既有线路堑高边坡滑坡及坍塌正稿

既有线路堑高边坡滑坡及坍塌

病害治理施工I=-摘要：我国铁路建设中，常遇到高路堑土方施工，在施工中由于地理条件、地质资料的缺失、业主工期要求等等各方面的原因，时常碰到，施工结束和铁路线运营10年后，边坡防护、排水设施或是边坡整体性在恶劣的自然条件和人为因素下发生不同程度的破坏，此时棘手任务是，抓紧时间组织合理、有效、安全的治理施工。治理施工目的很明确，就是为了保证既有线正常运营，保证国家和个人的财产和人生安全不受侵害。高边坡治理只要措施有减载、截水和支挡，施工中一切的注意事项和规范要求都要为此服务。关键词：高边坡；滑坡；坍塌；既有线；边坡刷方；抗滑桩；挂网喷锚；安全防护。引言为了使我国的铁路运营更安全，国家和人民的财产、人身安全得以保证，铁路既有线路堑高边坡滑坡和坍塌的病害治理并需要起到其应有的作用。施工中的要注意的事项很多，其宗旨是为了达到有效的边坡截水、减载和支挡的作用。在施工中必须要尊重和严格执行设计图纸和相关规范要求。本文背景为甘肃省武威某处铁路既有线高边坡的滑坡和坍塌病害整治工程，由于当地的特殊气候情况，病害整治施工的质量必须要格外的严格控制。施工中一切措施都是为了有效的达到边坡的加载、截水和支挡的目的。1铁路路基路堑边坡防护土质路堑：土质挖方路段高度小于3m时，坡面直接植草，边坡高度3VHW6.0m时，采用三维植被网植草防护，边坡高度H>6m时，一般采用骨架内植草灌防护，骨架内植草灌护坡主要有方格形骨架内草灌护坡，拱形骨架内草灌护坡等形式。岩质路堑：对于稳定的岩质路堑边坡采用客土喷播进行防护，对于可能出现小规模坍塌和岩质泥化剥落地段，采用钢筋砼人字形骨架+固定锚杆护坡；对于顺向坡，采用钢筋混凝土方格骨架锚杆、钢筋混凝土框架锚杆等进行防护。2既有边坡防护状况2.1原设计情况K199+360〜K199+560段为深路堑，原设计左侧边坡为三级〜四级边坡，每级边坡高10m,坡率1：0.75,边坡采用预应力锚索加固处理，2003年7月中旬开工，由于开挖过程中连逢降雨，导致多次坡顶黄土和碎石土坍塌及下部倾向线路的顺层千枚岩夹砂岩剥落溜坍，形成近60m高的边坡，为消除工程隐患，确保运营安全，K199+390〜K199+560段设置了明洞工程。2.2现场实际情况堑顶变形情况：明洞段山体边坡沿堑顶截水沟前形成圈椅状坍塌（见图1），形成3道图1坍塌体错台及俯视图裂缝，裂缝宽约0.5〜1m,错台高差达3〜4米，滑塌体厚约10〜30m，最远距堑顶30米以外，其垂向位移大于水平位移，前缘使隧道明洞顶部回填层形成隆起。坡面变形情况：洞顶排水沟被塌体挤压变形并覆盖，大里程洞门约30m边坡喷锚砼开裂（见图2），无塌体，其后至小里程端洞门边坡坍塌严重，部分锚索外露失效，喷锚砼开裂脱落。图2坡面破坏3病害原因分析⑴岩层产状与坡面顺层的影响工程位于斜坡地段，自然边坡30°〜40°,工点处主要地层为奥陶系砂质千枚岩，岩体节理发育，岩层走向N60°〜75°W,基本与线路平行，请教约为45°〜55°N,倾向河谷方向，与山坡倾向一致，为典型的顺层斜坡地貌，降低了坡面的稳定性。⑵气候变化，降雨集中，软化了坡面岩体松动层工程位于中温带干旱气候区，根据当地气象资料，该区年最大降雨量482mm，最小244mm，平均358mm，且主要集中在6〜9月份，一般占到全年降雨量的80%以上，尤其近十年以来年降雨量总体呈上升趋势，2011年7月〜10月降水量增加较为明显，持续时间长，地表水沿风化裂隙下渗，软化了风化松动层，使岩体强度明显降低，出动浅层风化层沿岩层面蠕动变形和滑动破坏，造成边坡开裂变形。