浅析全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑施工技术

浅析全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑施工技术

杜铁峰

（中铁十二局集团第一工程有限公司陕西西安710038）

【摘要】全风化泥质粉砂岩膨胀土具有显著湿胀干缩性质，黏土矿物吸水膨胀，失水收缩，导致其内部构架产生变形,开挖的高大边坡易造成塌方,施工难度巨大,本文详细的从全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑分级开挖；分级边坡防护加固、临时支护、支档结构施工技术做了总结，对同类工程施工具有广泛的推广价值和借鉴意义。

【关键词】全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑；分级开挖；边坡防护；临时支护；支挡结构

【中图分类号】U415【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）06-0071-03

1.工程概况

新建成都至蒲江客运专线位于四川省成都市境内，设计时速200公里/小时，线路全长98.678公里。DK93+200～DK93+802段深路堑全长602米，最大挖深42米，共七级边坡。全风化泥质粉砂岩膨胀土铁路客专深路堑，有效工期十分短暂，施工难度巨大。

2.全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑施工技术

2.1全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑分级开挖技术

2.1.1全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑开挖水文地质情况研究分析

根据取样室内试验统计结果分析，本段土层岩质软，失水易干裂，中间夹薄层状泥岩，易风化剥落，具有膨胀性，遇水易软化、崩解，失水收缩、开裂，岩石裂隙发育，RQD值极低，泥质粉砂岩夹泥岩全风化自由膨胀率达61%，强风化自由膨胀率达31%。研究与分析该类膨胀土的边坡稳定特性，对确定有效的边坡开挖长度及临时支护处理措施尤为重要。开挖的高大边坡易坍塌。

表水主要为鱼塘水、水渠水为主，地下水主要为第四系孔隙水，基岩裂隙水，地下水对混凝土结构具有酸性侵蚀性。因此，边坡防护混凝土应进行混凝土防侵蚀处理。防侵蚀C30混凝土配合比为水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料（5～16mm）：粗骨料（16～31.5）：水：外加剂=1:0.43:2.81:1.68:2.52:0.0143:0.57。

2.1.2全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑高边坡路堑分级开挖

土质路堑开挖前，首先进行排水设施施工。截水沟的施工与开挖紧密衔接，开挖一段，防护一段。路堑开挖采用挖掘机自上而下、分层进行，保持开挖层面不被水浸泡。

遇到雨季施工，采用彩条布全覆盖防渗处理，开挖过程中经常检查边坡位置，当路堑边坡高度小于极限高度时，按一般路堑防护，路堑坡度放缓一级，同时坡面采用系统锚杆等加固防护。

地形平缓的浅路堑采取全断面纵向开挖方法；当路堑长度较短，挖深较大时，采取横向分台阶开挖方法；路堑较长且深度较大时，采取纵向分层分台阶开挖方法；当地形起伏，且路堑长度大、开挖深，采取纵横向分台阶结合的开挖方法。

路堑开挖采用挖掘机自上而下、分层进行，纵向开挖坡度不小于4%，在每一开挖层路基两侧设临时排水沟，以便及时将路堑开挖中的渗水和雨水排出开挖面，保持开挖层面不被水浸泡。

边坡防护、边坡平台及其上截水沟的施工与开挖紧密衔接，开挖一段，防护一段。

2.2全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑边坡防护加固技术

深路堑边坡采用锚杆框架梁防护，采用菱形布置，纵梁与水平方向夹角45°，锚杆采用Φ32HRB400螺纹钢制作，长度L=10m，锚杆体与水平面20°～25°，锚杆配合框架梁使用，锚头采用弯钩与框架梁主筋焊接或绑扎牢固，支架与锚杆采用焊接连接，锚杆锚孔直径110mm，注浆材料采用水泥砂浆或水泥浆，锚杆框架梁横断面图见图1。

