高速公路高边坡滑坡处置技术及措施

范永福

（红河州公路路政管理支队，云南 蒙自 661100）

0 引言

在云南高速公路工程项目的建设过程中，由于地形地质复杂，经常会出现边坡不稳的现象，如果没有在第一时间做好边坡的处理，对交通安全威胁非常大。因此，在施工前应根据地质情况设计出完善的边坡处置方案，如果施工过程中出现问题，就可以及时采取措施，做好边坡的加固，在针对边坡稳定性的设计中，要综合考虑各方面的因素，尽可能采用施工简便、技术成熟、可标准化生产和有利于施工质量控制的方案，对可能会出现的造成边坡不稳的问题也要提前制定对策，以便及时解决边坡失稳问题。

1 工程概述

该高速公路是国道323 江西瑞金至云南临沧至韶关的一段。也是国道GZ40（昆河）线、213（昆磨）线横向连接线。是滇南地区的主要经济干线。高速公路全长98.53km，双向四车道。本次高边坡滑坡处置工程位于高速公路K27+485—K27+605 段左侧边坡，路线以挖方路堑型式通过。坡脚为上挡护面墙，基础埋深为边沟底下50cm，墙身宽1.2m，坡面为浆砌片石护坡，长度270m，最大高度33.2m，共四级边坡，第一级坡率1:1.25，第二级至第四级坡率1:1.5。

由于持续暴雨，造成该路段边坡滑坡倒塌。护坡开裂和沉降，平台沉降明显，挡土墙向外倾斜，导致山脊隆起。

2 滑坡区域的地质环境

2.1 地形地质构造

路线穿越构造侵蚀地貌，高程1200～1700m，切割深度小于200m，山顶浑圆、平缓、开阔，山地较缓呈低山缓丘地貌，形成岩溶断陷盆地。

2.2 气象水文

该路线位于亚热带气候区。由于受地理位置、地形等条件的影响，不同地区气候的横向和纵向划分存在明显差异。随着地势的升高，气温和蒸发量逐渐减少，降水量明显增加。降雨主要集中在5—10 月，占全年降雨量的80%～95%。

2.3 工程地质特征

该路线地处断陷盆地，地下水位1.4～6m，上部为上第三系湖积褐黄、灰白、浅黄、绿灰色黏土，该层岩土具弱膨胀性，局部中等膨胀，硬-半坚硬，成岩性差（半成岩）网状裂隙发育，抗风化能力差，透水性弱，强度衰减显著，属具有吸水急剧膨胀软化和失水显著收缩开裂，反复胀缩的高塑性黏土，土层不均匀，自由膨胀率40～58%，容许承载力200kPa～260kPa，厚度8.4～11.5m，下部为上第三系湖积灰、深灰色黏土，坚硬，半成岩，容许承载力350kPa～400kPa。

3 滑坡的原因和规模

该段不良地质现象主要为膨胀土，局部低洼地区为受地表水影响的软土。膨胀土具有水膨胀和水收缩损失的特点，湿胀、干缩过程反复发生。由于前期的强降雨，膨胀土遇水膨胀特性突出，导致边坡发生崩塌。这条高速公路已投入运营，交通十分繁忙。如果不及时处理，土壤水分会随着外界条件的变化而增加或减少，坍落度可能进一步扩大，将严重威胁公路交通安全。

4 处置技术

4.1 定性分析法

定性分析法根据研究方法的不同，可以简单分为成因历史分析法、赤平极射投影法、工程地质类比法、专家系统法几种。每种分析方法的作用都不同，具体作用如下。

（1）成因历史分析法主要的作用是分析工程中边坡的历史背景、构造和地质情况等等。除此之外，成因历史分析法还需要分析边坡的高度和形状，以及内外部的变形痕迹，主要用于对自然环境中形成的边坡进行分析。

（2）赤平极射投影法主要用于对边坡稳定性的分析。公路工程建设前，需要对影响边坡稳定的各个因素进行分析，对于那些固定不变的成因的分析很容易解决，但是对于那些不稳定的结构体来说，可能会经常出现位移的情况，这个时候，就可以采用赤平极射投影法来确定那些不稳定的结构可能会位移的地方，从而对边坡的稳定条件作出判断。

（3）工程地质类比法是对具有较高相似度的边坡进行类比，其主要的作用是对边坡中工程的地质条件和在工程建设中影响边坡稳定性的因素进行比较，从而使得边坡的建设和设计方案更加准确。

