抗滑樁技術在公路路基邊坡加固中的應用

董自兵

（新疆公路工程監理中心有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

一、工程概述

某公路k120+230～k120+366段路塹邊坡坡度1∶1，路基寬24.5m。2020年7月基本完成該路段路塹邊坡開挖，此后連續降雨導致邊坡段出現順巖層傾向的路基滑移，路塹邊坡臨空面出現路基向0.5m左右的擠壓變形，滑坡前沿出現高達1m的舌形隆起鼓丘，滑坡體兩側也同時出現剪切裂縫和鼓脹裂縫。根據地勘資料，該公路路基邊坡路塹滑動帶以上主要為泥夾壓碎巖角礫和頁巖碎石層，滑動帶主要為泥頁巖破碎風化物，滑動面以下為嚴重風化頁巖。公路開挖施工使山體邊坡基本臨空，雨水順著節理裂隙下滲至巖體內并轉化為基巖裂隙水，導致結構節理面破碎巖石和壓碎巖石迅速軟化，巖體間抗剪強度持續降低。起訖樁號k120+230～k120+366段地下水主要為基巖裂隙水，且埋深淺，在以上因素綜合作用下，造成路基邊坡路塹滑坡。

二、加固方案總體設計

（一）邊坡抗滑樁加固有限元分析

有限元法在公路路基邊坡穩定性分析中較為常用，其取值為強度折減法原理[1]所確定的外載荷不變時邊坡土體抗剪強度最大值和外載荷在邊坡內產生的剪應力之比。根據地勘資料，公路路基邊坡垂直裂縫深1m，滑體重度，抗剪強度4kPa，為使安全系數達到1.2，所需加固力為135.6kN/m，計算結果如表1所示。在路基邊坡下埋設排水暗洞，確保地下水順利排出。

表1 邊坡抗滑樁加固有限元計算結果

在樁號k120+230～k120+366之間設置18根抗滑樁，樁間距為8m，且抗滑樁單排設置在原設計邊坡外10m處，設計樁徑140cm，樁孔徑160cm，護壁厚20cm。根據樁徑確定樁長分12m、14m和17m三種，錨固段和自由段統一為5m和9m。

根據分析結果，未設置抗滑樁時，土體強度折減后塑性區將形成一條塑性滑動帶，位移分布圖對滑動面形成趨勢也有直觀體現[2]；設置抗滑樁后，土體強度折減所引發的塑形區域在抗滑樁一側被阻斷，抗滑樁承擔了土體強度折減后的部分受力[3]。根據安全系數曲線，抗滑樁加固施工前后邊坡土體安全系數從2.3增加至2.6，邊坡穩定性顯著提升。

（二）加固方案

此次滑坡出現的主要原因是工程活動造成臨空面牽引式移動，單純排水無法滿足滑坡體穩定性要求，必須采取阻滑措施。常用措施主要有錨桿錨索、抗滑樁、削方減載等，綜合考慮施工可行性、便捷性、經濟性及加固效果，此次邊坡加固采用“卸載+單排抗滑樁”加固措施，通過坡面修整，將滑坡上部土體轉移至左側臺地，使滑坡體重量減輕，滑體中下部下滑力減小，并在相應位置增設單排抗滑樁，穩定剩余滑體；在修整好的坡面上設置完整截排水系統，確保綜合治理效果。

根據有限元分析，卸載后單排抗滑樁仍存在1125kN/m的推力，若設計樁距為8m，則單根抗滑樁滑動力至少達到900t，要求樁徑較大；若設置雙排樁則可以減小樁徑，但樁長和樁數量增加，不利于工程成本和工期控制。因而，此次邊坡加固采用單排抗滑樁設計，平面布置圖如圖1所示。

圖1 抗滑樁平面布置示意圖（單位：m）

三、抗滑樁施工技術要點

在此次公路路基邊坡單排抗滑樁施工前必須提前完成2#主便道改擴建，連接主墩承臺施工現場，便道寬度應至少為3.5m，降坡不超出10%，在便道中央設置錯車道，使用厚度至少為20cm的混凝土硬化便道并預埋防滑鋼筋。該工程地質條件復雜、地下水活躍，抗滑樁樁身開挖過程中必須加強地表及地下水引排控制。

