某高速公路服務區滑坡缺陷抗滑樁處治技術

李 兵,李 奪

(1.四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司,四川成都 610041；2.西南交通大學地質工程系,四川成都 610031)

1 抗滑樁

滑坡作為一種嚴重的地質災害，造成交通中斷、河道堵塞、破壞村莊和農田，給人民生命財產安全帶來巨大的損失，同時，滑坡災害性質復雜治理費用昂貴，因而受到世界各國的關注[1-3]。抗滑樁是一種典型的抗滑支擋措施，以其經濟實用、布置方便和超強的抗滑能力等優點而成為公路邊坡防護的重要形式之一[4]。由于抗滑樁是需要將樁體全部或部分埋入地下，在施工過程中，往往因為施工方法不當、施工工序不對、施工管理不到位以及對周邊地質結構了解不深，難免形成了很多缺陷樁，造成抗滑能力不足，因此，如何處理缺陷樁、使其達到原設計功能就成了一個需要解決的問題。

某高速公路項目于2015年建成通車。2018年7月4日，項目K97+900～K98+200左側服務區填方邊坡發生滑移、沉降，該滑坡(下稱服務區滑坡)最終導致服務區加油站不能正常使用、服務區下穿聯絡通道及前緣村道損毀不能通行、前緣部分民房損毀無法居住。經現場勘查，服務區滑坡滑體為砂巖、泥巖土石混填體，后緣填筑厚度大，最大厚度14.5 m，前緣厚度相對較薄，厚約3～5 m，結構不均，分布不均，透水性差異較大，局部段形成飽水填土增加自重，或下滲下伏黏性土形成軟弱帶。滑面為土石界面，為相對隔水層，在雨季地表水下滲的長期浸潤作用下，粉質黏土軟化，其物理力學性質降低，形成滑動面。

2 抗滑樁缺陷狀態

服務區滑坡采用抗滑樁及擋墻進行治理，設計(圖1)在服務區聯絡道上方即滑坡近后緣位置設置一排2.5 m×3.5 m、2.0 m×3.0 m埋置式抗滑樁，樁頂以上毀壞的邊坡采用土石混填恢復，坡比1∶1.5，并采用菱形骨架護坡。同時，在填方邊坡坡腳處設置抗滑擋土墻和6根抗滑樁，其中抗滑樁樁徑為1.8 m×2.5 m，擋土墻共兩段，尺寸分別為頂寬3.5 m、高7.5 m和頂寬2.5 m，高5 m。

圖1 服務區滑坡支擋措施布置

為了檢測樁身質量，對抗滑樁進行了超聲波檢測，聲波透射法是指在預埋聲測管之間發射和接收回來的聲波，我們依據通過實際測量在混凝土介質中傳播的聲波參數(例如聲波的時間，頻率和振幅衰減)的相對變化，從而完成對樁身的完整性進行檢測，以確定混凝土樁的缺陷程度并確定其位置。參考相關規范JGJ 106-2014《建筑樁基檢測技術規范》，根據聲波透射法和鉆芯法檢測成果，將樁身完整性可劃分為以下三類：第I類，僅存在樁底缺陷，缺陷段長度為2.5 m以內，對樁身整體抗剪強度影響較小，滿足抗剪強度要求；第II類存在樁底缺陷，樁底缺陷段長度大于2.5 m，對樁身抗剪強度影響較大，但由于仍保留有足夠的錨固段，基本滿足抗剪強度要求，同時，樁頂還存在接樁缺陷；第III類，樁底缺陷長度接近錨固段長度，不足以提供抗剪強度。服務區滑坡共發現7根樁存在不同程度缺陷，缺陷樁的分布如圖1所示，其中A7樁底2.3 m缺陷、A9樁底1.5 m缺陷、A14樁底2 m缺陷、A15樁底1.5 m缺陷，此四根樁為I類缺陷樁，樁底缺陷小于2.5 m。A2樁底4m缺陷且樁頂4 m處有接樁缺陷、A5樁底3 m缺陷且樁頂3 m處有接樁缺陷，這兩根樁為II類缺陷樁。A4樁樁底缺陷12 m，為III類缺陷樁。各類缺陷樁的缺陷部位及長度如圖2所示。

圖2 各類缺陷樁的缺陷部位及長度(單位:m)