（4）专家系统法的本质是站在专家的角度，以专家的话来对边坡稳定性进行分析，但它实际上是利用计算机程序将在实际工作中对边坡稳定性分析出来的知识和模拟人类的接替策略结合起来。

4.2 定量分析法

与定性分析法相同，定量分析法也是由许多种小的分析方法组成，这其中主要包括极限平衡分析法、数值分析法、极限分析法几种，这些分析法具体的作用如下。

（1）作为在定量分析法中应用较为广泛的分析法之一，极限平衡分析法的来源已久，直到现在，已经出现许多这个分析法中的研究人员，并取得了一定的成就，例如毕肖普法、瑞典条分法、简布法等就是权衡分析法中比较具有自身特点的分析法。

（2）随着计算机技术的不断发展，许多伴随而来的计算机理论也成功地成为数值分析法的基础，用于对边坡稳定性的分析。且在这一过程中，数值分析法取得了较快的发展，许多数值分析的小方法应运而生。权限分析法与权限平衡分析法有许多相同之处，但它的分析过程却比权限平衡分析法更加复杂。它主要运用上限定理和下限定理来分析解决极限荷载问题，以便能在复杂多变的边坡上找出一个适用的荷载。由于复杂的地形地貌，使得分析边坡的难度更大，这也是权限分析法的要求比权限平衡分析法的要求得更加严格的因素之一。

5 改进措施

根据地质调查和分析，处理措施如下。

5.1 K27+485—K27+605 原挡土墙左侧仅部分路堤倾覆垮塌

K27+485—K27+605 修建C20 混凝土防滑挡土墙和路基边沟；K27+485—K27+605 修建C20 混凝土防滑挡土墙和路基边沟。清扫、修补K27+570—K27+605 路基左侧一、二级边坡碎片下水道。K27+580—K27+605路段左侧路基一、二级边坡采用砂浆加板岩护坡。

5.2 K27+570—K27+605 路基左侧一、二级边坡采用锚索框架梁加固保护

在公路工程边坡稳定性的设计中，加固是保持边坡稳定性必不可少的因素。在很多边坡出现不稳定下滑趋势的时候，我们首先可以利用抗滑桩进行加固，抗滑桩在处理边坡下滑方面取得了非常好的效果，它的主要结构是钢筋水泥结合而成的混凝土，耐磨、密度大，利用抗滑桩处理过的边坡，稳定性比别的边坡都高[1]。唯一不足就是，抗滑桩的投资消耗相应的也很大，于是，锚索抗滑桩应运而生，它相比普通抗滑桩，需要投入的资金更少，加固后的稳定性更高，大大解决了单纯抗滑桩的不足之处，用锚索抗滑桩加固过的边坡会比单纯的抗滑桩加固过的更稳固。利用锚索加固不同类型边坡取得的效果也会不一样，例如，在单斜构造类型的边坡运用预应力锚索做边坡加固虽然具有很好的效果，但同时也无法得出边坡内部被锚固体的下滑力和张力。但如果将预应力锚索应用到稳定的岩体中去，结果又会不一样，在稳定的岩体中设置锚索的锚固段，可以大大加大边坡的稳定性，这种方法可以运用于岩石路段。在锚索加固过程中还会经常会出现一种叫做压浆锚柱的运用，它的主要作用就是在即将加固的土里注入一定量的水泥浆，用以改变土体的物理性质，从而达到稳固边坡的一种方法。总之，无论是哪种方式，它的本质都是为了防止岩体发生位移和变形，提高边坡稳定性。

5.3 检查整个边坡排水系统，修复损坏部分，然后进行防护设计

边坡防护对公路工程边坡的稳定性也具有非常大的作用，在提高边坡的稳定性中，可以运用菱形网格护坡技术，菱形网格护坡技术是在较少工程投资的基础上，取得较大效益化的边坡防护技术。用石块或水泥将需稳定的坡面砌成一块块的菱形网格，在里面种上草木，可以有效防止下雨带来的冲刷导致坡面下滑，还在一定程度上提高了坡面的美观度，一举两得。除此之外，还可以运用生物防护对公路工程的边坡进行防护，生物防护的主要措施是种植易生长的草木，在边坡地带和公路沿线地带，根据实际情况植树或者植草，并且选用容易生长的草木进行种植，有助于在短时间内取得高效的防护效果，但在这一过程需要注意对生态的保护，避免因边坡保护而造成其他部分生态环境的破坏[2]。

