平兴高速公路路堑边坡工程科学管理实践.pdf

2016年第5期广东公路交通GuangdongHighwayCommunications总第146期文章编号：1671—7619(2016)05—0033—05平兴高速公路路堑边坡工程科学管理实践易巍(广东平兴高速公路有限公司，广东兴宁514500)摘要：在构建高速公路路堑边坡T程科学管理体系基础上，以平兴高速公路K1640+565～K1640+840路堑左侧边坡典型工点为依托，进行该方法的应用实践。阐述了不同建设阶段科学管理的重点及应用方法，验证了科学管理体系对保证边坡工程施工安全、方案合理、造价经济等方面的重要作用。关键词：科学管理；总体风险评估；专项风险评估；工程治理效果评价；应用示范中图分类号：U415．1文献标识码：B0引言平兴高速公路项目是广东省“十二五”规划中“县县通高速公路”的重点工程之一。项目路线起于梅州市平远县的赣粤省界，与济广高速公路江西瑞金至寻乌段顺接，经梅县、兴宁，终于五华县境内已建成的梅河高速青西大桥，通过设置枢纽互通与梅河高速公路相接，全长98．544km，设八尺、河头、平远、石正、梅西、黄陂、大坪、教礼、叶塘、新陂、转水共11处互通式立交。全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速度lOOkm／h。本文以广东平(远)兴(宁)高速公路K1640+565～K1640+840段路堑左侧边坡典型工点为依托，介绍科学管理体系在平兴高速边坡管理中的应用。针对该工点进行了以下科学管理实践：(1)施工图阶段总体风险评估；(2)建设期监测预警及专项风险评估；(3)建设期“动态设计”及“科学施工”；(4)工程竣工阶段的“T程治理效果评价”。1边坡概况1．1工程地质本路段地处低缓丘陵地貌，地形起伏较大，山体稳定自然坡角200。400，植被较发育。K1640+565～K1640+840段路堑左侧，长275m，最大坡高为39m。线路走向1950，边坡倾向285。。根据钻探资料和工程地质调绘资料，边坡主要为第四系坡残积粉质粘土和基底二叠系龙潭组炭质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩等含煤系碎屑岩及其风化层组成。受构造影响，岩体破碎，产状凌乱，坡面多处有褶皱现象，局部顺层。区内气候温和，雨量充沛，坡体范围内地下水主要类型为基岩裂隙水，主要赋存于基岩岩层中，水位埋深随季节变化。局部路段地下水位位于路面设计标高之上(图1)。1．2原设计方案1．2．1坡形坡率边坡各级的坡率具体如下：一级：坡高10m，坡率为l：1．00；二级：坡高10m，坡率为1：1．25；三级：坡高10m，坡率为1：1．25；四级：坡高不等，坡率为1：1．25：第二级平台宽5m，其余各级平台宽2m。图l边坡全貌1．2．2加固设计(1)一级：坡脚通长设护脚防护；坡面K1640+596～K1640+746段采用4排钢锚管格梁加固。钢锚管长8m，间距3rex3m。一级坡坡脚K1640+作者简介：易巍(1970一)，男，湖南长沙人，硕士研究生，高级工程师，从事高速公路建设管理工作。E—mail：752929275@qq．eom·33· 2016年第5期广东公路交通总第146期614～KI640+728段设置一排斜孔排水。(2)二级：坡面K1640+614～K1640+728段采用3排锚索框梁加固，锚索长21—23m，其中锚固段长为10m，间距3mX4．5m。(3)三级：坡面K1640+644～K1640+698段采用3排锚索框梁加固，锚索长21～23m，其中锚固段长为10m，问距3x4．5m。(4)四级：全坡面采用骨架三维网植草防护(图2)。