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公路隧道滑坡病害處理方法

圖文 更新时间:2024-12-29 23:26:54
羅茂泉四川成渝高速公路股份有限公司

摘 要:結合四川省某營運高速公路大型滑坡體的處治過程,通過技術、經濟、社會影響等多方面因素對比,提出大型滑坡體的處治方案及施工過程相關要求,經現場實測研究,證明方案的可行性,并從技術和管理方面總結出高速公路滑坡體處治經驗,以期對類似的滑坡體處治有借鑒意義。

關鍵詞:營運;高速公路;滑坡;處治;管理經驗;

1 工程概況

成雅高速公路為G5京昆高速重要組成部分,K1920 390~ 580挖方高邊坡段位于四川省雅安市名山縣境内,該段範圍内K1920 416處(原設計樁号K85 529)有一座單跨50m的鋼筋砼跨線拱橋,橋台高約17m。

成雅高速于1999年12月建成并投入營運。2011年6~8月雅安地區持續幹旱,氣溫偏高,8月13日始開始間斷下雨,8月18~21日該路段出現暴雨天氣,受連續強降雨影響,K1920 416跨線橋出現錯縫,K1920 390~ 580段左側上邊坡路塹牆出現鼓脹,局部邊溝擠壓變形。該段左側坡頂出現裂縫,長度100餘米。8月23日上午該段路基左側上邊坡發生崩滑,擋牆、護面牆及跨線橋急劇變形,随後跨線橋垮塌,滑坡體掩埋高速公路,掩埋長度約180m,掩埋厚度0~7m(見圖1)。滑坡平面形态呈圈椅狀,堆積體順路線長約200m,寬約90m,滑體厚10~16m,平均厚度約13m,總體積約30萬m3,屬于大型滑坡。滑坡産生的主要原因是受前期幹旱後期連續4天的強降雨,大量雨水順裂縫滲入土體及下部岩石裂隙之中,增大了岩土體容重,導緻了已軟化的岩層面抗剪強度急劇降低。同時,雨水下滲并彙聚于土岩裂隙中的地下水排洩不暢,在幹旱等原因産生的裂縫中産生超高裂隙水壓力,導緻基岩變形快速發展,滑坡體啟動終至崩滑。

2 設計方案

由于G5京昆高速車流量大,道路中斷給沿線司乘人員帶來極大不便,社會影響大。針對滑坡實際情況,設計提出了如下三個處治方案:方案一,清方減載 大直徑旋挖鋼管樁 擋牆 拱形骨架護坡為主的方案;方案二,清方減載 普通抗滑樁 拱形骨架護坡為主的方案;方案三,高樁闆牆支擋為主的方案。

公路隧道滑坡病害處理方法(淺談營運高速公路滑坡處治技術及管理經驗)1

圖1 滑坡外貌圖(2011.8.23攝) 下載原圖

方案比選主要針對應急搶險階段各方案的工期長短、施工難易程度、安全性、工程造價及社會影響進行分析。在支擋設計中,旋挖鋼管樁具有工期短、施工快捷,能夠滿足快速形成支擋效果的特點,能及時控制災情和疏導交通,可以快速控制災害帶來的不利社會影響,但造價相對較高。普通抗滑樁方案,施工簡便易行,對施工單位設備和技術要求相對較低,造價相對較低,但需要開挖較多土石方施工周期較長,可能會加劇滑坡,造成更大損失。高樁闆牆支擋,可以減少邊坡挖方、占地及拆遷,節約工程造價,對環境破壞的影響較小,但施工時間長。考慮到應急搶險救災工作往往要求及時和快速,才能緩解社會影響的壓力,所以經濟因素相比于效率、社會影響因素影響較小,故方案一優于方案二及方案三,最終推薦采用方案一,即清方減載 大直徑旋挖鋼管樁 擋牆 拱形骨架護坡為主的方案(見圖2)。方案一設計處治主要措施如下:

(1)清方:設計清方共分四級邊坡,第一級邊坡高度8.0m,坡比1∶2.0;第二級邊坡高度5m,坡比1∶2.5;第三級邊坡高度8m,坡比1∶2.0~1∶2.5;第四級邊坡高度8~10m,坡比1∶2.0~1∶2.5。棄土場選擇在就近路段前方的路堤邊坡外側。

(2)第一階段旋挖鋼管樁支擋:為盡快保證成雅高速半幅搶通,在第一級平台滑坡變形嚴重段(K1920 416~ 516段)前緣設置兩排旋挖鋼管樁,樁孔間距順路線方向為5m,垂直路線方向為2m,梅花型布置,樁長15m,共41根,旋挖鋼管樁孔徑1m,内設直徑90cm鋼管,壁厚12mm,樁頂采用C30鋼筋砼聯系梁進行連接,聯系梁厚度為150cm,寬度350cm。鋼管樁内灌注C60高強度混凝土。