此外该地区每年11月份气温下降很快，地表注浆被冻结，3月之后随气温上升，出现冻融现象，容易一起浅层松散层划塌变形。⑶断裂结构发育，地震活动频繁工点位于北祁连山优地槽褶皱带中部，区内断裂结构发育，其中黄羊川断裂（F8）从工点附近通过，该断裂延伸长，断裂带宽，20世纪有记载的右三次强烈活动，其中2008年汶川大地震也曾影响到该区。综上所述，降雨时间冥想增长，降雨量集中、排水不畅、岩体地层边坡顺层、地质结构发育是形成边坡变形病害的主要原因。4病害整治方案⑴清方减载。抗滑桩顶上开挖边坡，按1：1.25坡率刷坡减载，坡面采用锚杆挂网喷射10cm厚C20砼防护，在距桩顶30m高处设置一级平台，平台宽度4m,平台以上边坡防护与一级坡面相同。⑵抗滑桩支挡。在K199+448〜K199+562段范围内，距左线10.5〜12m处设20根抗滑桩，详细设置为：1〜2号桩长25m，桩径2X2.5m；3〜10号桩长27m，桩径3X4m；11〜14号桩长27m，桩径2.5X3m；15〜20号桩长25m，桩径2X2.5m；其中在3〜14号抗滑桩上设预应力锚索。5施工技术方案及安全措施5.1总体施工方案5.1.1施工流程施工准备（包括便道修整和施工配料）一既有线防护栅栏搭设一堑顶截水沟施工—坡面坍塌体清理一边坡刷土方（高度5米）—►已刷方边坡锚喷防护一重复步骤4、5―►完成边坡刷方及挂网锚喷防护一►抗滑桩开挖一►抗滑桩钢筋绑扎及混凝土浇锚索施工一其他附属工程施寻＞场地清理。5.1.2主要施工工艺及技术要求⑴边坡刷方工程首先要严格按照设计图纸要求放边坡开挖线线，每10米并参考设计断面图放一个开挖桩。由于处理地段的边坡长度不超过200米，所以纵向一次性开挖到位，横向分阶段开挖，每阶段高度为5米，开挖过程中要严格控制坡率，边开挖边检测，合格后再进行下一阶段的开挖，保证边坡坡率必须满足设计及规范要求。其次要注意保证开挖后边坡的完整性，遇到大块凸石，挖机刷坡不可行时，要采用人工风镐，将土石凿平。且不可用挖机野蛮施工，破坏坡面。当遇到坡面在施工过程中发生塌陷的，要将塌陷坡面的松散部分挖除，直至挖至稳定坡面体，在后续的喷锚施工中，用喷锚混凝土将超挖部分填平后再进行整个坡面的喷锚作业。⑵排水工程排水系统要在边坡开挖前完成，作好堑顶截、排水。临时排水设施应与永久性排水设施相结合。按照“永临结合”的原则对临时排水设施进行周密规划，避免积水冲刷边坡、浸泡边坡坡脚和雨季对已成边坡的冲刷。本工点排水工程主要有堑顶排水沟、平台排水沟、地表排水沟三种，施工中主要控制沟体强度、几何尺寸、结构物形式、排水师傅通畅。施工中每隔10米，设置沉降缝一道，缝宽1.0cm，缝内填满沥青麻筋。⑶挂网喷锚工程施工工艺流程图见图3。图3挂网喷锚施工工艺流程图脚手架搭设脚手架搭设前必须先对现有边坡的稳定情况进行观察，确定安全后再搭设脚手架。钢管支架立柱应置于坚硬稳定的岩石上，不得置于浮渣上，立柱间距2.0m，架子宽度3.0m，横杆高度1.4m，以满足施工操作，搭设管扣要牢固和稳定，钢架与壁面之间必须楔紧，相邻钢架之间应连接牢靠，以确保施工安全。坡面修整由于现有的岩石边坡破碎松散且不平整，故必须将松散的浮石和岩渣清除干净。处理好光滑岩面；拆除障碍物；用喷锚料补砌空洞；用高压水冲洗受喷面；对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理；在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量的泄水孔，预留的长度根据现场确定布设。喷射混凝土作业喷射机设置在地面平整的地方。