不良地質(zhì)深路塹處理施工安全工作技術(shù)總結(jié) 黃向京 （湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院長(zhǎng)沙市410011） 摘要 通過對(duì)我省近年來(lái)三處較有影響的不良地質(zhì)深路塹的開挖、整治處理施工分析，認(rèn)為精心設(shè)計(jì)、嚴(yán)格監(jiān)理、作好施工組織按排是確保施工安全的關(guān)鍵。 主題詞 不良地質(zhì)深路塹設(shè)計(jì)施工安全 一、前言 近年來(lái)高等級(jí)公路建設(shè)在我省方興未艾，不良地質(zhì)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(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方迫切需要解決的重要問題，本文從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，通過對(duì)我省三處較為典型的深路塹的不同設(shè)計(jì)．處理．施工，對(duì)不良地質(zhì)深路塹擋土墻、明洞、抗滑樁等處理施工安全進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)。 二、津市澧水大橋南端接線擋土墻綜合防護(hù)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(guī)劃建設(shè)的配套工程，又是湘北公路的一部分。該路段原為一座相對(duì)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(dá)42m。大部分地段形成20～30m的高路塹邊坡,而原設(shè)計(jì)對(duì)該路段這一特殊地質(zhì)條件估計(jì)不足,路塹邊坡定為1:1，尤其在邊坡>20m時(shí),也未設(shè)臺(tái)階進(jìn)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(cè)路塹發(fā)生大范圍坍塌，長(zhǎng)達(dá)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(hù)坡及半園拱型護(hù)坡，均從K0+295～K0+340段被推跨。坍塌土方大量進(jìn)入行車道，嚴(yán)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(qū)，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(nèi)。下部為第三系紅色泥礫粘土巖，產(chǎn)狀不明。泥礫所含礫石大小懸殊、雜亂無(wú)章，毫無(wú)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(jīng)研磨的礫面光滑平整，根據(jù)調(diào)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(nèi)。地表為第四系地層覆蓋，第三系紅色泥礫粘土巖呈單斜構(gòu)造，受澧水大斷裂影響，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，近期尚有活動(dòng)。 坍塌地段表層由于遭受了較強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化作用的影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，組成了良好的透水層和儲(chǔ)水層。而深部的地層受風(fēng)化作用甚微，透水性較弱，形成相對(duì)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(lái)源，北側(cè)邊坡體內(nèi)發(fā)育一條厚度達(dá)1～1.5m的富水帶,雨季地下水較豐富,邊坡滲水嚴(yán)重,局部呈細(xì)股狀滲水。 本地區(qū)基本地震烈度為Ⅶ度，近期地震對(duì)斷層活動(dòng)有一定影響。 從土質(zhì)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(qiáng)，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(fā)生松散破碎，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生坍塌。 原擋土墻斷面尺寸在該地質(zhì)條件下，抗滑、抗傾覆均未達(dá)到規(guī)范要求。且原片石護(hù)坡采用干砌方式，未能起到防止雨水下滲、保護(hù)坡面作用，嚴(yán)重影響施工安全。 2.3精心設(shè)計(jì)： 對(duì)冰漬層地質(zhì)災(zāi)害的整治，尤其對(duì)皇姑山這樣國(guó)內(nèi)罕見的特殊地段，目前還未見有效的整治記載文獻(xiàn)，為此，在整治處理設(shè)計(jì)中，本著安全、美觀、經(jīng)濟(jì)的原則，設(shè)計(jì)方在處理設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了抗滑樁、壓漿固結(jié)法、預(yù)應(yīng)力錨索加固法、重力式擋土墻多方案比選。 通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，經(jīng)專家評(píng)審，分析認(rèn)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(jié)合當(dāng)?shù)氐拇罅科?jīng)加工后可用于擋土墻，就地取材，可大大降低造價(jià)。達(dá)到穩(wěn)固、美觀、經(jīng)濟(jì)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(hù)坡防止雨水沖刷，建立起地表排水和地下排水相結(jié)合的綜合排水系統(tǒng)達(dá)到綜合整治的目的。綜合整治方案來(lái)進(jìn)行處理。 2.4嚴(yán)格監(jiān)理 鑒于本地區(qū)冰漬層的特殊性，建設(shè)單位通過招標(biāo)擇優(yōu)選取施工單位，并聘請(qǐng)了三名現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師配合省、地、市三級(jí)交通質(zhì)監(jiān)站建立了嚴(yán)格的質(zhì)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(chǔ)開挖，分散跳槽開挖，挖成一段砌筑一段。