國道108線k15760k75980段路邊坡堤穩(wěn)定性

1、15 50，粒徑國道 108 線 k15+760k15+980 段路堤邊坡穩(wěn)定性研究及處治效果監(jiān)測(cè)馮學(xué)鋼王學(xué)武（ 四川省交通廳公路水運(yùn)質(zhì)量監(jiān)督站成都610041）摘 要： 通過對(duì)國道 108 線廣南段 k15+760k15+980 段高路堤邊坡穩(wěn)定性的分析與計(jì)算， 分析了路堤產(chǎn)生變形的原因，并提出了相應(yīng)的處治加固措施，同時(shí)進(jìn)行了包括表面位移監(jiān)測(cè)、路面沉降監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)，總結(jié)了邊坡不穩(wěn)定情況下路堤表面位移及路堤沉降變形的規(guī)律，從而掌握了路堤的變形動(dòng)態(tài)，控制了處治施工活動(dòng)帶來的超量位移，進(jìn)而確保了路堤及邊坡的穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：路堤穩(wěn)定性加固處治位移監(jiān)測(cè)沉降監(jiān)測(cè)工程概況國道 108 線廣南段k15+760k

2、15+980 段為土工格柵高路堤，路堤頂寬26.6m, 底部寬約 58m，邊坡坡比為1： 0.5，最大填筑高度約30m，路堤兩側(cè)距頂部約9.0m 處各設(shè)有寬1.2m 的平臺(tái)。該路堤采用碎塊石土分層填筑。填筑間距：路堤下部18m 為 0.4m ，路堤上部12m 為 0.6m ，層間鋪設(shè)土工:塊碎石土粉質(zhì)粘土格柵。路堤填料取自就近開挖段棄方。據(jù)鉆孔揭露，填料主要由泥質(zhì)砂巖、砂巖、紫紅色泥巖的塊碎石組成，強(qiáng)風(fēng)化中風(fēng)化，碎塊石含量215cm，結(jié)構(gòu)較松散。 路堤填方中含少量粉質(zhì)泥巖和粘土，微濕或稍濕；局部見砂卵石?；靥钔脸蕢K石、弱風(fēng)化泥巖層碎石和碎屑狀，填筑碾壓欠密實(shí)，土體孔隙多，施工中竄風(fēng)、漏漿較為普

3、遍。路堤底部有一層粉紅色粉質(zhì)圖 1 k15+760+980 路堤填筑情況示意圖粘土，可塑狀，含碎石，厚0.8m3.0m ，含水豐富，鉆孔縮徑現(xiàn)象嚴(yán)重；粉質(zhì)粘土層下部為弱風(fēng)化泥巖層。路堤填筑情況見圖1。該路堤于 1998 年初開始施工， 1999 年 6 月填筑基本結(jié)束，2000 年 3 月開始進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工， 2000年 5 月基層鋪筑完畢，同年 7 月發(fā)現(xiàn)基層產(chǎn)生縱向裂縫(圖 2)。探坑斷面證實(shí)，裂縫上寬下窄，深約1.2m；2000 年8 月，路堤中央分隔帶發(fā)現(xiàn)裂縫；8 9 月，路堤原有裂縫的寬度有所增加，并有新生裂縫出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了公路的施工和將來的營運(yùn)，為保證公路的安全施工和正常營運(yùn)

4、，本文對(duì)該段路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，并提出合理的加固處治方案，最后，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，加固處治效果良好。+830+850+87 0+890+910+930+950+830+8 50+87 0+890+ 910+930+ 950圖 例L1左路幅裂縫編號(hào)R1右路幅裂縫編號(hào)裂縫寬（ mm)圖 2 國道 108 線 K15+760+980 段裂縫平面圖邊坡穩(wěn)定性分析與計(jì)算上述裂縫發(fā)展初期，無論是裂縫長度、寬度還是裂縫發(fā)育深度均較小，長度僅數(shù)米，寬度不足5mm ，深度未超過最頂層的土工格柵。加之位置處于路沿附近，故據(jù)此初步推斷系不均勻沉降引起的表部土體變形破壞。這種情況下，隨著時(shí)間的推移，路基土