6 施工中应注意事项

6.1 成孔

（1）锚孔钻孔应干燥无水。

（2）钻孔设备的选择：应根据锚固层类型、钻孔直径、钻孔深度、锚固场地的场地条件等选择钻孔设备。在塑性粘土中，可使用螺旋钻孔或取芯钻孔设备。岩层应采用压缩空气驱动的井下冲击钻机，破碎或松散地层应采用套管钻进技术，以确保钻孔完好而不坍塌。

（3）严格按照设计图纸中的锚索间距、倾角和标高进行施工。当局部形状条件不能满足施工要求时，新的钻孔位置应与设计者共同确定钻孔偏差：较好的岩石地基为1/100～1/200。砾石层、坡积层和不均匀地层的精度低于1/50。对于更深的钻探，可以放宽要求。钻孔深度应满足锚固段的有效长度和安全储备，并有不小于0.5m 的储备深度。如果钻探过程中发现锚固段层比设计数据差，应增加孔深或采取其他特殊措施，以满足设计要求。

（4）钢绞线穿线前，用高压气流冲洗孔，确保锚孔清洁。

6.2 灌浆工艺要求

（1）水泥砂浆采用标号不低于525 号硅酸盐水泥配制的水泥浆或水泥砂浆，水泥浆水灰比为0.40～0.5，搅拌后的泌水率宜控制在2%，最大不超过3%。水泥砂浆砂灰比为1:1，搅拌后的泌水率宜控制在2%，最大不超过3%。

（2）当时间限制需要快速凝固时，可加入快速凝固剂；也可以加入对预应力钢绞线无腐蚀膨胀剂等添加剂。

（3）用搅拌机将浆料搅拌至规定稠度，然后缓慢搅拌至灌浆结束。灌浆应注意每孔要一直灌满，不得分开灌入，以免浆液渗进气泡。

（4）灌浆过程中，应严格排除孔内的空气和水，不得影响灌浆质量和锚体与孔壁的结合力。采用孔底灌浆和空孔反灌浆。

（5）在浆体未凝固前不得移动锚索，并对浆体进行养生。

（6）锚孔的泥浆容量一般为设计灌浆量的120%～130%。如果遇到溶洞和岩溶节理，则实际灌浆量将会比设计灌浆量超出很多。

（7）如果导管堵塞，则需要更换灌浆口，但必须排出第一次注入的水泥浆，以避免第二次注入的水泥浆之间存在气体。灌浆必须在锚索下入孔后6h 内进行。对于有地下水的孔，如果在成孔后4h 内无法降下锚，则应在降下锚索之前再次冲洗孔，并应快速冲洗、速下锚和速灌浆。锚索灌浆时，水泥浆表面稳定后方可停止灌浆。当灌浆不稳定时，应继续缓慢加压，不稳定时不得停止灌浆。在孔道灌满并密封排气孔后，建议继续加压至0.5MPa～0.6MPa，然后再密封灌浆孔。

6.3 灌浆压力

为保证锚索的承载能力，最小注浆压力应为0.4MPa～0.8MPa。在岩层中，可将非裂缝注浆压力设置为较低的值。如发现裂缝，锚固前先用自流预灌浆，再钻孔、冲洗、锚固。在土层中，可根据土的密度选择不同的注浆压力。土层密实时，宜采用0.4MPa～0.6MPa；土壤疏松时，应使用0.6MPa～0.8MPa。

6.4 张拉和锁定

预应力锚索的张拉必须在灌浆体、结构混凝土工程达到设计强度后才能施加预应力。

6.5 张拉设备

（1）张拉千斤顶：应为带压力表的双向加长双头千斤顶。千斤顶在如果出现下列情况需要重新校准：已使用3 个月；严重漏油；主要部件损坏；张拉次数超过施工规范中的规定次数。

（2）锚具：锚具和夹片应涂抹防锈漆，使用时不得有锈、有水及沾污其他杂物。孔内空隙应用挤压法确保防护剂填满。垫板下的锚孔内应压入水泥砂浆，确保垫板下锚孔内无空洞及空隙。对夹片与钢绞线卡紧部分的防护宜采用防护油涂层防护，对锚具及锚索的外露头采用混凝土封闭防护，使锚具处于混凝土形成的碱性环境中。

7 结语

边坡的稳定性一直是公路建设工程中的一项重要内容，在工程的建设中，如果出现边坡不稳的现象，容易造成滑坡事故，严重威胁公路交通通行安全。因此，在高速公路工程的建设中，做好高速公路高边坡滑坡加固处置和防护措施是非常必要的。