深路堑边坡开挖与支护施工探讨

张文昌

江西核工业建设有限公司

1 工程概况

1.1 工程简述

惠州四环南道路工程西坑东隧道口原为采石场区，位于惠州市河南岸马庄河—村罗洞坳，为8级深路堑边坡，每级边坡高度8m～10m不等，坡率为1：0.75～1：2不等。边坡施工范围外侧设置封闭式的浆砌片石坡顶截水沟，同时每级边坡坡脚设置2m宽度的浆砌片石排水沟。降水时，雨水通过平台排水沟与坡顶截水沟汇集道路排水系统。深路堑边坡在开挖后，坡面采用挂网锚杆工艺，喷混厚度为8mm，钢筋网片纵横向采用@20mm 的8mm钢筋；锚杆采用长度12m的，水平布设间距为3m，每级边坡纵向布设两道。

1.2 水文地质情况

（1）地形地貌。西坑隧道东入口为采石场，采石场充填量大，极不稳定。隧道入口区域边坡较陡，深路堑边坡底标高约65m，坡顶标高约135m。场地原有地形为侵蚀丘陵区，已发展为采石场。由于人工开挖，采石场地形起伏较大，相对高差约为70.3m。（2）边坡稳定性评价。根据钻探，本段开挖后，存在一层残余粉质粘土和全风化粉砂岩。岩石层在浸泡水中具有软化和崩解的特征。边坡开挖后，应力释放，容易沿岩体和结构面诱发滑坡。同时，降水、流水侵蚀和工程建设也是诱发滑坡的主要因素。

2 施工重难点

2.1 施工难度大，安全风险高

本路堑高边坡高差70.3m，坡度陡峭，岩层松散，施工过程中碎石土运输存在运输便道陡峭，车辆行驶运输风险大。

2.2 施 工质量隐患大

深路堑开挖后边坡高且陡，边坡支护完成后，汇水面积大，约5万平方米；同时惠州地区雨水较多，施工存在较大安全隐患，存在边坡滑坡的风险。

2.3 雨水季节地下水隐患大

深路堑边坡背部为茂盛的植被，且连通附近的山脉，隧道出口右侧存在一深水坑，蓄水量大，地下水丰富，雨水季节易引发地下水侵蚀边坡，造成已修建边坡坡面受地下水冲刷，影响边坡质量和稳定。

3 关键施工技术

3.1 分级开挖

（1）高边坡开挖采用“分段支护，竖向分段流水施工”的原则。根据土壤条件，采用挖机清理、自卸车转运、人工整形相结合的方法。运输通道与开挖面布置合理，使土壤运输、排水与开挖互不干扰，确保开挖顺利进行。（2）边坡开挖、分级转运。上部平台支护完成后，再进行下一平台的边坡施工。

3.2 分级倒土

开挖以特定的设计高度为平台，根据挖掘机操作过程的要求，进行阶梯式垂直倾斜开挖。每段采用分层开挖，每层开挖深度根据锚杆支护布置控制在3m，并往下一层分级排土。每级边坡开挖完成后，及时完成边坡支护。

图1 分级排土示意图

3.3 高边坡监控量测

（1）测量点及断面布置。①断面设定原则：a.地面沉降测量段的纵向距离按山坡30m的起止距离布置。b.测点水平布置在≥5.0m的坡外，每两级坡内埋设观测桩。②测量点布置与埋设：使用全站仪释放测量点，并参照水准点掩埋测量点。所有的基准点应与附近的高程相结合，以获得原始的高程。在测量点挖一个长100mm，宽400mm，深400mm的坑，然后埋在地面测量点（自制）。观测桩间距30m，测点填满混凝土。待混凝土固结后，方可使用精密水平仪观察沉降。地表沉降观测点布置如图2所示。

图2 地表沉降量观测点布置图

（2）量测方法。全站仪将相同的截面测量点布置在一条直线上，采用Soka B40水准测量地面沉降。

3.4 锚杆施工

（1）锚杆钻孔采用干式施工技术，禁止用水钻探。

（2）锚杆的孔直径是Φ130mm，锚孔定位的偏差不超过20mm，倾斜的宽容±1.0°，和锚长度的偏差不超过30mm。

（3）锚杆采用HRB400 钢筋制成，每3m 配一根钢筋，锚杆居中，保证孔内保护层厚度不小于40mm。位于腐蚀性岩土中的锚杆应按设计要求进行特殊处理，锚杆的两端应牢固地焊接在钢筋和网格钢筋上，焊接必须符合规范，防护钢筋厚度不小于30mm。

