征極為典型，泥礫所含礫石大小懸殊，粒徑超逾1m的巨礫比比皆是，礫石表面附著的薄層粘泥，遇雨水浸泡，即發生松散破碎，從而導致邊坡失穩，產生坍塌。 原擋土墻斷面尺寸在該地質條件下，抗滑、抗傾覆均未達到規范要求。且原片石護坡采用干砌方式，未能起到防止雨水下滲、保護坡面作用，嚴重影響施工安全。 2.3精心設計： 對冰漬層地質災害的整治，尤其對皇姑山這樣國內罕見的特殊地段，目前還未見有效的整治記載文獻，為此，在整治處理設計中，本著安全、美觀、經濟的原則，設計方在處理設計過程中進行了抗滑樁、壓漿固結法、預應力錨索加固法、重力式擋土墻多方案比選。 通過技術、經濟分析，經專家評審，分析認為冰漬層地基土容許承載力[σ]≥300kPa，基坑開挖淺，施工難度小，且結合當地的大量漂石經加工后可用于擋土墻，就地取材，可大大降低造價。達到穩固、美觀、經濟的目的，最后采用擋土墻為主體工程，通過坡面修整，放緩邊坡，坡面草皮護坡防止雨水沖刷，建立起地表排水和地下排水相結合的綜合排水系統達到綜合整治的目的。綜合整治方案來進行處理。 2.4嚴格監理 鑒于本地區冰漬層的特殊性，建設單位通過招標擇優選取施工單位，并聘請了三名現場監理工程師配合省、地、市三級交通質監站建立了嚴格的質量保證體系，以確保工程安全。 2.5施工安全措施 ①擋土墻基礎開挖，分散跳槽開挖，挖成一段砌筑一段。并采取適當臨時防擋措施，盡量減少基礎開挖范圍，避免因施工開挖引起新的坍塌。 ②施工在旱季進行。 ③認真及時做好截水肓溝和草皮護坡工作。 ④坡面上坍體以及裂縫、凹凸不平之處，全部平整夯填并鋪種草皮，防止表水下滲。 ⑤原有擋土墻損壞、開裂部分，一律拆除，新建擋土墻，結合修筑支撐滲溝及截水盲溝，及時將地下水排出以保證支擋效果。 ⑥擋土墻主體工程修成以后，應在墻頂面再鋪一層30cm厚的混凝土保護層封頂，以便防止地表水下滲及氣候作用和影響，使填土強度不致降低。 ⑦擋土墻的墻背應設置30cm的砂墊層，一方面引導墻后滲水沿著預定的路線排出墻體，另一方面砂墊層也可以起到緩沖的作用，削弱墻后土體的任用。 ⑧施工過程中因基礎開挖，隨時可能誘發新的坍塌，除采取跳槽開挖方法外，應以“快開挖，快支護，快砌筑”為指導思想，加強施工管理，合理計劃工序。 通過以上措施，確保了工程安全施工，工程得以順利竣工。 三、婁湘公路金家沖滑坡明洞整治工程 ３.１工程概況 工程位于湘鄉市棋梓橋鎮金家沖，棋梓橋至婁底二級公路K31+150～K31+240段，滑坡前緣寬180m,最大長度為110m,前后緣高差62.55m,總土方量約40萬m3。由于興建公路深切方達18m以上，形成了傾角約40°的邊坡，坡面巖石裸露，降水大量滲入山體，形成了滑坡。目前坡面上已形成多級臺階及環形裂隙，滑坡后緣陡壁高0.6～1.6m。該滑坡地貌特征明顯，是施工期產生、發展和形成的滑坡，范圍較大，地質條件復雜，處于斷層破碎帶及斷層影響帶內，已建擋土墻大部分被破壞，嚴重影響了公路的修建與貫通。 ３.２施工條件 本施工場地地質情況復雜，殘積、坡積成因的碎石土由粘性土與碎石混雜而成，厚1.30～2.50m，斷層破碎帶巖石受擠壓破碎嚴重，節理裂隙極發育，巖石多為碎石狀，局部為泥狀，斷層泥遇水極易軟化膨脹，滑坡體下部為砂巖、泥灰粉砂巖、泥灰巖、硅質砂巖、鈣質泥巖。