超高填方路基反压治理大型滑坡的施工工法.docx

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1、超高填方路基反压治理大型滑坡的施工工法1 .前言中铁七局集团武汉工程有限公司承建宜巴高速公路第25标段，标段全长5.46km,包含周家坪大桥、罗家屋大桥、巴东互通、老屋包高填路基、汪家屋高填路基、雷家坡隧道、大土坪大桥、巴东服务区及锅铲湾大桥，其中老屋包高填路基为治理老屋包滑坡及满足高速公路通行的两用施工工程。老屋包滑坡位于湖北省巴东县溪丘湾镇将军岭村一组境内，滑坡周边有周家坪村庄，可通过高速公路施工便道抵达，交通较为便利。原设计老屋包大桥为一座分离式桥梁，穿过老屋包滑坡中前缘，其中左幅的712号墩和右幅的6-10号墩落在滑坡体上，桥面各宽12m0老屋包坡体于2011年1月开始出现变形，201

2、2年9月制定了滑坡一期处治方案，由于对滑坡边界划分的错误认识，清除了滑坡中前缘的堆积物，消减了滑坡前缘的荷载，且由深层观测孔的监测数据来看，滑坡后缘裂缝和滑坡中部原老屋包滑坡排水沟上的裂缝呈持续加宽的趋势，原有桥墩也出现裂缝，表明滑坡正发生破坏，需要对滑坡重新采取治理措施。2013年3月6日至7日建设单位组织召开了老屋包滑坡体二期处治方案审查会，业主、设计、监控、监理、施工等单位领导及岩土方面专家共计40余人参加了会议。根据老屋包滑坡地形特点、宜巴高速公路路线及滑坡稳定性等因素，最终设计采用填方路基对滑坡进行回填反压治理，一定高度和延伸长度的填方可保证滑坡稳定性满足要求，在回填的基础上设计高速

3、公路路基，满足宜巴高速路线要求。本工法主要研究超高填方路基反压治理老屋包滑坡及超高填方路基的施工和控制关键技术，分别采用地质分析、理论分析、数值模拟仿真、现场试验、室内试验以及施工实践与监测相结合等技术手段完成了课题研究目标，不仅指导了该工程的施工，而且为在类似地质和工程条件下的滑坡治理及超高填方路基施工技术积累了丰富的工程经验，具有较高的应用和推广价值。2 .工法特点2.1 老屋包滑坡滑坡为堆积体巨型滑坡，堆积体物质组成主要为粉质粘土夹碎石土、块石土及砾石土等，成分复杂，且滑坡体方量较大；滑坡滑动方式为推移式和牵引式复合模式，滑动变形位移明显，后缘出现拉裂缝。为保证老屋包滑坡中前缘通过的宜巴

4、高速公路的安全，采用了超高填方路基反压方案治理滑坡；既保障了滑坡的稳定和安全，又解决了宜巴高速公路顺利通过的问题，此为本课题的一大特色之处。2.2 采用F1ac3D软件，对不同形式的填方路基体反压治理前后的老屋包滑坡进行数值模拟计算理论分析，对其进行稳定性评价，以分析滑坡的稳定性变化规律，模拟过程中考虑不同的路基荷载和堆积位置对滑坡稳定性的影响，最终确定满足滑坡稳定性要求的填方路基高度和位置。在对滑坡进行稳定性计算时，考虑了路基不同的断面型式、填方荷载及填方高度，最终达到最优的状态，在同类工程中考虑问题更为全面。2.3 在考虑地形条件的情况下，该填方路基高达119m,在国内外同类路基工程中来说

5、均属最高高差，而填方路基的施工研究为本课题的难点和重点。2.4 采用ANSYS/1S-DYNA有限元数值仿真模拟的手段，研究施工过程、施工工艺、地基参数及填筑方案对超高填方路基稳定性及沉降的影响，与现场试验相结合，研究并标定了巴东组土石混填超高填方路基强夯和振动碾压施工工艺参数，为指导路基施工提供可靠的理论依据。2.5 选用巴东组土石混合填料在119m的超高填方路基上，采用振动碾压、强夯及冲击碾压相结合的施工工艺组合成功控制填方体的工程质量。2.6 采用超高填方路基的不等时距原始差分NDGM(1,1)模型对其长期沉降进行预测，并与沉降监测数据对比分析，指出路基沉降的规律。3 .适用范围本工法适

