汶川地震后公路邊坡治理加固方案
2011-11-22 來源：中國百科網(wǎng)
1、前言
“5.12”汶川大地震，地震震級(jí)為里氏8.0級(jí)，且屬淺源地震，破壞性極大，震區(qū)建筑物及及各種設(shè)施損毀嚴(yán)重。特別是公路，大部分公路均沿河道而行，且河流從水文地質(zhì)年代來判定，均屬青壯年期，河床V型切割運(yùn)動(dòng)明顯，形成一條條深溝斷谷，河流則位于谷底，而開鑿修建的公路則往往位于谷腰“V”型的一側(cè)的中點(diǎn)處，形成了路的兩側(cè)一側(cè)為陡崖，直通河谷，一側(cè)則為高邊坡，直達(dá)山頂。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)一直較為頻繁，橫穿該區(qū)的龍山斷裂帶更是著名的“活動(dòng)斷層”，故該區(qū)巖石經(jīng)長期擠壓、張拉等動(dòng)力變質(zhì)作用，節(jié)理、劈理等極為發(fā)育，且伴隨風(fēng)化變質(zhì)作用，使得該區(qū)巖石變得極其松散、破碎，即使在震前，公路邊坡處，松散、凸出的危石處處可見。強(qiáng)震后，高邊坡垮塌，形成的碎石土堆積體，象一座座小山，堆積于路面，或直通河谷，對公路和河流造成極大破壞。公路交通中斷，河流則形成一個(gè)個(gè)堰塞湖，對下游區(qū)域造成極大的安全威脅和隱患。對于堰塞湖及公路疏通，本文則不再作述，主要闡述公路疏通后，其松散堆積體邊坡的處理問題。
2、公路邊坡治理、加固
對于公路疏通后形成的邊坡，處理難度相當(dāng)大，簡單的巖土施工難以完成，須綜合運(yùn)用多種巖土設(shè)計(jì)方案，結(jié)合現(xiàn)代高科技施工方法，才能取得較為滿意的效果。
2.1初噴砼
采用高壓噴砼射技術(shù)，對松散堆積體邊坡沿坡面自上而下進(jìn)行噴射，形成一暫時(shí)穩(wěn)定的砼邊坡面。噴射砼施工時(shí)安全工作相當(dāng)重要，必要的時(shí)候，可沿山頂懸吊一層土工網(wǎng)至坡底，緊貼坡面，以保障施工人員安全，對于危石等也有必要去專門清除。
噴射前先將工作面上的雜草、浮石、松土等清理干凈,充分做好準(zhǔn)備工作,再對坡面巖石薄薄噴一層水,使巖石表面濕潤后再送料噴射砼。砼配合比要準(zhǔn)確,噴射砼時(shí)噴槍口與受噴面之間距離不宜過大或過小,一般保持在1.0m—1.5m為佳,避免因距離過大而影響受噴面混凝土的密實(shí)度,距離過小而造成過多的混合料反彈損失;噴射軸線與邊坡壁面的夾角應(yīng)保持在45°—135°之間;噴射氣壓在0.3MPa—0.7MPa之間。當(dāng)氣溫低于5℃或雨天時(shí),不能噴射。對施工縫處理,先噴層要噴成楔形,后噴層在噴前先用水濕潤后再噴,以保證施工縫結(jié)合良好。噴射后要進(jìn)行抹面,并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)不少于7d,防止開裂,提高強(qiáng)度和表面光潔度。并檢查外觀質(zhì)量,主要是噴層厚度要均勻,無漏噴、露筋、干裂、龜裂、脫離等現(xiàn)象。
2.2掛網(wǎng)噴砼
初噴砼完成后，將形成一相對穩(wěn)定的素砼邊坡，沿坡面掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，再用高壓砼噴射一道砼，形成剛度及結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定可靠的鋼筋砼邊坡。
1.2掛網(wǎng)噴射混凝土的工作特性
概括地說，噴射混凝土支護(hù)主要的工作特性有及時(shí)性、粘結(jié)性、柔性和密封性。
（l）及時(shí)性。及時(shí)性指噴射混凝土支護(hù)可在邊坡開挖后幾小時(shí)內(nèi)施作。初噴即開挖后立即噴一層3一5。m厚的混凝土，用以保護(hù)坡面。在實(shí)際施工中這一工序往往不被重視，特別是全程開挖時(shí)，由于噴漿工藝難以緊跟開挖作業(yè)，往往延誤初噴，使開挖面因雨水浸蝕或風(fēng)化而坍塌。初噴混凝土還可使坡面光滑平整，根據(jù)坡面混凝土的裂紋還可判斷坡體是否發(fā)生失穩(wěn)。在鉆孔、下錨、注漿的工序中，目前一般都是整個(gè)坡面鉆孔完成后再下錨，然后再注漿。這對于一般軟質(zhì)邊坡是可以的。但是對于高陡邊坡，鉆孔、下錨、注漿的工序應(yīng)分段進(jìn)行。即將整個(gè)坡面按長度分段，一段內(nèi)的上述三道工序完成后，再進(jìn)行下一段的三道工序。這樣，能做到及時(shí)封閉開挖坡面，及時(shí)加固坡體，確保開挖坡體的穩(wěn)定性。
（2）粘結(jié)性。噴射混凝土同邊坡巖體能緊密粘結(jié)，一般與巖石的粘結(jié)力在1MPa以上。粘結(jié)效應(yīng)使在噴射混凝土與巖石結(jié)合面上傳遞剪應(yīng)力、拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。噴射混凝土充填邊坡巖體的節(jié)理裂隙，使被裂隙分割的巖塊聯(lián)結(jié)起來，保持巖塊間的咬合鑲嵌作用。它還能使不穩(wěn)定危巖的荷載得到轉(zhuǎn)移。一定厚度的噴層與邊坡巖體緊密貼合，形成“噴射混凝土一巖石”復(fù)合體系，能提高邊坡的穩(wěn)定性。