图2锚杆结构详图

注浆压力不小于0.2MPa，框架梁节点间距D=3m，截面尺寸为0.35m×0.35m，埋深0.25m，坡面采用回填客土后植草种灌木防护。

2.3全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑边坡雨季施工临时支护技术

DK93+200～DK93+802段深路堑位于四川省成都市雅安地区，全年雨日多、晴天少，年总雨量在1000～1750毫米之间，素有“天漏”、“雨城”之称。结合以上施工期间的气候特点，不得不做好雨季施工的准备。

全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑开挖边坡成形经检验合格后进行边坡临时支护，按照制定的施工方案进行挂网喷锚的措施。合理优化施工工艺，边坡支护与开挖平行作业，开挖出一层支护一层，避免高空作业搭设脚手架。施工过程中严格按照设计进行，主要控制项目：锚杆数量、位置、长度、注浆饱满度、砂浆强度、喷射砼厚度和强度，支护完成后按照规范要求进行养生。

喷锚挂网支护的施工程序是：搭设脚手-整修边坡-制作安装设施排水孔-第一次喷射混凝土-锚杆钻孔、注浆-钢筋网制作-挂网-第二次喷射混凝土-养生-拆除脚手架。

2.4全风化泥质粉砂岩膨胀土深路堑支挡结构施工技术

2.4.1抗滑桩

根据边坡及抗滑桩背后围岩应力感应器测得的数据，抗滑桩(锚固桩)是承受侧向荷载的柱形支撑构件。抗滑桩工作原理见图3。

图3抗滑桩工作原理

抗滑桩的间距一般采用6～10m，当抗滑桩集中布置成2～3排排桩或排架时，排间距可采用桩截面宽度的2～3倍。桩的锚固深度是抗滑桩发挥作用的关键因素。桩的锚固深度原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向容许抗压强度、桩基底的容许承载力来确定。根据经验，对于土层或软质岩层，锚固深度取1/3～1/2桩长比较合适，对于完整、较坚硬的岩层可取1/4桩长。

2.4.2锚杆和锚索

在软质岩高边坡地段，分级开挖，分级采用预应力锚杆(萦)梁加固的新型结构，每开挖一级边坡后先施工该级边坡的预应力锚杆(索)，然后再施工钢筋混凝土地梁，待该级边坡预应力锚杆(索)在地梁上张拉后，再挖下一级边坡，锚杆(索)直接锚于滑动面以下的稳定地层中，能有效地阻止滑坡的移动。钢筋混凝土格架式锚杆支护见图4。

图5格构加固示意

格构加固技术是利用浆砌块石、现浇混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。

2.4.4喷锚网支护

混凝土喷锚支护的施工工序是:搭设脚手架→整修边坡→钻孔注浆(安装锚杆)→钢筋网制作、挂网→喷射混凝土→喷水养护。喷锚网支护通过混凝土、钢筋网和锚杆共同作用形成复合体，可提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边坡的整体稳定性和承载能力。

2.4.5注浆加固

注浆加固技术是一项实用性很强、应用范围很广的工程技术，它是用液压、气压或电化学的的方法，将能与岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙中，使破碎、松散的岩土体固结成强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善岩土体物理力学性质的目的。

3.结语

该技术在新建成都至蒲江铁路DK93+200～DK93+802段深路堑施工实践中，不仅缩短工期，保证质量安全，为类似工程施工积累丰富的施工实践经验，达到了预期研究的目的，具有良好的推广和应用价值。

参考文献

[1]徐文学．锚杆加固机理研究及其在边坡工程中的应用[D]．西安科技大学，（2006）.

[2]杨永清.浅析路基工程土石方开挖[J].山西建筑，2007.33(3).

[3]张克林.高速公路路基施工技术发展浅析[J].现代公路,2008.

[4]戴自航.抗滑桩滑坡推力和桩前滑体抗力分布规律的研究[J].岩石力学与工程学报,2002,21(4):517.

[5]龚晓南.土力学[M]北京：中国建筑工业出版社.