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摘要：以广东省龙怀高速TJ16标多处煤系地质路堑高边坡为依托工程，开展煤系土物理性质、煤系土质边坡风险评估、煤系土质边坡监控的研究，总结煤系地质路堑高边坡开挖工法、煤系地质路堑高边防护工法。
关键词：煤系；高边坡；开挖；防护
1 煤系土物理性质
煤系地层包括炭质泥岩、炭质页岩、含炭质粉砂岩等。按煤系土颗粒组成进行分类，可将其分为粉 状煤系土、砾状煤系土和块状煤系土三种。
本标段煤系地层岩性交错复杂，煤系土主要以砾状煤系土为主，此类土粘结能力差，遇水易软化，受雨水冲刷破坏严重，易形成较大冲沟，边坡易发生表层滑塌。
（1）砾状煤系土的级配不良，主要是粗粒含 量过高，且粗粒的强度低。
（2）砾状煤系土的强度与含量密切相关，随含水量增加，强度明显降低。粘聚力受含水量影响较大，其随含水量增加明显减小，而内摩擦角受 含水量影响很小，其值在很小的范围内变化。
2 煤系土质边坡风险评估
根据交通运输部《高速公路路堑高边坡工程安全风险评估指南》的有关内容。高边坡工程施工安全风险总体评估主要考虑高边坡工程地质条件、气候条件、场地环境、边坡高度等四个评估指标，估测其安全风险等级。其中地质条件指标占65%的权重，属重要指标。通过评估，龙怀高速TJ16标K121+420-K121+717段煤系土质路堑边坡总体风险等级为Ⅲ级，属高度风险。专项评估方面，首先对此段煤系土边坡施工作业程序进行分解和分析主要施工类型进行风险辨识，再分析事故的致险因子和确定物的不安全状态、人的不安全行为进行风险分析，最后通过LEC法、风险矩阵法、指标体系法进行一般风险和重大风险估测。
只有通过对边坡的正确评估，才能在施工过程中选择合理的施工方案。
3 煤系土质边坡监控的研究
煤系土质边坡变形监测包括施工安全监测、处治效果监测和动态长期监测。主要对边坡坡面的位移、沉降进行观测。监测过程中需要现场巡视检查和仪器观测联系起来，建立整体概念。在雨季和边坡开挖期间应加密监测。
（1）施工安全监测对边坡体进行实时监控，以了解由于工程扰动等因素对边坡体的影响，及时指导工程实施。施工安全监测的数据采集应实时，以使监测信息能及时地反映边坡体的变形破坏特征，供有关方面作出决断。
（2）边坡处治效果监测是检验边坡处治设计和施工效果、判断边坡处治后的稳定性的重要手段。一方面可以了解边坡体变形破坏特征，另一方面可以针对实施的工程进行监测，以直接了解工程实施的效果。通常结合施工安全监测及长期监测进行。边坡处治效果监测时间长度一般至工程通车后2年。
（3）边坡动态长期监测在工程竣工后进行，对边坡坡体进行动态跟踪，了解边坡体稳定性变化特征。前两阶段监测后，对深挖路堑的稳定变形特征进行分类筛选，选取可能不稳的边坡长期监测，以进一步查清边坡的稳定状态。
4 煤系地质路堑高边坡开挖工法
煤系地质路堑高边坡施工安全、质量、进度相互影响，关系密切，环环相扣。如何达到协调统一，施工工法起到了决定性的作用，针对龙怀高速TJ16标K121+420-K121+717段煤系土质路堑边坡，总结了一套开挖工法，从现场实际情况来看，较为合理。
开挖总体原则：排水先行，开挖一级，防护一级，绿化紧跟。具体做法如下：
（1）边坡开挖前及开挖过程中，要做好永久排水和临时排水工程施工，尤其是在开挖过程中，临时排水要紧跟土方开挖施工，避免积水，造成局部塌方，影响坡面成型。主要做法为沿开挖面最底处挖开挖临时排水沟。且在开挖过程中避免局部集中取土，人为造成积水。在未开挖至设计坡面时尽量放陡开挖面，减少雨水对边坡的冲刷和渗入。