6、用于巴东组软质岩广泛分布区的巴东、巫山、奉节等地区的滑坡治理及超高填方路基施工施工。4 .工艺原理首先根据滑坡变形特点及形成机理分析，确定坡脚反压的滑坡治理方法，采用F1AC3D软件分析研究滑坡在不同路基型式及路基高度的工况下的稳定性，并最终确定反压超高路基体的型式。其次，通过对路基填料性质及施工工艺的研究，借助ANSYS/1S-DYNA有限元数值仿真模拟的手段，研究施工过程、施工工艺、地基参数及填筑方案对超高填方路基稳定性及沉降的影响，与现场试验相结合，研究并标定巴东组土石混填超高填方路基强夯和振动碾压施工工艺参数。最后，采用超高填方路基的不等时距原始差分NDGM（1,1）模型对其长期沉降进

7、行预测，并与沉降监测数据对比分析，指出路基沉降的规律，并最终指导施工及路基的长期维护。5 .施工工艺流程及操作要点5.1.1 施工工艺流程老屋包高填方工程另一制约进度因素在于填方段地形陡，坡度大，施工场地相对较小（前期基底位置只有约80m,横向宽度150m；整个填方段最大纵向长度约400m,横向宽度IOOn1）,不便于大群体机械设备展开。而按照现场满负荷运转，填方区现场主要施工设备达到30多台（同时在填方区出现的设备有汽车10台、强夯机6台、压路机4台、冲击式压路机1台、平地机2台、推土机5台、装载机2台、挖掘机2台）。为了保证工作面上机械设备能够全部展开，整个填方区展开两个工作面同步施工，如

8、图5.1-1、5.1-2、5.1-3,路基填筑施工工艺流程见图5.1-4o里理处冲沟内的便道进场填筑一区：填料由制侦筑二区：填料由小里程处冲沟内的便道进场图5.1-1工作面同步施工图5.1-2工作面同步施工工作面同步施工图5.1-3路堤检验路堤成型图5.1-4路基填筑施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1 施工工艺参数通过2013年4月底大规模路堤填筑前进行的土石混填路堤试验段以及第五章施工工艺的数值分析，确定了分层碾压试验段、强夯、冲击碾压检测数据等的一系列分析科学合理的工艺参数：(1)分层碾压工艺：松铺厚度50cm,松铺系数1.12；压路机选用22t的重型振动压路机，碾压行驶速度为3Kmh

9、,碾压遍数为7遍(静压1遍、弱振1遍、强振4遍、静压收光1遍)，满足最后两遍强振沉降差平均值小于5mm,标准差小于3mm,施工期间以工艺法控制为主。(2)强夯工艺：在施工时，根据设计要求及试验段的夯实效果调整夯击能量为1500KN.mo夯点5.75m5.75m呈梅花形布置。根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定为主夯7击，复夯7击，满夯3击(必须满足最后两击的平均夯沉量不大于50mm),夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。表5.1强夯施工工艺参数夯锤重夯击次数提锤高度夯击能16.8主副夯单点79.11500主副夯点完成后进行全幅满夯，满夯后锤印搭接上一锤印14o(3

10、)冲击碾压工艺：采用30KJ的冲击式压路机增强补压，速度控制在12kmh,每层碾压次数确定为20遍。(4)高强钢丝格栅铺设为保证路基稳定性，避免不均匀沉降，填方路基设置若干层高强钢丝格栅(距离路基设计标高12.8m以上的路基每隔3m设置一层，距离路基设计标高12.8m以下的路基每隔IOm设置一层)，每层钢丝格栅由上中下三道组成，高强钢丝格栅要求：抗拉强度80KNm,接点抗剪力1500N,钢丝直径2.5mm,延伸率4%,网孔尺寸IOOXIOOmm。钢丝格栅纵向搭接宽度15m,横向搭接宽度05m,同向搭接接头错开连接，同向搭接接头错开连接，连接处每米需用扎丝绑接。现场高强钢丝格栅铺设照片如图5.3