據區域地質資料及勘探表明，工地位于普安堂南北向背斜構造的西南側，區內巖層總的傾向為30°，傾角為38°。有條較大的斷裂從滑坡前緣處通過，與滑坡軸線交角約80°同時與路基中心線交角10°左右，斷層走向NWW傾向NNE，傾角為30°～40°，受該斷裂的影響，勘探區巖石節理發育巖石受擠壓，破碎嚴重，且多風化強烈，除此之外，在勘探區及附近，次一級的小斷裂也較發育。對明洞施工安全修建有一定影響。 ３.３精心設計 明洞路線與地形等高線斜交，進、出口洞門形式均采用翼墻式，施工時應注意避免對山體穩定性造成破壞，同時加強觀測記錄，做好防范措施。 襯砌結構設計采用路塹式明洞結構，拱圈采用30號鋼筋混凝土，邊墻采用20號片石混凝土，仰拱采用20號混凝土。回填土設計坡度為1：5，實際回填土坡度為1：10，兩者之差作為坡面土石零星坍的儲備。 對圍巖地下水的影響采用以排為主，防、排、截、堵相結合的綜合治理原則，即在明洞襯砌外設防水層，將水堵在模注襯砌之外，防水層可用復合土載布或橡膠防水板等，其性能應滿足下列要求：拉伸強度25KN/m,拉伸率大于100%，抗滲水壓0.7MP；在墻腳上設有泄水孔，間隔6～10m，將滲水引入明洞內縱向排水溝。在仰拱中央布置集水圓管，排走滲入仰拱低洼處的積水，出仰拱后視情況將水引入側溝或路塹邊溝。以達到排水通暢、防水可靠、經濟合理、不留后患的目的。 對于洞口段，地表水采用以排為主，排、堵、截結合的原則，即在坡面上按常規設置截水天溝，洞門頂部及洞頂坡腳設排水溝，在邊墻背后設滲水盲溝，使洞內外形成一個完整暢通的排水系統。 ３.４施工安全措施 ①明洞施工應嚴格執行JTJ042-94《公路隧道施工技術規范》，在施工過程中應認真做好監理管理工作。 ②明洞地處山嶺重丘區，須因地制宜布置好地表各項排、導、防水工程，洞門墻應盡早砌筑，各翼墻、擋土墻須及時砌筑，按施工規范作好泄水孔，水溝均需抹面以保證排水順暢。有關護坡需確保質量。洞外須搞好環保工作，采取防排水工程措施時，注意保護自然環境。 ③為保證施工質量及安全，尤其對隱蔽工程必須建立嚴格的監理制度。 ④設計、施工、監理密切配合，預想施工中可能出現的問題，提出預防措施。 ⑤邊墻、邊溝施工，必須分段間隔開挖，要縮短進尺，加快封閉，防止擾動。 ⑥對部分地段之軟弱巖層，開挖時還應采取擋板支撐等措施，以策安全。 ⑦對于需要開挖開挖至明洞邊墻基底以下的工程，設計、施工都應采取有力措施，防止基礎下沉、邊墻、拱圈變形。 通過以上措施，本明洞工程安全竣工，獲得建設方一致好評。 四、湘耒高速公路炮石嶺滑坡抗滑樁整治工程 ４.１工程概況 工程場地位于衡東縣新塘鎮，在建湘耒高速公路炮石嶺地段K79+500左右，為丘陵地貌，地形起伏較大，相對高差最大約150m，滑坡體位于一面向北東的“圈椅”內，周圍山體坡面傾角約30～40°，滑坡前緣為一山間埡口，在施工過程中右側產生發較大的滑坡，嚴重影響了高速公路施工的順利進行。 ４.２施工條件 工程場地內地質條件復雜，上部土體為碎石土，厚度一般從1.0～8.3m，局部夾粘土層，為泥巖風化后的產物，下部為泥巖，全風化，呈可塑－硬塑狀，具一定的膨脹性，此外，滑坡體南東側為灰白色．