3 抗滑樁缺陷原因分析

為進一步確定抗滑樁缺陷情況并分析其原因，分別對缺陷樁進行了鉆芯檢測。根據取芯結果，以及施工過程的分析，這幾根樁產生缺陷是由于雨天施工、護壁施工質量差出現漏水現象所導致[5]。A2樁產生缺陷的原因是澆筑混凝土前未將護壁滲水與降雨積水抽干，澆筑混凝土時外露樁部分因現場地勢天氣原因未支模，故后有接樁。而A4樁產生缺陷的原因是因澆筑混凝土前幾天連續降雨道路不能通行，故采用地泵早上8：00澆筑混凝土，澆筑6 m時，當地綜合執法部門強行中斷澆筑施工，下午14:00開始突降暴雨，持續2 h，為完成施工計劃，第二日凌晨2:00繼續采用天泵澆筑，期間有間斷性小雨。

對于I類缺陷樁，聲波監測在樁底均出現波速減弱、振幅減小甚至消失，說明該抗滑樁缺陷并非一個點缺陷或者局部一處缺陷，而是某一深度帶缺陷，產生這種原因主要是因為在樁底出現積水、沉渣過厚、或者成孔不良，由于缺陷段長度不超過2.5 m，樁底仍有足夠的錨固長度，根據巖土計算軟件分析，該抗滑樁抗剪強度仍滿足要求，但樁頂位移增大，安全系數小幅度降低。

對于II類缺陷樁，結合取芯法驗證，判定為產生這種缺陷的原因是，混凝土不均勻，產生離析和泌水，樁底砂漿多、粗骨料少，強度低。由于缺陷段長度為3～4 m，樁底仍有足夠的錨固長度，該抗滑樁抗剪強度仍滿足要求，但樁頂位移增大，安全系數大幅度降低。

對于III類缺陷樁，經取芯驗證，樁體混凝土松散，多以細顆粒為主，結合度不高。產生這種缺陷的原因是，混凝土不密實，導致該抗滑樁抗剪強度不滿足要求，須進行補樁。

4 缺陷樁治理方案

4.1 I類缺陷樁治理方案

計算表明，當抗滑樁缺陷長度小于2.5 m時，雖然樁頂位移會有一定程度的增大，地基橫向容許承載力要求相對提高，但樁頂位移并未超出允許范圍(一般為7～10 cm)，不會影響抗滑樁結構安全。為達到原設計安全儲備，本文提出在抗滑樁受推力側布設3根φ168 mm鋼管樁并在鋼管樁頂設置聯系梁連接加固(圖3)，聯系梁與缺陷抗滑樁的護壁緊密連接，以提高地基橫向容許承載力。鋼管樁樁間距1.5 m，樁長深入缺陷抗滑樁原設計樁底1 m。

圖3 I類缺陷樁處治(單位:cm)

4.2 II類缺陷樁處治方案

如圖2(b),此類缺陷樁有兩處缺陷，出現于樁底和樁身中上部。針對樁底缺陷，布設4排φ168 mm鋼管樁于缺陷樁周圍(圖4)，并在頂部設置聯系梁連接以提高其剛度，聯系梁與抗滑樁護壁緊密連接，從而與抗滑樁共同承擔下滑力，鋼管樁長大于缺陷抗滑樁原設計樁長1 m。對于樁體中上部缺陷，在抗滑樁樁身采用φ168 mm鉆孔進行抗滑樁樁身壓力注漿加固缺陷位置(圖4)，以提高樁身整體強度，樁身注漿孔應深入接樁處(即缺陷段底部)不小于1 m，采用M40水泥砂漿進行注漿，注漿壓力0.3～0.5 MPa。

圖4 II類缺陷樁處治(單位:cm)

4.3 III類缺陷樁處治方案

III類缺陷樁的處治方案如圖5所示，采用在A3抗滑樁和A5抗滑樁之間布設5排鋼管樁，并設置聯系梁將鋼管樁與抗滑樁護壁緊密連接，以微型群樁替代原設計A4抗滑樁抵抗下滑推力，鋼管樁樁長22 m，采用梅花形布置方式。

圖5 III類缺陷樁處治(單位:cm)

5 結論

(1)服務區滑坡抗滑樁依據缺點部位、缺陷長度及其對抗滑樁使用功能的影響可以分為三類，分別為I類缺陷樁、II類缺陷樁、III類缺陷樁。

(2)I類缺陷樁產生原因主要為在樁底出現積水、沉渣過厚、或者成孔不良。該類抗滑樁抗剪強度仍滿足要求，安全系數小幅度降低，可采用樁背鋼管樁加固。

(3)II類缺陷樁產生原因主要為混凝土不均勻，產生離析和泌水，樁底砂漿多而粗骨料少安全系數大幅度降低。該類抗滑樁抗剪強度基本滿足要求，安全系數大幅度降低，可采用樁周鋼管樁及樁身注漿加固。

(4)III類缺陷樁產生的原因主要為混凝土不密實。該類樁抗剪強度不滿足要求，須進行補樁處治。采用在兩根缺陷抗滑樁之間布設鋼管樁加固樁間土體形成加固體以起加固作用。