高速公路邊坡抗滑樁加固分析

馮盛林

(山西交通養護集團有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

高速公路在運營通車一段時間后，由于車輛荷載、自然、氣候因素的作用，或維護不當等原因會造成公路邊坡出現滑塌等病害。為有效根除邊坡滑坡破壞，應對邊坡地質進行詳細調查，結合現場破壞情況及其成因制定方案進行處治。結合霍永高速公路高邊坡滑塌處理案例，分析抗滑樁加固效果。為了確定邊坡抗滑樁處治效果，采用信息化手段，對抗滑樁處治后邊坡的表面位移、深部變形進行監測，對監測數據進行分析，對邊坡的安全穩定性進行評價。

1 工程概況

霍永高速公路設計采用雙向四車道標準，路基設計寬度24.5 m，設計時速80 km/h。K200+580～K200+880段上行方向，路面硬路肩處出現隆起，右側邊溝變形破損，路塹墻向內推移，墻身出現多處裂縫；右側一級至二級挖方邊坡出現護面墻破損、邊坡滑塌的現象，其破損的石塊侵入路面范圍，嚴重影響行車安全。2020年9月，對K200+580～K200+880段右側邊坡滑塌情況進行了外業詳細勘察及處治設計，制定措施采取抗滑樁進行處治。

2 高邊坡基本情況調查

2.1 邊坡坍塌現狀

1)K200+695～K200+735段邊坡滑塌。K200+695～K200+735段第一級～第二級護面墻邊坡(約8 m高)出現坍塌，坍塌邊坡將一級平臺覆蓋，并掩埋該段的碎落臺及邊溝，渣土最終滑落至硬路肩停止，形成K200+695～K200+735共40 m長邊坡防護、排水設施損毀。

2)K200+740～K200+775段路塹擋墻裂縫。建設期在一級邊坡砌筑了K200+686～K200+854共168 m路塹墻，墻身頂寬2.0 m，外露高度4.0 m，整體完好，墻身泄水孔無流水痕跡，墻腳處綠植生長良好。調查時K200+740～K200+775段(長度35 m范圍)共發現6處由上至下裂縫，寬度1.0 cm～4.0 cm間，縫內干燥、無水跡。

3)K200+664～K200+866段滑坡。建設期K200+664～K200+866段滑坡，削方卸載后形成了一段高33 m～45 m四級～五級邊坡，一級邊坡為路塹墻，高4 m；二級邊坡噴混防護，坡率1∶1.75，坡高約5 m；三級邊坡坡高約8 m，坡率1∶1.5。平臺寬度：一級6 m～13 m；二級最小2 m，最大9 m；三級2 m～4 m；削方卸載段落四級以上無平臺。

主裂縫出現在K200+735～K200+795段，第三級平臺后緣，將原噴混層拉裂形成錯臺，裂縫寬度頂部約10 cm～20 cm，露出混凝土層后基巖。

K200+715～K200+795段，路塹墻向邊溝方向鼓出，最大偏移約2.5 m；K200+710等處邊溝受擠壓，外側壁向內傾，并有多道裂縫。

2.2 邊坡病害原因分析

根據現場勘察情況分析可知，該段工程類型為土石結合的挖方路塹，路塹邊坡的地層以黃土及強風化泥巖為主，表層黃土覆蓋，下層泥巖裂隙發育，整體呈松散結構和碎裂狀結構，自穩能力差[1]。由于雨季降水集中，大氣降水沿節理裂隙下滲，造成泥巖吸水膨脹、軟化，強度明顯降低，導致邊坡在自重作用下，傾向路基，局部出現蠕動變形，裂隙不斷發育增大，大氣降水入滲比例增大，最終導致邊坡失穩、坍塌。

3 邊坡抗滑樁加固方案

對K200+695～K200+735段塌方路段一級邊坡坡面采取清理坍塌體+護面墻加固，在K200+705～K200+795段邊坡一級平臺設置鋼筋混凝土抗滑樁。對K200+740～K200+775段路塹墻采取原位鉆孔注漿加固，并在K200+686～K200+854全段路塹墻設置仰斜式排水孔。K200+695～K200+735段護面墻破壞比較嚴重的邊坡坡面，清理坍塌體后采取掛網噴錨+種植紫穗槐加固。

按照邊坡滑塌處治方案，在K200+705～K200+795段一級平臺頂設置抗滑樁，由K200+705和K200+795位置路塹墻頂向內4.5 m處的連線為樁中心連線，樁徑1.6 m，樁中心距5.0 m，跳樁施工。其中K200+705～K200+785段鋼筋混凝土抗滑樁設計樁長為9 m，17根；K200+790～K200+795段設計樁長為15 m，2根，抗滑樁立面布置如圖1所示。