灰黑色砂巖，產狀為300～330°∠26～28°。其北東側有一北西向的壓扭性斷層通過，受其影響，區內發育有二條逆斷層，滑坡體位于這兩條斷層的下盤。該路塹邊坡曾在三十年代由于連降暴雨從而滑動，至五十年代修建省道1820線時，開挖埡口也產生了滑動，新砌擋墻常在一天左右即被推倒，由于當時無法治理，公路被迫改道,施工安全難以保證。 ４.３精心設計 設計方經過大量方案比較與計算分析工作，認為單設擋土墻方案相對經濟，且較容易施工，但因其結構尺寸較大，基礎開挖可能誘發新的滑坡，施工安全很難保證，而明洞方案雖能減少新塘聯絡線跨線橋工程和對面山體路塹邊坡的土石方數量，但造價仍顯偏高，考慮到該地段地質情況復雜，滑坡發展規模較大，且新塘聯絡線于此附近上跨湘耒高速公路，整治工作顯得十分重要。本設計采取排水工程和抗滑工程相結合的綜合整治方案，排水工程為了排除地表水，設置了截水溝、排水溝、邊溝；為了攔截滑坡體上方地下水，設置了截水盲溝；抗滑工程以抗滑樁為主，采用了懸臂式抗滑樁+重力式擋土墻組合設計方案。 4.3施工安全措施 本工程所處地區，地質情況復雜，為確保工程質量，要求如下： ①施工時間宜在旱季進行。 ②施工流程宜坡面排水工程—抗滑樁—分段開挖路基—擋土墻。 ③截水溝鋪砌時迎水面溝壁應設泄水孔（尺寸10×20cm2），以排泄土壤中水，或采用干砌片石鋪砌。在滑坡體上方標高為133～135m附近（見平面圖）截水溝下部設一道截水盲溝，以攔截地下水，引出滑坡體外。施工時應盡量少開挖以保持該地段抗滑功能。 ④滑體內排水應充分利用滑坡范圍內的自然溝谷作為排除地表水的渠道，及時把水引入排水溝中。為此目的要對自然溝谷進行必要的整修、加固及鋪砌工作，達到不溢流、不滲漏的目的。 ⑤滑坡內土質松散，地表水易下滲，應進行平整夯實，夯填裂縫（將裂縫兩側土體挖開，挖成寬度不小于0.50m深度不小于1.0m的溝槽，然后用粘性土分層夯填）。 ⑥設計緊密配合施工，在地下水較為發育地段，事先安裝了抽水設備，加強樁基礎支護，保證施工安全。 ⑦抗滑樁材料采用C20。縱向受力鋼筋焊接接長、焊接接頭的類型及質量均應符合《鋼筋混凝土工程施工及驗收規范》的要求。 ⑧施工前應先做好坡面排水，抗滑樁應由兩側向中間靠，跳樁開挖施工。 ⑨樁后回填應待樁身混凝土強度達到設計強度70%以上時方可進行回填，回填土宜采用砂性土。 ⑩擋土墻與抗滑樁之間回填土應分層夯實，坡面采用草皮護坡，應注意做好排水工作，防止雨水下漏造成擋土墻破壞。為確保工程安全，施工中應建立嚴格的監測制度，認真做好交接班記錄，發現異常情況，及時反映處理。 通過上述措施，使工程搶在雨季之前完成，有力保障了施工安全，深受各方好評。 五、結束語 高等級公路不良地質深路塹處理隨地質條件的變化而千變萬化，為確保施工安全，設計、施工、監理三方密切配合，避雨季、快開挖，快支護，快砌筑是關鍵。 參考文獻 1．公路設計手冊《路基》第二版.北京.人民交通出版社.1996 2．工程地質手冊第三版.北京.中國建筑工業出版社.1992 3．王渭漳.關于重力式擋土墻設計中安全經濟問題的探討.中南公路工程1997年1期 |
