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浅析高速公路高路堤边坡加固治理措施

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摘要:本文结合笔者多年工作的实践经验,以保持既有高速公路高填方段路堤边坡的稳定为目的,对高路堤边坡失稳问题提出了经济适用的加固方案,以确保路面结构的完好,谨供大家作参考之用。 
关键词:高速公路;高路堤;边坡失稳;加固治理 

        1  高路堤边坡失稳原因分析 
        所谓高路堤边坡的稳定性问题是指在气候、水文和地质环境因素以及人类活动等的综合作用下,公路沿线所发生的一系列对公路正常运行产生影响的病害。对于高填方路堤而言,导致路堤顶面、基层和路面纵向开裂的原因是综合性的,包括对膨胀土高填方路堤的复杂性考虑不够,分层填土压实的工艺不够合理,岩性边坡处理不当,岩溶发育,再加上外部条件(如施工周期内的降雨和车辆超载等因素)的共同作用,导致了路堤膨胀土的物理力学性能劣化,填土含水量高,压实度不够,路堤施工完成后的工后沉降较大,由于包边土和内部填土沉降不均匀,裂缝首先沿两种土边界规则出现,这种裂缝如不及时治理,雨水会大量沿裂缝下渗,进一步造成路基的不均匀沉陷和路基路面对应位置裂缝的发展,进而影响到边坡的稳定(如边坡塌滑、崩裂等),危及行车的安全。 
        2  高路堤边坡加固治理措施 
        2.1 预应力锚索框架梁联合加固法概述  ①材料和机械设备选择。预应力锚索采用直径中Φ15.4mm高强度、低松弛预应力钢绞线,强度1860级,要求钢绞线顺直、无损伤、无死弯。钻孔机械可采用QZ100型潜孔钻机,建议采用福仁牌自钻式锚杆可实现钻孔、注浆、锚固等过程的一体化施工,锚具采用QM15-4型。②主要施工工艺。钻孔:一级台阶水平钻孔穿透路基宽度,二级台阶以下按照倾角300斜向钻孔。在钻孔前,首先确定锚固孔的孔位和孔距,打入标桩,标明钻孔编号,孔位偏差不大于100mm。钻机安装时直于坡面,倾角偏差不超过2°并确保钻机的稳固,开钻前应仔细检查孔位、孔距和偏角,确保孔位的正确性。钻孔时采用无水钻进,钻进过程中应对每孔的进尺速度、地下水情况及一些特殊情况做现场记录,如遇塌孔,应立即停钻,进行固壁灌浆处理,注浆36小时后方可重新钻进。钻孔过程中还应及时测量孔深和倾斜情况,发现倾斜应及时纠正,考虑到沉渣的影响,实际钻孔深度应比设计长度大0.4m左右,成孔后利用高压空气(0.2~0.4MPa)进行清孔。 
        锚索制作与安装:锚索采用4Φ15.4mm高强度、低松弛预应力钢绞线制作而成,锚固段应除锈、除油污,按照要求绑扎架线环,自由段除锈后,涂抹黄油并立即外套波纹管,两头用铁丝扎紧,并用电工胶布缠封。 
        锚索孔注浆:锚索孔内采用425#水泥配置的1:1的M30水泥砂浆,水灰比0.45,砂浆强度不小于300MPa,采用从孔底到孔中的返浆式注浆,注浆压力不低于0.25MPa。注浆前浆液应充分搅拌,现搅现用,当孔内浆液初凝后应及时进行二次注浆以保证注浆饱满。

框架梁施工:框架梁采用C25钢筋混凝土现场浇筑,浇筑时预埋QM锚垫板及孔口PVC管,每片框架梁(12m)应整体浇筑,一次完成,两片梁之间设置2cm的伸缩缝,缝内用沥青麻筋填塞。 
        锚索张拉锚固:当框架梁达到设计强度后,可进行预应力锚索的张拉和锁定。张拉分五级两次进行,即按照设计吨位的20%、40%、60%、80%、100%、110%进行张拉,其中前三级为一次张拉,一次张拉完毕后5天进行二次张拉,超张拉110%后锁定。张拉完毕后留30mm长的钢绞线,其余截去,采用C25混凝土及时封闭锚头坑。 
        现场试验:为了确定锚索的极限承载力,验证锚索设计参数和施工工艺的合理性以及工程质量,现场需进行锚索的抗拔试验,试验结果应满足相关要求。 
        2.2 路基路面防排水处理  降水和地下水对高填方路堤的稳定性有较大的影响,在密度、坡度、坡高不变的情况下,在同一入渗深度下,含水量大的边坡稳定安全系数较小,证明含水率对边坡稳定影响极大(特别是膨胀土路基),也就是说,降雨入渗对于边坡的稳定非常不利,故开挖边坡应避开雨季,及时进行支护工作,以免地表水严重下渗影响边坡稳定性;在同一种降雨强度下,随着水下渗深度的增加,边坡安全系数降低,并且这种趋势随着水的入渗深度增大,这种趋势迅速增大,说明下部土体对边坡的稳定性起关键作用,在实际工程中应做好地下水的排泄工作。并且,在实际工程中,在富水地区尤其重视地下水位的变化对边坡造成的影响,更应采取有效措施控制地下水位升降。 
        考虑到膨胀土路基填土受水的影响较大,必须进行路基路面的防排水处理,重点做好以下三个方面:检查路堤边坡和路面的原有排水设施的情况,如排水沟的沟通情况、路面横坡的坡度等,在对路堤、路面进行加固处理前或过程中,应在滑坡外围设截水沟,在滑坡体内修建排水系统,最大限度地减小地表水作用,在滑坡后缘植树造林,减小降雨入渗强度和防止后缘水土流失;路面裂缝开裂严重处建议铲除沥青混凝土层,在水泥稳定粒料基层上铺一层土工布以防治雨水通过裂缝进入到路堤填土内部;做好沥青混凝土路面裂缝的修补工作。 
        2.3 沥青路面裂缝修补  ①修补材料。裂缝修补材料建议选择路斗士C3405型密封胶,该产品是一种单组分、高性能的聚合乳化沥青路面裂缝密封材料,适合于直接灌注到3mm到25.4mm宽度的裂缝当中。该材料在寒冷的天气里仍保持其柔韧性,在炎热的天气里不流动,使用该材料封缝可以有效防止水通过裂缝进入路面结构内部。②修补工艺。裂缝修补主要包括裂缝开槽、裂缝清理和灌缝三个阶段。裂缝比较细时,材料通常难以灌入到缝隙内部,因而当裂缝宽度小于13mm,应采用开槽机对裂缝进行切割,建议将裂缝开凿成宽度为12.7mm,深度为12.7mm的槽口;裂缝灌注前,应采用空压机产生的气流将开过槽的裂缝中的灰尘、杂物及周边松动的物体清除干净,保持裂缝的清洁和干燥,以达到最佳的粘结和密封效果:灌缝时应自下而上充分填满,每条裂缝的灌注应连续进行,灌缝结束后密封表面宜稍宽于裂缝宽度,对于路斗士C3405密封胶,施工后两个小时即可开放交通。 
        总之,高速公路高路堤边坡加固治理的任务可谓任重而道远,需要做大量的工作对公路滑坡环境地质条件与治理措施进行系统地研究和评价,从中寻找地质环境与治理方法某种内在的关系,同时建立待治理滑坡与已治理滑坡之间的相似度关系模型,才会使其评价和处治理论体系更加完善和成熟,最终形成一套公路滑坡分析、防治的新理念


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