5、體沉降將趨于穩(wěn)定，表部或局部裂縫將不再加劇。然而，隨著裂縫數(shù)量和規(guī)模的不斷增大，尤其是路堤中央分隔帶出現(xiàn)縱張裂縫且迅速擴(kuò)展，表明已不是路堤表部或局部變形破壞，而是該路堤整體穩(wěn)定狀況欠佳所引起的整體變形。為1此對(duì)該段路堤邊坡的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。2.1計(jì)算斷面與計(jì)算參數(shù)為對(duì)本段路堤邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，本次計(jì)算選用k15+800 樁號(hào)斷面為計(jì)算斷面，該斷面路堤填料主要由泥質(zhì)砂巖、砂巖、紫紅色泥巖的塊碎石組成。路堤底面以下為粉質(zhì)粘土，其下為強(qiáng)風(fēng)化的泥巖層和弱風(fēng)華的泥巖層，弱風(fēng)化泥巖層以下為泥巖，由于強(qiáng)、弱風(fēng)化層厚度都較薄，因此將其和泥巖一起按穩(wěn)固基床處理，在計(jì)算中各層土層主要物理力學(xué)參數(shù)結(jié)合室內(nèi)試

6、驗(yàn)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)綜合取值，如下表1 所示：表 1填土材料主要物理力學(xué)性質(zhì)土層參數(shù)容重 （kn/m 3）內(nèi)聚力 C(kpa)內(nèi)摩擦角 ( )塊碎石19045粉質(zhì)粘土191025基巖2.2計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果對(duì)于該段路堤邊坡穩(wěn)定性計(jì)算是采用目前國際上較為權(quán)威的巖土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算軟件Geo-Slope, 該軟件可自動(dòng)搜索路堤邊坡最危險(xiǎn)滑面，并運(yùn)用Morgenstern price法、 Spencer 法、Janbu 法三種方法計(jì)算其穩(wěn)定性。本次計(jì)算中，對(duì)潛在滑面的搜索主要考慮了兩種情況，即路堤邊坡向左滑動(dòng)和向右滑動(dòng)兩種情況( 圖 3、 4) 。經(jīng)過計(jì)算兩種情況下穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見下表2。圖 3 路堤邊坡

7、穩(wěn)定性計(jì)算示意圖（左滑動(dòng)）圖 4 路堤邊坡穩(wěn)定性計(jì)算示意圖（右滑動(dòng)）表 2K15 800 路堤邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果方法Morgenstern price 法Spencer 法Janbu 法結(jié)果 10.8690.8690.897結(jié)果 20.9210.9181.025根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范第“33 6”條規(guī)定 :路堤穩(wěn)定系數(shù)不得小于1.25。顯然 ,該段路堤高邊坡不滿足其穩(wěn)定性驗(yàn)算 , 必須采取補(bǔ)強(qiáng)加固等工程措施處理 , 以滿足其穩(wěn)定性驗(yàn)算要求為原則。加固處治設(shè)計(jì)為保證該段路堤施工及運(yùn)營安全，初期對(duì)該段路堤采用壓力灌漿進(jìn)行處治，實(shí)施過程中漿液竄冒、邊坡位移、路面裂縫加寬等現(xiàn)象較為普遍，難以達(dá)到預(yù)期的處

8、治加固效果。為此，根據(jù)路堤的變形情況， 2001 年 3 月 9 月，對(duì)路堤平臺(tái)下部邊坡采用土釘加預(yù)應(yīng)力錨索框架梁進(jìn)行了加固，其中土釘分A、 B 兩種類型，預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段進(jìn)入弱風(fēng)化泥巖層中的長度為8m，施工過程中根據(jù)地質(zhì)情況的變化調(diào)整自由段的長度；土釘與水平面的夾角為10，土釘?shù)拈L度如圖5 標(biāo)注，錨索與水平面的夾角為35，錨索的長度自由段長度錨固段長度；錨索的設(shè)置從距離路堤30m低處，向上 6m開始布設(shè)第一排，然后依次布設(shè)各排，框架梁的坡面間距為4m，土釘各排的坡面間距為3m；2002 年 2 月 6 月，又對(duì)路堤平臺(tái)下部邊坡采用對(duì)穿錨索框架梁進(jìn)行加固，施工中，在對(duì)穿預(yù)應(yīng)力錨索框架梁上預(yù)留

9、壓力灌漿孔，其壓力灌漿在預(yù)應(yīng)力張拉完成以后進(jìn)行，采用M15砂漿灌注；至20022年 7 月完成了平臺(tái)上部的護(hù)坡砌石，處治工程到此告一段落。路堤變形監(jiān)測(cè):土型 土 訂5B型 土訂:.訂A型土B 型 土對(duì)該段路堤的加固處治開始以后， 按要求實(shí)施了對(duì)路堤變形的全程監(jiān)測(cè)， 包括表面位移監(jiān)測(cè)、路面沉降監(jiān)測(cè)、路面裂縫監(jiān)測(cè)和預(yù)應(yīng)力錨索荷載監(jiān)測(cè)等，以掌握路堤的變形動(dòng)態(tài)，控制處治施工活動(dòng)帶來的超量位移，確保路堤的穩(wěn)定。圖 5 k15+880 路基加固處治設(shè)計(jì)4.1平面位移監(jiān)測(cè)工作布置為合理有效地觀測(cè)整段路堤的變形情況，本次先后對(duì)該段共布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)14 組，左邊坡5 組，右邊破 6 組，公路路面上隔離帶左側(cè)2 組，