图2；丑坡峙iL殳fI‘幽『『fI_|【k1640+660}2施工图阶段总体风险评估参照交通运输部《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估技术指南》中的方法”·，总体风险的评估方法采用指南推荐的指标体系法。依据指南，结合本工点设计及地勘资料，对各项指标打分(表1)。本工点总体风险评估值为58．2，总体风险等级为Ⅲ级，高度风险。依据风险分级管理措施，该工点分级管理措施为：Et常管理、监控预警、专项整治。表1总体风险评估计算结果·34·3施工过程边坡病害发展及方案变更3．1第一次病害及变更设计2014年4月，二、三、四级边坡已开挖完成，一级边坡部分开挖。边坡地层由全一强风化碳质页岩组成，部分段风化程度较深，呈碎石土状，见地下水渗出，地下水比较发育。由于边坡岩体强度较弱，且岩层小褶曲非常发育，产状紊乱，局部顺层，边坡K1640+700～K1640+800段开挖过程发生滑塌。针对本边坡炭质页岩出露范围较广及病害情况，对本工点加固措施做适当调整：(1)K1640+700～+840段放缓边坡，一～四级坡率1：1．50，二级平台宽8m，一、三级平台宽2m。(2)三级边坡：K1640+629～+644段、K1640+698～+714．2段，各增设5}qJx3排预应力锚索；设置参数与本级预应力锚索一致。(3)二级边坡：K1640+608～+614段、K1640+728～+734段，各增设2列×3排预应力锚索；设置参数与本级预应力锚索一致。(4)一级边坡：原设计钢锚管格梁取消，K1640+590～+752段各增设3排预应力锚索，锚索长度19／20／21m；K1640+575一+825段一级坡脚增设4m高(含埋深)C15混凝土脚墙，墙顶宽度1．0m，埋深2．0m。(5)K1640+608～K1640+734段二级边坡增设排水斜孔，长20m，间隔9m一道(图3)。图3第一次变史没}r幽f向(K1640+660J3．2第二次病害及变更设计3．2．1病害情况边坡从2014年雨季结束(9月)开始开挖一级坡剩余部分。2014年10月，一级边坡K1640+660～+675段、K1640+685～+740段陆续出现滑塌，滑塌深度1．0～1．5m，滑塌高度10m，主要沿顺层结构面下滑；同时一级坡面有整体外鼓趋势。11月初连续续降雨后，边坡病害进一步发展，在边坡 2016年第5期易巍：平兴高速公路路堑边坡工程科学管理实践总第146期二、三级平台发现多道平台裂缝，同时在边坡坡顶往山侧约25m，出现连续贯通后缘裂缝，缝宽5～15em。边坡现在处于不稳定状态，病害有进一步发展的趋势(图4)。图4边坡坡顶出现长大贳遍裂缝3．2．2原因分析从以上变形迹象看，边坡病害发生的主要原因是：(1)降雨造成边坡岩体强度软化：边坡地下水极其发育，10月底11月初连续降雨，边坡裂隙发育，大气降水易下渗至坡体内部；碳质页岩亲水性强，遇水极易崩解软化。(2)边坡构造较发育，岩层褶曲严重，产状复杂，多段见顺层不利结构面，是一级坡滑塌发生的主因。(3)边坡下部炭质页岩受降雨入渗作用岩土体破碎软弱，坡脚处岩土体竖向承载力及抗剪强度均不足，在坡体自重作用下，边坡坡脚被压裂(表现为一级坡局部滑塌及坡面外鼓)，上部岩土体随之沿压裂面产生整体滑动破坏，即挤压剪切式滑坡，这是边坡整体发生滑动的主因。3．2．3具体变更方案针对本边坡炭质页岩出露及病害情况，在上次变更基础上对本工点加固措施做适当调整如下：(1)K1640+660一+740段采取临时反压措施，反压体高度为10m，反压体宽度10m，坡度为1：1。(2)一、二级边坡维持原设计坡率不变，三、四级边坡每级坡最大坡高8m，三、四、五级边坡坡率为1：1．