（4）钻孔完成后，将完成的锚杆放入孔内。放置锚杆时，应防止锚杆体扭曲。注浆管应与锚杆一起放入孔内，管端应远离孔底，它是300mm～500mm。将锚杆和注浆管插入孔内后灌浆，注浆一次完成，注浆压力0.5MPa～1.5MPa，确保注浆充分。

（5）锚喷材料为纯水泥浆，强度不小于30MPa。水泥为P.O42.5R，水灰比为0.38°～0.45°在施工过程中，可以根据需要添加加速器。水灰比通过配合比试验确定。

（6）注浆时，应在浇注时拔出注浆管。需要注意的是，注浆口应始终位于浆体表面以下。在注浆的过程中，当浆体溢出孔口时，应随时移动注浆管并拔出。

（7）锚杆施工前，应在现场选择具有代表性的岩层进行锚杆拉拔试验，确定锚杆与地面的粘结强度，并检查锚杆的施工参数。

4 施工过程中存在的问题及应对措施

4.1 边坡钻孔出现塌孔

（1）问题详述。由于本工程存在大量的碎石土，且部分粒径较大，顶部6～7级边坡在钻孔过程中，按设计标高未能全部将碎石土清除，导致钻孔过程中出现塌孔卡钻现象。（2）应对措施。本项目综合项目成本和现场实际情况，采用套用套管的方式钻孔，增加了施工成本，确保了工程施工质量。

4.2 雨水从水沟中渗入坡面

（1）问题详述。产生这种现象的主要原因是：①本项目排水沟和截水沟均采用浆砌片石结构，施工过程中片石间填塞的砂浆饱和度不足，雨水从缝隙中渗入；②部分采用机制砂，导致砂浆粘性不足，雨水从孔隙中渗入坡面；③坡面喷混与排水沟之间没有紧密衔接，导致雨水从接缝处渗入坡面。

（2）应对措施。针对上述问题，一方面严格控制细砂原材料质量，严禁使用机制砂，应采用河沙，同时加强现场浆砌片石质量管控，对已成型的排水沟表面，再铺设一层3cm厚度以上的水泥砂浆，并形成排水坡度，确保浆砌片石表面无缝隙、无接缝，保证雨水季节能够顺利排水。

4.3 设计开挖面仍存在松散碎石土

（1）问题详述。本工程原为采石场，现有大量的碎石土，面积大且覆盖厚度不均匀，原始地形地貌资料缺失，地勘资料未能准确体现实际情况，以致按设计标高开挖后坡面仍在碎石层。

（2）应对措施。因覆盖碎石土厚度和范围的隐蔽性，施工前无法获取准备资料，经与设计沟通，效果不佳，仍继续采用原设计方案。对出现此类问题，一方面积极与设计沟通，另一方面，采用套管工艺确保成孔质量，必要时延长钻孔深度，确保锚杆锚入岩层有足够的深度，同时加强坡顶雨水引排，避免坡顶存在碎石土外露的现状，确保雨水季节所有地表水能够沿排水系统引流。

4.4 坡面成型后仍暗藏地下水通道

（1）问题详述。边坡修筑完成后，在雨水季节期间，因坡面面积大，汇水量大，经发现存在坡底和分级平台顶面涌水的现状。主要原因是平台水沟或边坡背部地表水通过岩层孔隙渗入。（2）应对措施。一是通过涌水口，采取敲击的方式，沿着涌水暗道，排查出雨水渗入口；二是在坡顶加设止水帷幕，避免山坡背部雨水通过岩层孔隙渗入边坡，影响边坡的稳定。

5 结论

通过对惠州四环南道路工程西坑东隧道口路堑高边坡施工技术的研究，分析了施工的重难点及关键技术，同时对路堑边坡施工过程中存在的问题产生的原因进行分析，并提出了解决措施，对我国同类型高边坡施工有一定的参考与指导意义。