（3）柔性。如果支護(hù)太“剛”，則支護(hù)結(jié)構(gòu)要承受相當(dāng)大的變形壓力，不能充分利用地層抗力。反之，如果支護(hù)太“柔”，則會(huì)導(dǎo)致巖體松散，形成松散壓力，使支護(hù)趨于破壞。與邊坡巖體密貼的噴射混凝土則可以設(shè)計(jì)成既有一定支承抗力、又有良好柔性的支護(hù)結(jié)構(gòu)。
（4）密封性。與普通澆注混凝土相比，噴射混凝土具有高水泥含量、低水灰比和大量封閉的毛細(xì)孔，使得它有高度的密封性，噴射棍凝土支護(hù)良好的不透水性，阻止或限制了水流從表層中流進(jìn)，大大降低了潮濕空氣或水對巖體的侵蝕和由此伴生的潮解、膨脹與礦物變質(zhì)，有利于保持巖體的固有強(qiáng)度，也提高了巖體的抗凍性。阻止了節(jié)理間充填物和斷層泥的流失，保持巖塊間的摩擦力，有助于巖層的穩(wěn)定噴射混疑土支護(hù)良好的氣密性，也能阻止化學(xué)腐蝕氣體的流動(dòng)，實(shí)際上它起了保護(hù)殼的作用。
2.3靜壓注漿
注漿加固機(jī)理
靜壓注漿就是要讓水泥漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴(kuò)展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性,通過鉆孔向土中加壓注入一定水灰比的漿液,一方面注漿孔向外擴(kuò)張形成園柱狀漿體,鉆孔周圍土體被擠壓充填,緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切,形成塑性變形區(qū),離漿體較遠(yuǎn)的土則發(fā)生彈性變形,鉆孔周圍土體的整個(gè)密度發(fā)生變化。另一方面隨著注漿的進(jìn)行,土體裂縫的發(fā)展和漿液的滲透,漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團(tuán)塊狀注漿體,縱橫交錯(cuò)的漿脈隨著其凝結(jié)硬化,造成樁土之間緊密而粗糙的接觸,沿注漿管形成一不規(guī)則的,直徑粗細(xì)相間的樁柱體。注漿管的不起拔可起到錨固作用。它不只是被動(dòng)承擔(dān)圍巖轉(zhuǎn)移的部分應(yīng)力,同時(shí)還能限制圍巖的變形,從而提高了帶錨巖體的總體破壞強(qiáng)度,改善了圍巖的整體力學(xué)性能。這樣與壓密的地基土形成復(fù)合地基共同作用起到控制沉降,提高承載力的作用。
在邊坡坡頂布設(shè)注漿鉆孔，要求自坡頂鉆至公路路面下3～5米標(biāo)高，如坡頂無法擺設(shè)鉆機(jī)，則必須沿坡頂至坡底布設(shè)水平或斜注漿孔，注漿孔完成后，則可對其進(jìn)行注漿，漿液采用純水泥漿液，不可用砂漿，因砂漿流動(dòng)性及滲透性差，施工可成孔即進(jìn)行注漿，也可完成鉆孔后再進(jìn)行注漿。如不出現(xiàn)塌孔時(shí)，可不下袖筏漿管，讓漿液徹底滲透、流動(dòng)，膠結(jié)松散石塊、巖石裂隙，如出現(xiàn)塌孔，建議下袖筏管進(jìn)行灌注。
2.4錨桿（索）
注漿工作完成后，沿坡面布設(shè)水平或斜拉預(yù)應(yīng)力錨桿（索），可采用擴(kuò)大頭錨固端技術(shù)，因該區(qū)均為石土堆積體，普通錨桿錨固段抗撥力較低，恐難以滿足要求。擴(kuò)大頭錨桿（索）技術(shù)讓錨桿的錨固段口徑加粗，而自由張拉段維持原口徑，可大大提高單錨（索）抗撥力。具體施工可通過對錨固端進(jìn)行高壓旋噴而達(dá)到擴(kuò)大錨徑的要求，應(yīng)用高壓射流切割巖土體，使錨固端擴(kuò)大而自由張拉段保持原孔徑不變。
2.5井字梁
由于處理后的高邊坡無法分臺(tái)、分級(jí)，雖經(jīng)注漿及錨桿加固，但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性尚不能滿足要求，須沿坡面縱橫設(shè)置井字梁，各錨桿（索）錨臺(tái)則固定在井字梁上。
3、結(jié)束語
邊坡經(jīng)噴砼、注漿、錨桿及進(jìn)字梁等一系列施工后，形成一相對穩(wěn)固完整的巖土結(jié)構(gòu)體系，共結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比巖石邊坡穩(wěn)定，比之震前的公路邊坡更是有了質(zhì)的飛躍。各工序施工均應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工，排水及抗震設(shè)防工作也應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行。