4 邊坡抗滑樁加固效果分析

4.1 表面位移監測與分析

邊坡表面位移監測是通過在邊坡上部布置測點，布設地面測量網點利用全站儀對水平和垂直相對位移進行監測。本項目采用徠卡TCA2003高精度全站儀開展監測，建立控制網對各測點坐標和高程進行監測。建立坐標控制網，對各控制點坐標進行修正，以降低測量誤差。通過比較各觀測點單次坐標觀測值與初始觀測值，計算得出坐標增量，計算確定位移變化量。分別選取一級邊坡平臺3個測點(記為P01，P02，P03)，在相同高程位置邊坡坡面布置3個測點(記為P04，P05，P06)，對樁頂位移和邊坡表面位移進行監測。將每次監測數據與初始觀測值進行對比分析，分別得出坡面垂直方向位移(dx，正值向外)，坡面平行位移(dy)和高差(dz)。由于各測點監測數據相近，只選取P02和P06作為研究對象，分析監測結果如圖2,圖3所示。

分析圖2抗滑樁樁頂位移變化曲線，隨著監測時間的增加抗滑樁有向坡外移動的趨勢，與坡面平行位移不大，樁頂高程有下降的趨勢。抗滑樁向坡外的位移隨著監測時間的增加不斷增加，監測半年后基本趨于穩定，位移最大值為41.3 mm。與坡面平行方向位移較小，監測期間略有波動，但最大值僅為7.1 mm，變化量不大，監測結束后基本趨于穩定。樁頂高程隨監測時間的增加不斷下降，且監測結束時仍呈現小幅度增加的趨勢。

分析圖3所示邊坡表面位移變化曲線，坡面向外位移量相對較大，而與坡面平行位移和高程變化量較小。從曲線變化趨勢可以看出，前期坡面向外位移變化速率較快，后期較慢并逐步趨于穩定。與坡面平行位移略有波動，變化量較小，最大值不超過6 mm。高程變化量也較小，也呈現前期變化速率較大后期逐漸放緩的趨勢，監測完成后高程變化基本趨于穩定。這是由于抗滑樁采用跳樁施工，間隔一個孔位施工，后期第二批抗滑樁已施工完成，逐步發揮作用，有效控制了邊坡變形[2-3]。

4.2 深部變形監測與分析

深部位移可以反映邊坡的變形情況，本項目采用鉆孔測斜儀進行監測。在抗滑樁內部設置測斜孔，并做好保護,防止在施工過程中碰撞彎曲，在水泥混凝土澆筑過程中防止滲入水泥漿，通過測斜儀監測確定不同深度抗滑樁的變形情況。以9 m長抗滑樁作為研究對象，在施工過程中布置測斜管，使用測斜儀對深度變形進行監測。2020年10月，抗滑樁施工完成后進行初次測量，每次測量3次，取穩定值作為監測值。監測時間從2020年10月開始到2021年6月，取其中三次監測數據作為研究對象，繪制抗滑樁不同深度位移變化曲線如圖4所示。

分析圖4所示曲線變化情況，不同深度抗滑樁變形趨勢基本一致，抗滑樁向坡面外側的位移較明顯，最大值出現在深度為6 m處。抗滑樁完工后，在邊坡上部土體推力的作用下，3 m以下有向坡面外側移動的趨勢。從抗滑樁頂面向下，隨著深度的增加變形呈現先增大后變小的趨勢。對比分析2021年3月和2021年6月的監測數據，二者相差不大，說明深度變形呈現不斷變小的趨勢。抗滑樁下部為穩固巖體，變形量不斷變小，9 m位置位移基本為0。抗滑樁變形最大位移出現在深度為6 m處，2021年6月監測變形量為10.3 mm。結合其他監測數據，抗滑樁深度變形已基本趨于穩定，進而得出邊坡土體已基本停止滑動，說明采用抗滑樁對邊坡處治后有效控制了邊坡滑動，邊坡土體處于穩定狀態[4-6]。

5 結語

霍永高速公路運營通車以來，由于受到溫度變化、降雨等多方面因素的影響，局部高邊坡出現了滑塌破壞。通過對施工現場進行詳細調查，確定了破壞類型和破壞程度，分析了成因，并有針對性的制定了處治措施。針對K200+705～K200+795段抗滑樁處治施工，制定監測方案對滑坡處治效果進行分析，確定加固效果。分別布置測點對樁頂位移和坡面位移進行監測，得出監測前期變形速率較快，而抗滑樁完工后變形速率明顯下降，變形逐步趨于穩定，且總位移量也較小。通過在抗滑樁內部布置測斜管，采用測斜儀對抗滑樁深部位移進行監測，得出隨著深度增加，抗滑樁變形呈現先增加后變小的趨勢，且最終逐漸趨于穩定，說明抗滑樁有效控制了上部邊坡土體的滑動，邊坡處于穩定狀態，達到了預期的加固效果。