11、。现场高强钢丝格栅铺设图5.3(5)碾压质量检测本工程为土石混填路堤，大规模填筑期间，项目部一方面及时进行填料土工试验，另一方面填土压实质量以试验段确定的施工工艺，以工艺法控制为主，辅以沉降观测法，二者结合，现场确认填筑合格后方允许下层填筑，保证了层层填筑到位。现场检测路基压实质量照片见图521-1、图521-2。现场路基压实质量检测图5.4填筑过程现场路基变形监测图5.4(6)路基变形监测项目部严格按照高填方路堤观测布置设计图，分别在不同的典型位置布设了8个沉降观测点及9个位移观测点，同时在老屋包滑坡体中后缘布置了9个山体位移观测点。从路堤填筑开始一直坚持实行动态监控，定期分析观测数据，现场

12、监测如图5.4。5.2.2 操作要点根据课题所拟定的关键技术问题和研究内容，本课题主要通过以下工艺流程来实现：(1)文献收集及相关工程资料调研。收集国内外关于滑坡反压治理技术及高填方路基填筑施工技术的相关研究资料；对老屋包滑坡相邻区域及相似工程条件的滑坡进行调研和资料收集；收集老屋包滑坡的地质资料、工程勘察资料、水文地质资料等已有基础研究资料，为老屋包滑坡形成机理分析提供依据。（2）勘探取样和室内试验。对老屋包滑坡区内各地层进行取样，特别是滑床及滑面内及路基地基内岩土体；其次对填筑完成的路基本身进行取样。将现场取得的岩土样进行室内试验，研究岩土体的矿物化学成分、密度、含水率、强度、压缩性等性质

13、和指标，为滑坡的稳定性评价及高填方路基的稳定性和沉降分析和预测提供依据，特别是为数值模拟分析提供必要的指标参数。（3）老屋包滑坡形成机理研究。根据现场勘查结果，从滑坡体上岩土体分布、接触特征及变形迹象确定滑坡的滑面，并结合地形地貌条件圈定滑坡的分布界限，最后在分析滑坡水文地质条件的基础上，通过类比相似地层的其他滑坡发生发展规律来分析老屋包滑坡的形成机理。（4）确定滑坡的治理方法及超高填方路基施工方案研究。根据滑坡变形特点及形成机理分析，确定滑坡的治理方法；其次结合滑坡的稳定性计算分析，研究和确定路基的堆积荷载及断面型式等，并通过对路基填料性质及施工工艺的研究，分析路基的填筑施工方案，并确定各施

14、工工艺的关键参数。（5）超高填方路基施工过程对其稳定性及沉降的影响分析研究。采用ANSYS有限元分析软件，对不同施工工艺的参数对路基沉降的影响进行三维仿真模拟分析；对施工过程、地基参数、填料参数及填筑方案对路基沉降的三维仿真模拟分析。(6)超高填方路基的长期沉降分析和预测。该研究只针对超高填方路基本身，为较为独立的内容；根据路基断面型式及填料性质概化路基地质模型，并结合路基工后设置的深孔位移监测、地表沉降变形监测和地下水位监测，采用灰色理论数学模型对填筑完成后的超高填方路基的长期沉降进行预测分析，并与沉降监测数据相互对比，指出路基沉降的规律。(7)由上述超高填方路基施工过程对其稳定性及沉降的影

15、响分析研究，通过分析高填路基基底处理、分层碾压控制、强夯补强措施、冲击碾压补强措施、高强钢丝格栅等组合施工措施的施工工艺及施工特点，并结合超高填方路基施工效果及工后沉降变形观测，最终总结出相关的建议。6 .材料与设备6.1 主要材料主要材料见表6.10表6.1主要材料需用表工程名工程项目单数量备注称借土石填方位万198从马家坡取土场土石方工程高强钢丝格H12651094.栅基地碎石垫H135029512.4软基抛片挤淤处层6.2设备设备见表6.Io表6.2主要施工机械、机具表月。设备名称单数量备注1推土机台52挖掘机台143压路机台44强夯机台65冲击式压路机台16啄木鸟（挖掘机）台2专职破碎岩石7装载机台48自卸汽车台55每台汽车保证每天运土9平地机台21洒水车台31潜孔钻机台21油罐车台1合计台1017 .质量控制7.1 质量控制本工法施工质量依据老屋包边坡勘察报告、老屋包滑坡处治桥改路设计报告、