(3)第二階段加錨索 聯系梁支擋:錨索起止樁号K1920 407.25~ 549.75,順路線方向間距2.5 m,錨索長度28m、30m,錨固長度12m,錨索采用墊梁連接成整體,墊梁截面0.8×1.5m,長144.5m。

(4)擋牆支擋:在K1920 388~ 571段路塹邊坡坡腳設置擋牆支擋,牆高4m。

(5)坡面防護:一二級邊坡采用噴播草灌綠化防護;三四級邊坡采用拱形骨架植草、灌木防護。

(6)跨線橋恢複:垮塌的跨線橋考慮以後道路擴建需要,采用4×40鋼筋預應力混凝土T梁替代原已垮塌的1×50m鋼筋混凝土肋拱橋,下部結構采用樁基礎、柱式台。

(7)截排水系統:用Ⅰ型、Ⅱ型排水溝恢複路塹邊溝;一級平台鋼管樁上聯系梁上設置攔水坎;各級平台内側設截排水溝;清方邊界外坡頂設置截水溝和急流槽。

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圖2 搶險設計方案一:清方減載 大直徑旋挖鋼管樁 擋牆 拱形骨架護坡 下載原圖

3 現場施工處治3.1 施工順序

8月23日滑坡發生後,項目營運單位及時組織應急搶險施工單位開展搶險工作,于27日初步搶通半幅道路,後緣岩土體再次崩滑,新增滑體10餘萬立方米,經增加人員和設備,并于9月7日再次搶通成都至雅安方向半幅道路,并及時施作鋼管樁。

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圖3 施工流程圖 下載原圖

3.2 施工技術要點3.2.1 清方施工

清方需分級,按照自上而下分級進行,首先需要對開口線以外的邊坡進行清理、支護和加固處理。本工程清方為塌方,應先施工開挖邊坡的截水溝,防止雨水沖刷,且應在最高一級邊坡開挖前進行。

3.2.2 旋挖鋼管樁施工

(1)施工前應做好安全防護工作,并對樁位進行複測。鑽孔時應間隔2個孔,同時施工的兩孔距離大于5m,每鑽完一孔應及時進行澆注。先施工旋挖鋼管樁,再開挖并澆築聯系梁。聯系梁也應分段跳槽進行,每10至15m為一節段。

(2)第一批樁孔兼做勘察孔,為後續的樁孔施工提供地質參數。

(3)鋼管樁身采用C60商品混凝土澆築。鋼管外側無法澆注混凝土時,采用M35水泥漿管壁外側補灌。

(4)樁頂預留鋼筋骨架以便施作聯系梁。

(5)成樁後及時進行無損檢測,确保鋼管樁整體受力是工程搶險的關鍵。

3.2.3 錨索及墊梁施工

(1)先做錨索抗拔力試驗。

(2)錨索長度共有28m至33m四種規格,錨固段要進入12m的中風化岩體。

(3)錨索孔成孔孔徑不得小于設計值的101%,孔深超鑽50cm。錨固段錨索剝離出裸線進行除油、除鏽和防腐處理。注入M35加早強劑砂漿務必連續不斷,并及時補漿。當砂漿強度達到80%和墊梁混凝土強度達到70%時即可張拉錨索,錨索張拉必須按照循環和對稱張拉進行。

(4)錨索墊梁在錨索施工完成後施作。錨索墊梁頂面與鋼管樁聯系梁頂面齊平。

3.2.4 擋牆施工

(1)擋牆應分段跳槽開挖澆築,每8至15m一個節段。

(2)牆身洩水孔要深入牆背後側10cm,進水口包裹防滲土工布。

(3)牆背自上而下回填粘土、砂礫石、混凝土止水帶、灰土。

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圖4 治理後的邊坡外貌圖 下載原圖

4 監測分析

K1920 390~ 580段搶險工程完成後,以地表位移和降雨量作為主要的監測變量,基于GPRS網絡,開展了滑坡遠程監測系統的總體設計(見圖5)。

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圖5 滑坡遠程監測系統結構設計 下載原圖

滑坡處治完成後,在現場安裝完成了監測設備。通過成都遠程監控中心服務器上的監測系統控制軟件,實時接收存儲了6處監測點(見圖6)的滑坡位移和降雨量監測數據。1#位移計、3#位移計和5#位移計的監測周期為2012年2月~2013年5月,2#位移計、4#位移計和6#位移計的監測周期為2012年6月~2013年5月。在監測周期内受到了2012年8月17~18日暴雨及4.20蘆山強烈地震影響。

根據監測信息的綜合分析和現場調查情況,在整個監測周期中,監測點位移的突變主要為人工擾動或施工作業影響所緻,在排除受擾動産生的位移突變外,各監測點位移還還受降雨作用、卸荷效應和地震的影響。僅有1#位移計附近雅安側護面牆受2012年8月17~18日暴雨影響,産生水毀災害。僅有5#位移監測點處坡頂略有裂縫産生,主要由于第四級邊坡坡面較陡,坡體有應力調整及卸荷效應,但裂縫沒有擴張。其餘監測點在監測周期内均無明顯的變形迹象,4.20蘆山強烈地震作用下坡體仍處于穩定狀态。經過近十年的運營觀測,綜合判斷,搶險處治方案一不僅工期短、施工快捷,能夠滿足快速形成支擋效果,并且已經受住強降雨、地震等不利工況的檢驗,工程處治效果已經顯現,坡體整體處于穩定狀态。