并采取適當(dāng)臨時(shí)防擋措施，盡量減少基礎(chǔ)開挖范圍，避免因施工開挖引起新的坍塌。 ②施工在旱季進(jìn)行。 ③認(rèn)真及時(shí)做好截水肓溝和草皮護(hù)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(jié)合修筑支撐滲溝及截水盲溝，及時(shí)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(yīng)在墻頂面再鋪一層30cm厚的混凝土保護(hù)層封頂，以便防止地表水下滲及氣候作用和影響，使填土強(qiáng)度不致降低。 ⑦擋土墻的墻背應(yīng)設(shè)置30cm的砂墊層，一方面引導(dǎo)墻后滲水沿著預(yù)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(chǔ)開挖，隨時(shí)可能誘發(fā)新的坍塌，除采取跳槽開挖方法外，應(yīng)以“快開挖，快支護(hù)，快砌筑”為指導(dǎo)思想，加強(qiáng)施工管理，合理計(jì)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(xiāng)市棋梓橋鎮(zhèn)金家沖，棋梓橋至婁底二級(jí)公路K31+150～K31+240段，滑坡前緣寬180m,最大長(zhǎng)度為110m,前后緣高差62.55m,總土方量約40萬(wàn)m3。由于興建公路深切方達(dá)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(jí)臺(tái)階及環(huán)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(chǎn)生、發(fā)展和形成的滑坡，范圍較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，處于斷層破碎帶及斷層影響帶內(nèi)，已建擋土墻大部分被破壞，嚴(yán)重影響了公路的修建與貫通。 ３.２施工條件 本施工場(chǎng)地地質(zhì)情況復(fù)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(yán)重，節(jié)理裂隙極發(fā)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?guī)r、硅質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)泥巖。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及勘探表明，工地位于普安堂南北向背斜構(gòu)造的西南側(cè)，區(qū)內(nèi)巖層總的傾向?yàn)?0°，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(shí)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(qū)巖石節(jié)理發(fā)育巖石受擠壓，破碎嚴(yán)重，且多風(fēng)化強(qiáng)烈，除此之外，在勘探區(qū)及附近，次一級(jí)的小斷裂也較發(fā)育。對(duì)明洞施工安全修建有一定影響。 ３.３精心設(shè)計(jì) 明洞路線與地形等高線斜交，進(jìn)、出口洞門形式均采用翼墻式，施工時(shí)應(yīng)注意避免對(duì)山體穩(wěn)定性造成破壞，同時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)記錄，做好防范措施。 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用路塹式明洞結(jié)構(gòu)，拱圈采用30號(hào)鋼筋混凝土，邊墻采用20號(hào)片石混凝土，仰拱采用20號(hào)混凝土?；靥钔猎O(shè)計(jì)坡度為1：5，實(shí)際回填土坡度為1：10，兩者之差作為坡面土石零星坍的儲(chǔ)備。 對(duì)圍巖地下水的影響采用以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合的綜合治理原則，即在明洞襯砌外設(shè)防水層，將水堵在模注襯砌之外，防水層可用復(fù)合土載布或橡膠防水板等，其性能應(yīng)滿足下列要求：拉伸強(qiáng)度25KN/m,拉伸率大于100%，抗?jié)B水壓0.7MP；在墻腳上設(shè)有泄水孔，間隔6～10m，將滲水引入明洞內(nèi)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(cè)溝或路塹邊溝。以達(dá)到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理、不留后患的目的。 對(duì)于洞口段，地表水采用以排為主，排、堵、截結(jié)合的原則，即在坡面上按常規(guī)設(shè)置截水天溝，洞門頂部及洞頂坡腳設(shè)排水溝，在邊墻背后設(shè)滲水盲溝，使洞內(nèi)外形成一個(gè)完整暢通的排水系統(tǒng)。 ３.４施工安全措施 ①明洞施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行JTJ042-94《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》，在施工過程中應(yīng)認(rèn)真做好監(jiān)理管理工作。 ②明洞地處山嶺重丘區(qū)，須因地制宜布置好地表各項(xiàng)排、導(dǎo)、防水工程，洞門墻應(yīng)盡早砌筑，各翼墻、擋土墻須及時(shí)砌筑，按施工規(guī)范作好泄水孔，水溝均需抹面以保證排水順暢。有關(guān)護(hù)坡需確保質(zhì)量。洞外須搞好環(huán)保工作，采取防排水工程措施時(shí)，注意保護(hù)自然環(huán)境。 ③為保證施工質(zhì)量及安全，尤其對(duì)隱蔽工程必須建立嚴(yán)格的監(jiān)理制度。 ④設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理密切配合，預(yù)想施工中可能出現(xiàn)的問題，提出預(yù)防措施。 ⑤邊墻、邊溝施工，必須分段間隔開挖，要縮短進(jìn)尺，加快封閉，防止擾動(dòng)。 ⑥對(duì)部分地段之軟弱巖層，開挖時(shí)還應(yīng)采取擋板支撐等措施，以策安全。 ⑦對(duì)于需要開挖開挖至明洞邊墻基底以下的工程，設(shè)計(jì)、施工都應(yīng)采取有力措施，防止基礎(chǔ)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(shè)方一致好評(píng)。 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(chǎng)地位于衡東縣新塘鎮(zhèn)，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(duì)高差最大約150m，滑坡體位于一面向北東的“圈椅”內(nèi)，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(cè)產(chǎn)生發(fā)較大的滑坡，嚴(yán)重影響了高速公路施工的順利進(jìn)行。 ４.２施工條件 工程場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)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(fēng)化后的產(chǎn)物，下部為泥巖，全風(fēng)化，呈可塑－硬塑狀，具一定的膨脹性，此外，滑坡體南東側(cè)為灰白色．灰黑色砂巖，產(chǎn)狀為300～330°∠26～28°。其北東側(cè)有一北西向的壓扭性斷層通過，受其影響，區(qū)內(nèi)發(fā)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(dòng)，至五十年代修建省道1820線時(shí)，開挖埡口也產(chǎn)生了滑動(dòng)，新砌擋墻常在一天左右即被推倒，由于當(dāng)時(shí)無(wú)法治理，公路被迫改道,施工安全難以保證。 ４.３精心設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方經(jīng)過大量方案比較與計(jì)算分析工作，認(rèn)為單設(shè)擋土墻方案相對(duì)經(jīng)濟(jì)，且較容易施工，但因其結(jié)構(gòu)尺寸較大，基礎(chǔ)開挖可能誘發(fā)新的滑坡，施工安全很難保證，而明洞方案雖能減少新塘聯(lián)絡(luò)線跨線橋工程和對(duì)面山體路塹邊坡的土石方數(shù)量，但造價(jià)仍顯偏高，考慮到該地段地質(zhì)情況復(fù)雜，滑坡發(fā)展規(guī)模較大，且新塘聯(lián)絡(luò)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(shè)計(jì)采取排水工程和抗滑工程相結(jié)合的綜合整治方案，排水工程為了排除地表水，設(shè)置了截水溝、排水溝、邊溝；為了攔截滑坡體上方地下水，設(shè)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(shè)計(jì)方案。 4.3施工安全措施 本工程所處地區(qū)，地質(zhì)情況復(fù)雜，為確保工程質(zhì)量，要求如下： ①施工時(shí)間宜在旱季進(jìn)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(shí)迎水面溝壁應(yīng)設(shè)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(biāo)高為133～135m附近（見平面圖）截水溝下部設(shè)一道截水盲溝，以攔截地下水，引出滑坡體外。施工時(shí)應(yīng)盡量少開挖以保持該地段抗滑功能。 ④滑體內(nèi)排水應(yīng)充分利用滑坡范圍內(nèi)的自然溝谷作為排除地表水的渠道，及時(shí)把水引入排水溝中。為此目的要對(duì)自然溝谷進(jìn)行必要的整修、加固及鋪砌工作，達(dá)到不溢流、不滲漏的目的。 ⑤滑坡內(nèi)土質(zhì)松散，地表水易下滲，應(yīng)進(jìn)行平整夯實(shí)，夯填裂縫（將裂縫兩側(cè)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(shè)計(jì)緊密配合施工，在地下水較為發(fā)育地段，事先安裝了抽水設(shè)備，加強(qiáng)樁基礎(chǔ)支護(hù)，保證施工安全。 ⑦抗滑樁材料采用C20?？v向受力鋼筋焊接接長(zhǎng)、焊接接頭的類型及質(zhì)量均應(yīng)符合《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求。 ⑧施工前應(yīng)先做好坡面排水，抗滑樁應(yīng)由兩側(cè)向中間靠，跳樁開挖施工。 ⑨樁后回填應(yīng)待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)方可進(jìn)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(yīng)分層夯實(shí)，坡面采用草皮護(hù)坡，應(yīng)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(yīng)建立嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)制度，認(rèn)真做好交接班記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)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(píng)。 五、結(jié)束語(yǔ) 高等級(jí)公路不良地質(zhì)深路塹處理隨地質(zhì)條件的變化而千變?nèi)f化，為確保施工安全，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方密切配合，避雨季、快開挖，快支護(hù)，快砌筑是關(guān)鍵。 參考文獻(xiàn) 1．公路設(shè)計(jì)手冊(cè)《路基》第二版.北京.人民交通出版社.1996 2．工程地質(zhì)手冊(cè)第三版.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1992 3．王渭漳.關(guān)于重力式擋土墻設(shè)計(jì)中安全經(jīng)濟(jì)問題的探討.中南公路工程1997年1期 |