（一）樁身開挖

以間隔樁跳槽方式開挖樁身，完成樁孔開挖后應及時澆筑混凝土，7d后繼續開挖鄰樁。樁身開挖時應在樁孔四角處吊垂線，檢查樁身開挖垂直度、開挖深度和截面尺寸。終孔過程中，勻速緩慢下放鋼筋骨架探孔器，再次檢查孔徑、垂直度，同時及時清理樁底殘渣、雜物和積水；為避免積水長期浸泡巖土層，應及時灌注樁芯混凝土，并在地下水集中滲漏處護壁預留泄水孔，及時排出樁孔內地下水，保證施工在干燥環境下進行。

樁身開挖深度達到6m～10m后，應通過氣體檢測儀檢查孔內空氣質量，還應在施工人員進入前，通過鼓風機實施孔內通風，然后再次使用氣體檢測儀檢測，待空氣質量符合要求后，施工人員方可下孔施工。

（二）出渣

出渣孔口應設置高1.2m并通過鋼管或粗螺紋鋼焊接的安全護欄，采用格柵網片或鐵絲網封閉，出渣側增設安全擋板和安全標識。在孔口設置兩套采用直徑10mm鋼絲繩的搖頭臂卷揚機出渣系統，每循環挖孔出渣方量為樁。孔口外側應比鎖口低1.5m，通過位移架提升移動渣桶后直接滑移至鎖口外堆渣處傾倒。必須密封保存樁基出渣時各樁孔進尺取渣樣，并留存每孔每模出渣照片等資料，以便為工程質量檢測及驗孔提供地質資料。

（三）護壁支護

從樁頂至樁底的護壁厚度為20cm，澆筑與樁身強度等級相同的混凝土。頂鎖口應比地面線高出30cm，將鋼管埋件預埋在井口，便于安裝護欄。護壁混凝土澆筑過程中應采用木棒插實法，按設計要求摻加速凝劑，對護壁漏水、蜂窩等問題，及時采取有效措施疏導堵塞，保證混凝土強度。根據該工程所在地環境溫度，在澆筑結束24h后拆除內模。考慮到樁徑較大，還應采用工字鋼支撐護壁，其端頭需用木楔塞緊，上下層之間焊接75mm×5mm角鋼，將支撐架連接成桁架結構，避免護壁向內收斂。

（四）澆筑樁身混凝土

此次邊坡加固抗滑樁樁身采用C40集中拌和混凝土，配比為水泥∶砂∶碎石料∶水∶減水劑=330∶1018∶833∶165∶1.88（%），混凝土應具備較好的和易性，坍落度不超出8cm～10cm。人工開挖樁基主要位于陡峭山體，澆筑樁身混凝土存在較大施工難度，可采用拖泵泵送混凝土，利用串筒澆注法灌注樁身混凝土。通過支架將料斗固定在孔口處，由人工進入孔內，將鋼串筒逐節懸掛在料斗底口處，最下面串筒節段底口與孔底的距離應控制在2m；拖泵將混凝土輸送至孔口后，向料斗內勻速供料，混凝土面每上升30cm均應暫停供料，由孔內施工人員通過插入式振搗器充分振搗密實后再恢復供料；根據混凝土面上升情況，將串筒逐節拆除，待混凝土面比設計樁頂高出50cm且去除浮漿段后結束灌注，并拆除料斗。

四、結語

綜上所述，抗滑樁治理措施適用于公路路基邊坡路塹加固。為保證加固質量，在設計過程中需準確確定滑移面位置，確保抗滑樁錨固深度，根據地質條件及滑移面情況確定抗滑樁排數、樁徑、樁深、護壁厚、樁間距等工程參數。施工結束后開展的地表位移監測和深部位移監測結果表明，抗滑樁有效阻止了路基邊坡坡體繼續下滑，加固效果顯著。