75，二级边坡平台宽度为30m，三、四级边坡平台宽度为2m。(3)一级边坡坡形维持上次变更锚索框梁防护方式不变；二级边坡K1640+624～K1640+702段已完成锚索框梁间增设两排锚索十字架，横向间距3m，锚索长30m，锚固段长度10m；三、四级边坡采用锚杆格梁防护，锚杆间距3m×3m，锚固长度11．5m；五级边坡采用拱形骨架防护。一级坡面采用喷射C15砼封闭，二～五级全坡面采用喷混植生防护；各级边坡平台采用C15砼封闭(图5)。图5第二次变史设汁断囱(KI640+660j4专项风险评估及建设期监测预警4．1专项风险评估2014年9月，该工点坡体出现贯通后缘裂缝，一级坡多处出现局部滑塌，依据调查情况，参照交通运输部《高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估技术指南》的方法”，，立即对该工点展开专项风险评估。依据指南，结合本工点设计、地勘资料及施工情况，对各项指标打分(表2)。工点边坡当时开挖事故可能性评估值为73．3，对照指南，工点边坡开挖事故发生可能性等级为4级：很可能。工点边坡开挖事故主要影响路堑边坡本身，事故后果严重性等级为2级：较大。综合评定，本工点边坡开挖事故风险等级为III级：高度风险，依据专项评估结果，需对该点进行日常管理、监控预警、专项整治应对措施。表2边坡开挖风险源专项评估计算结果·35· 2016年第5期广东公路交通总第146期4．2监测预警依据总体及专项风险评估结果，需对该点进行监控预警应对措施。针对该点，共进行地表位移、深部位移及锚固力监测三项内容。§黼It《《⋯4．2．1监测布置监测点具体埋设安装见图6。其中，在一级坡面布置5个锚索计，二级坡面布置3个锚索计，安装日期为2015年3月19日。*图n生地，。’，4．2．2深部水平位移监测数据分析以IN一18#N斜孔为例，测斜孑L测斜导管安装深度21m，计算初始值日期2015年3月26日，累计观测8次。观测成果见图7。图7IN一18#N斜孔A向(倾向)累积位移曲线4．2．3锚索应力监测数据分析以ACl52(一级坡)锚索计为例，锚索测力计安装时间为2015年3月19日。观测成果见图8。4．2．4监测成果从地表位移及深部位移观测成果看，2014年·36·一l甫嚏、}t黼、、、、濒"e¨"{lJL蔓(ri’I‘‘≯12月至2015年3月，边坡位移变化较大，此时边坡处于施工阶段，施工必然对坡体位移造成影响。2015年4月26日边坡锚索张拉完成后，坡体基本无位移，且锚固力也基本保持稳定，表明经工程整治，边坡整体处于稳定状态．Elg～”一1F一一w∥一#g|口#啦*融基5建设期“动态设计”及“科学施工”5．1“动态设计”依据边坡病害的发展情况，对T点进行2次动态设计，具体见上文。5．2“科学施工”该工点在施工过程严格做到：(1)雨季临时防排水；(2)锚索分级分期张拉；(3)施工信息的及时反馈，为“动态设计”提供第一手信息资料。6工程竣工阶段的“工程治理效果评价”口16．1治理工程适宜性评价采用“设置大平台”+“坡面锚固”+“坡脚加固”综合措施，治理工程适宜|生为：一级，适宜。6．2治理工程的技术状况评价治理工程中，起主要作用的是锚索框架，其次 2016年第5期易巍：平兴高速公路路堑边坡工程科学管理实践总第146期为锚杆框架。现场调查，未发现治理工程有大的技术、质量缺陷，通过锚索测力计观测，锚索预应力也达到设计值，判断治理工程技术状况为：一级，良好。6．3边坡工程安全性评价标准2015年9月对边坡工程进行现场调查，经历雨季后，边坡既没有整体变形破坏迹象，也没有局部变形破坏迹象，判断治理工程整体安全等级为：一级，基本安全。对应灾害发生概率为P