10、右側(cè)一組，每組點(diǎn)沿路面方向間隔20 米，詳見圖6，其中圖中 A 、 B 點(diǎn)等為測(cè)站點(diǎn)。 830 850 8708909109309502公路截面圖公路平面圖L1L2L3L4L5L6L75.0 4.59.5左 D EF右左CGD路 中 線BHER17R16R15R14R13R12R11R10R9AILJFR18R1R2R3R4R5R6R7R8M2k+950+770N 770800 830 850 870890910930 950右圖 6平面位移觀測(cè)點(diǎn)布置圖圖 7 路面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖4.2路面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)路面沉降情況，在路段內(nèi)縱向布置3 排沉降觀測(cè)點(diǎn)，其中左幅1 排，右路幅2 排，沉降監(jiān)

11、測(cè)點(diǎn)分布情況見圖7，圖中 R 或 Lxx 為觀測(cè)點(diǎn)號(hào)。4.3平面位移監(jiān)測(cè)成果分析路堤平面位移監(jiān)測(cè)自 2000 年 11 月 25 日開始一直持續(xù)到現(xiàn)在仍在進(jìn)行，在開始監(jiān)測(cè)后，自路面平臺(tái)上邊坡平臺(tái)下邊坡，隨著觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)工作的完成一次開展監(jiān)測(cè)。將觀測(cè)點(diǎn)平面位移的增量值以月為時(shí)間單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到觀測(cè)點(diǎn)的平面位移月變化率，同時(shí)在位移時(shí)間關(guān)系圖上的連線即為觀測(cè)點(diǎn)的平面位移月圖，如圖 8 為 K15 870 截面觀測(cè)點(diǎn)月程圖。通過對(duì)觀測(cè)點(diǎn)平面位移月變化率統(tǒng)計(jì)表和平面位移月程圖的分析，并結(jié)合監(jiān)測(cè)期的工程活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)路堤的平面位移增量與路堤填方高度呈正比；施工期內(nèi)的平面位移增量加大以及工程活動(dòng)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的平面

12、位移有較大影響；工程措施的實(shí)施，減低了測(cè)點(diǎn)平面位移的變化率；測(cè)點(diǎn)的平面位移與路堤沉降密切相關(guān)。4.4路面沉降監(jiān)測(cè)成果分析該路堤的沉降監(jiān)測(cè)始于2001 年 6 月，一直延續(xù)到現(xiàn)在仍在進(jìn)行。沉降監(jiān)測(cè)頻率為每七天一次，截止 2002 年 7 月已連續(xù)監(jiān)測(cè)58 次。根據(jù)路堤填筑情況，沉降監(jiān)測(cè)在k15+770+950 段內(nèi)共布置3 排計(jì) 25 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，其沉降累計(jì)值按觀測(cè)點(diǎn)所在位置排列情況如表所示，根據(jù)監(jiān)測(cè)資料繪制了本路堤k15+830+930段的等沉降曲線圖 （圖 9）。圖中 R 或 Lxx 為觀測(cè)點(diǎn)號(hào)， 點(diǎn)前數(shù)字為沉降量，單位為 mm，截止時(shí)間為 2002 年 7 月。從圖 9 可看出，路堤沉降

13、主要集中在K15 850 910 段內(nèi)，沉降量在 91.5mm 157.5mm ，另外從表 3 可看出，路面沉降與填方高度大致成正比關(guān)系，路堤中部填方高度大，其沉降觀測(cè)圖 8 k15+870 截面觀測(cè)點(diǎn)月程圖3點(diǎn)的下沉量也大，而由 K15+850+910 向南北兩頭延長，隨著填方高度的由大到小，路面沉降觀測(cè)點(diǎn)的下沉量也由大到小。k15+930k15+830圖 9 國道 108 線 K15 830 930 等沉降曲線圖表 3路面沉降與填方高度關(guān)系表樁號(hào) 770 800830850870890910930950平均沉降量29.440.666.899.8127.7124.6104.170.542.7mm）填方高度（ m）8.62225 3018 5經(jīng)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，隨著路堤加固工程措施的不斷實(shí)施，路堤平面位移變形逐漸被約束；路面沉降顯著衰減并由不規(guī)則沉降轉(zhuǎn)變?yōu)檎w性、均勻性沉降；路面裂縫未有新的發(fā)展?？傮w而言，