喷射作业前必须对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。喷射混凝土之前，用清水将坡面冲刷干净，湿润岩层表面，以确保喷射混凝土与岩层之间的良好粘结。埋设控制喷射混凝土厚度的标志，以确保混凝土喷射的厚度。喷射作业应分段分片依次进行。喷射顺序自上而下，按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行。喷锚网混凝土施工，必须先喷射第一层混凝土后才施工锚杆及挂设钢筋网。第一层混凝土的厚度为3〜4cm，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6〜1.0m的距离。第二层喷射混凝木应在第一层混凝土终凝后进行。若终凝1h后再进行喷射时，应先用水清洗喷层表面。第二次喷射时必须保证厚度和表面的光感，自上而下喷混凝土2~3次，直到铁丝网完全被覆盖。混凝土喷射24h后浇水养护，以保证混凝土质量。喷射时，应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。锚杆钻孔及注浆锚杆钻孔在混凝土喷射第一层后才进行定位；采用气腿式凿岩机钻孔，孔径50mm，孔深应比锚固深度深20cm，锚杆外露足够的长度，以便挂网。钻孔要垂直边坡面，锚杆采用20mm钢筋。如遇岩石过于坚硬须采取加水的方式钻孔，钻孔时必须随机钻速度钻进，不能强加压力冲钻，以免影响边坡岩石的稳定。采用压力泵将M35号水泥砂浆注入锚孔。如遇空洞不能加压太大，要保持0.1MPa的工作压力。注浆时注浆管应插至孔底5〜10cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出。注浆要保证砂浆饱满，不得有里空外满的现象。注完浆后，立即插入锚杆，若孔口无砂浆溢出，应及时补注砂浆。挂网先将圆盘钢筋（直径6mm）调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔20cmX20cm的规格编织好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。编好钢筋网后，与锚杆交接处必须进行焊接，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。养生当最后一层喷射的混凝土初凝后，即洒水养生，养生时间7~10天，每天3~4次，视气候条件而定。在终凝后第一次喷水养生时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。气温低于+5时，不得喷水养护。在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因，采取措施进行修补，以防后患。⑷抗滑桩开挖施工工艺流程见图4。图4抗滑桩开挖施工工艺流程图抗滑桩开挖首先要保证各个桩孔尺寸和位置符合设计要求。为了保证桩位的准确，空口开挖前的放样和锁口模板的校正尤为重要。锁口及护壁的几何尺寸及钢筋绑扎必须按照图纸要求施工，由于锁口处于填方范围内，除了钢筋按照图纸施工外，还要增设垂直于桩孔侧壁的锚固钢筋，采用30cmX30cm布置，钢筋嵌入侧壁50cm，埋入护壁25cm。开挖过程中，要随时检查桩孔的垂直度，检测方法采用挂线法。⑸抗滑桩钢筋绑扎及混凝土浇筑抗滑桩成孔完成后，绑扎桩身钢筋，钢筋绑扎完成并验收合格后浇筑桩身混凝土。钢筋绑扎按照设计图纸施工。钢筋的连接。主筋连接采用套筒连接，箍筋采用扎丝与主筋绑扎。