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圖6 遠程監控系統布置圖 下載原圖

5 經驗總結5.1 技術經驗

(1)方案選擇

在滑坡治理中首次采用了大直徑旋挖鋼管樁等新型支擋結構,同時這類旋挖鋼管樁較普通抗滑樁具有工期短、施工快捷,能夠滿足快速形成支擋效果的特點,因此是一種好的特别是針對營運高速公路治理滑坡險情的應急方案。

(2)監測技術

本項目使用的基于GPRS網絡的滑坡遠程監測系統,将經濟合理的監測方法與遠程傳輸技術相結合,具有遠程、實時、自動、無線的功能,相對傳統監測方法,具有監測效率高、适應惡劣氣候條件下的滑坡監測等優點,能夠捕捉地質災害發生前兆信息,迅速了解地質災害現場的動态監測結果,為運營單位提供高效的決策依據。

5.2 管理經驗5.2.1 和諧的“路群關系”

和諧有效的“路群關系”是提前獲知危險因素、成功避險的重要原因。項目業主将成雅高速公路的路面清潔、路産保護、及時報險、綠化養護等任務發包給專業公司,由專業公司招聘沿線村民為員工,增加了沿線村民家庭收入,提高了保潔質量和工作效率,密切了路群關系。為鼓勵沿線群衆積極參與路産設施看護,公司實行了高速公路設施損壞舉報獎勵辦法,建立了成雅高速公路沿線及相鄰路段信息互通機制。這一措施使公司及時從地方獲得各種信息,村民也得到相應的精神和物質獎勵。這次村民發現橋梁裂縫就立即報告,使項目公司及時掌握了險情,為搶險工作赢得了寶貴時間。

5.2.2 應急預案與應急決策

應急預案的制定原則是,以人為本,經濟合理,應急技術措施适宜,管控及時有效。該滑坡滑動變形征兆出現後,項目運營管理單位第一時間組織人員到現場核實,确認風險後立即聯系高速交警、交通執法、當地政府及時進行封道管控,車輛從前後相鄰互通收費站分流。從8月21日滑坡征兆出現到8月23日滑坡發生,前後不到兩天時間。若不能當機立斷實施交通管制,對于車流量、人流量巨大的國道主幹線來說,後果不堪設想。由于發現及時,處置得當,才使得該運營高速雖發生大型滑坡,卻沒傷亡1個人,成為災害避險的成功案例。

5.2.3 安全管理工作

當滑坡災害發生後,在後期的處治工作中應做好防疫防爆、夜間作業安全防護和緊急避險演練等工作。做好現場照明布置,配置對講機、反光背心及熒光棒等物品保證夜間作業。制定緊急避險方案,需要明确緊急避險的信号、路線、避險區域。臨時實行交通管制後,項目公司及時在各個收費站口設立繞行提示牌、變換車道、增設應急收費機、增調人員加班,有序引導車輛分流,通過媒體及時向社會通報險情及路況。當地政府也全力配合并調集各方力量、出動警力,在沿線各個交叉路口擺放指示牌,維持分流道路國道108的交通秩序。

5.2.4 信息暢通高效

高速公路的建設、經營、管理是支撐社會經濟發展和社會和諧的重要支點,高速公路管理者不能因為任何客觀、主觀原因影響交通的發展,影響交通的形象。保持信息傳遞渠道暢通,第一時間公開災害原因、搶險過程及重建措施,對内利于領導決策,為科學制定搶險方案奠定了基礎;對外安定了人心,避免了社會負面影響的發生。

5.2.5 多套搶險技術方案

在處理滑坡這類危害嚴重、情況複雜的滑坡災害時,現場指揮應當根據現場實際情況,充分估計各種不确定因素,盡可能制定多套搶險技術方案,防止單一方案受阻時延誤搶險時機。

6 結論

本文從技術、經濟、社會影響、管理等方面,确定以清方減載 大直徑旋挖鋼管樁 擋牆 拱形骨架護坡為主的方案,對營運中的G5京昆高速公路成雅段K1920 390~ 580段滑坡體進行了處治。并利用基于GPRS網絡的滑坡遠程監測系統,選取6處監測點對處治後的路段邊坡進行監測,得出本文所采用的滑坡處治方案具有快速且可靠的優點。最後從這次滑坡處治的過程中獲得了技術和管理上的經驗總結,對類似的營運高速公路發生滑坡後的快速處治具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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[2] 賴增成,徐淼,尚濤.土質高邊坡處治方案比選.公路交通科技(應用技術版),2014,10(8):108-110.

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