（2）开过方式采用分段、分层次、分台阶开挖，按照取土方向依次由上至下进行取土。开挖断面图如图1，开挖立面图如图2：
开挖过程中可针对煤系土质的状态对层高、台阶尺寸随时进行调整，开挖纵向步距可根据防护工程施工进度进行控制。
主要目的是保证防护工程和开挖进度统一，减少因防护不及时引起的坡面垮塌。另外，采用此种方式进行开挖可减少雨水对煤系土质的渗透，方便运输。
图1 开挖断面图
图2 开挖立面图
5 煤系地质路堑高边坡防护工法
煤系地质高边坡防护工程在整个边坡的质量体系中起到决定性的作用，只有控制好防护工程施工的及时性和合理性才能有效的控制成本和节约工期。
煤系地质高边坡防护工程以稳定为本、加固为主、排水防护并重的原则，从开挖、固腰、强脚、排水等多角度充分考虑及分析。随着开挖的进行，据开挖后的地质情况随时动态地完善设计方案，以求最终确定安全可靠的边坡防护方案。
除常规的防护形式外，以下几个方面需要特别注意：
（1）设置较强的锚固桩，限制使用锚索，煤系地层全、强风化厚度大，难以提供理想的锚固力，因而锚固桩一般设置在坡脚一级平台内侧，达到强腰固脚的目的。
（2）对整个坡面进行全封闭防护，尤其是每级边坡的平台尽量做到全封闭，为了进一步绿化环境，适当的坡面可用六棱砖植草防护。另一方面设置山坡截水沟、平台截水沟、泄水洞、边坡渗沟、排水仰孔等防、排水措施，减少地表水渗入坡体的可能及疏干坡面地下水，使煤系地层边坡的变形破坏得到有效控制。
（3）重点做好预应力工程的首件和动态监测，及时掌握预应力工程的时效性和稳定性，不可盲目施工。大面积开工前，要进行有效的验证。
（4）因煤系地质边坡土质的原因，在绿化防护前，要在煤系土表面用种植土进行覆盖，主要采用挂网客土喷播，施工过程中锚固系统应加强，避免脱落。
6 结束语
（1）煤层或者含煤泥岩、页岩等是煤系地质边坡岩体中的控制性软弱面层，其质地较软，层间胶结较弱，含有较多黏土矿物成分的特征决定其易吸水软化，从而丧失强度导致滑坡崩塌等地质灾害。
（2）煤系地层中发育的顺层滑坡，因其主要诱因之一是煤层和夹煤层炭质泥岩、砂岩、页岩等的吸水软化，具有明显受降雨和地下水影响的特点，尤其是本地区雨季时间较长，因此道路路基施工中，应重视和强化防排水施工，截水排水设施和坡口坡面封闭防护应根据地形地质等综合设置。
（3）煤系地质边坡在施工过程中尽量减少临空面的面积，尽量缩小潜在滑坡面的外露面，采用分台阶、分段落开挖，效果明显，另外，煤系地质边坡采用开挖放坡结合支挡加固的方案是比较经济合理的选择。
（4）重视煤系地质边坡风险评估，施工过程中加强监控，减少滑坡崩塌等地质灾害。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部，公路土工试验规程（JTGE40-2007）
[2]中华人民共和国交通部，公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）
[3]徐希武.煤系地层边坡监测与稳定性研究[D].中南大学，2012：12-80
[4]李吉东.京珠高速公路小塘至甘塘段煤系地层路堑高边坡稳定性分析与防治[J].水文地质工程地质，2003（5）：86-88.
论文作者:刘洋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/5
标签：土质论文; 地质论文; 防护论文; 工程论文; 地层论文; 过程中论文; 风险论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;