主筋长度要满足设计的长度。钢筋接头应错开布置，在接头的长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头。配置在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积不得大于总截面面积的50%（接头长度区段内是指35d，长度范围内，但不得小于500cm，d为钢筋直径）。钢筋套筒链接，对端部不直的钢筋要预先调直，按规程要求，切口的端面应与轴线垂直，不得有马蹄形或挠曲，是以刀片式切断机和氧气吹割都无法满足加工精度要求，通常只有接纳砂轮儿割切机，按配料长度逐根进行割切。加工丝头时，当空气温度低于0°C时，应掺入15〜20%亚硝镪水钠严禁用机油作切削液或不加切削液加工丝头。丝头加工长度为规范型套筒长度的1/2,其公差为+2P（P为螺距）。连接钢筋时，钢筋规格和套筒的规格必需一致，钢筋和套筒的丝扣应干净、完好无损。连接套筒的位置、规格和数目应符合设计要求，待连接套筒的钢筋应固定牢，连接套筒的外露端应有保护盖。经拧紧后的滚压直螺纹接头应顺手刷上红漆以作标识，单边外露丝扣长度不该超过2P（P为螺距）。箍筋弯钩的叠合处，应位于箍筋与柱角竖向钢筋交接点上，并交错布置。钢筋与护壁间必须用短钢筋支垫或设置垫块，并互相错开。以满足钢筋混凝土保护层厚度应符合设计要求。5.2施工安全措施5.2.1边坡刷方工程刷土方施工主要注重防护排架的设置、人员安全防护、机械作业安全防护、既有线施工防护。防护排架设置牢固，位置合理，并要指派专门安全人员定期检查维修，保证其起到有效的防护既有线正常运营和施工安全的作用。边坡上有机械作业时，在下方施工的作业人员必须佩带安全帽。施工前必须待相关部门的防护人员到位，并确认可以施工后进行。现场施工必须执行一机一人的防护方案，下方配备相关铁路部门安全防护人员。施工机器旁边必须有专人安全防护，保证上下的防护人员保持联系，当发生状况时能采取有效的措施，将危害降至最低。机械作业安全主要是对机械操作人员的要求，能否保证土方工程机械化施工安全，除机械车辆完好外，关键是机械操作人员的安全行为，因此施工前必须对各种机械、车辆操作人员进行机械技术和安全技术培训，经考核合格后方可上岗作业。既有线施工防护。必须要配合铁路安全防护人员的指挥。在既有线并行地段进行施工或停放机械、车辆等设备时，不得侵入铁路限界。与既有线并行地段的施工，在靠既有线一侧，设置距轨道外侧不少于2米的明显限界桩。限界桩高出地面80〜100厘米，每10〜20米设一桩，并选择宽阔的地段作机械掉头或会车地点，以防因地形过窄，机械掉头和会车时侵限。施工影响既有通信、信号、设备时，事先通知路局电务部门派员配合，施工前必须与车站值班员联系，经同意后方可施工。如信号机和通信线路发生故障，应按有关规定规定进行处理和采取防护措施，并与车站值班员登记要点手续。5.2.2挂网喷锚工程边坡挂网喷锚前，对作业人员进行安全教育，日常工作中随时检查脚手架是否牢固、安全绳是否有损伤、作业人员的防滑措施和安全防护措施是否到位，对于喷锚手必须要佩戴防护眼镜，对于存在安全隐患的及时停工整顿。5.2.3抗滑桩工程抗滑桩施工前先做好靠近边坡一侧的防护工作，保证防护栅栏坚固，经检查合格后方可施工抗滑桩。施工前对作业人进行专项作业安全培训，并组织挖桩作业人员参加相关考试。考试合格者方可从事挖桩作业，考试不合格的要参加重新培训和考试，直至考试合格。人员作业前检查各个井口的提升机及各项安全措施是否存在安全隐患，检查合格或者将隐患排除后作业人员方可下井作业。抗滑桩钢筋绑扎安