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不良地質(zhì)深路塹處理施工安全工作技術(shù)總結(jié)
一、前言
近年來高等級(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),通過對我省三處較為典型的深路塹的不同設(shè)計(jì).處理.施工,對不良地質(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(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(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):
對冰漬層地質(zhì)災(zāi)害的整治,尤其對皇姑山這樣國內(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,并聘請了三名現(xiàn)場監(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(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)注意避免對山體穩(wěn)定性造成破壞,同時(shí)加強(qiáng)觀測記錄,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。
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(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。
4.4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、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。
五、結(jié)束語
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。
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