高速公路邊坡抗滑樁加固分析

程龍翔

摘 要：在公路邊坡工程中應(yīng)用抗滑樁，可以提升滑體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，阻斷滑體的下滑。在實際施工過程中，工作人員要根據(jù)工程實際情況，全方位考察現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境與自然條件，合理設(shè)計抗滑樁作業(yè)方案，同時規(guī)范各項操作工藝技術(shù)，保證施工過程嚴謹。

關(guān)鍵詞：高速公路;邊坡;抗滑樁;加固

一、抗滑樁施工流程及方法

1.做好施工前準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備工作是指在抗滑樁工藝實施之前，需要詳細閱讀圖紙內(nèi)容，了解工程現(xiàn)場情況，全方位掌握現(xiàn)場的地質(zhì)條件、周圍設(shè)施，分析是否存在其余安全隱患等。之后圍擋樁體施工區(qū)域，排除影響施工的不良因素，準(zhǔn)備相應(yīng)的施工設(shè)備與材料，保證施工順利推進。工作人員要檢查現(xiàn)場的設(shè)備器材運行情況，檢查井下排水、通風(fēng)、照明設(shè)施的運行情況，準(zhǔn)備應(yīng)急故障的機械設(shè)備質(zhì)量是否符合要求，包括吊籃、麻繩等。根據(jù)圖紙內(nèi)容，結(jié)合工藝設(shè)計中的樁體規(guī)格、數(shù)量、深度、位置等，計算材料的需求量、測量放樣、確定樁體的位置。之后采用素混凝土墊層，根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)設(shè)計科學(xué)配合比，控制水泥、砂石料、水的比例，配制成漿狀體;經(jīng)過一段時間之后干燥凝結(jié)，形成堅固受力體系。

2.測量放線

在場地完成三通一平的基礎(chǔ)上，采用全站儀設(shè)備，工程人員按照設(shè)計坐標(biāo)完成樁位的測定，然后沿著樁孔線或者是四邊角點的方法進行并完成放樣工作。布孔工作要根據(jù)設(shè)計要求放出挖孔輪廓線和孔位，再進行編號工作。施工誤差問題經(jīng)常性出現(xiàn)，這就需要每個邊與設(shè)計圖紙相比適當(dāng)?shù)胤糯蠹s 5cm。上述工作完成后，在滑坡體上建立起監(jiān)控體系，進行定期環(huán)境監(jiān)測，以便可以及時有效地發(fā)出危險預(yù)警信號，更可為工程單位提供一份完整的監(jiān)測報告。

3.開挖抗滑樁

采用人工挖孔方式，樁身分節(jié)開挖、分節(jié)支護。該段落地層自上而下分布為：全風(fēng)化泥巖、強風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，對于全、強、中風(fēng)化巖層均采用人工持鐵鍬、尖鎬配合風(fēng)鎬開挖;中風(fēng)化層巖石必要時可進行少量裝藥爆破。樁孔開挖直徑為2.6m×3.1m。每天進尺為1節(jié)，當(dāng)天挖的孔樁需澆筑完護壁混凝土，懸臂端開挖時（0～4m深）由于該段落為反壓回填段落，孔壁較為疏松，并根據(jù)地質(zhì)揭露情況，選擇合理的節(jié)段高度進行后續(xù)開挖。

4.護壁施工

護壁鋼筋的作用是提升護壁強度，確保施工作業(yè)安全。在實際施工的過程中，必須在安裝之前認真檢查樁孔開挖斷面規(guī)格，保證斷面規(guī)格不小于設(shè)計斷面，護壁的豎向鋼筋搭接長度也不小于設(shè)計要求。安裝護壁鋼筋時，禁止采用搭接的方法安裝外水平箍筋、非圓形的抗滑樁護壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且根據(jù)上下護壁厚度參數(shù)控制內(nèi)箍筋尺寸。

5.鋼筋籠制作與安裝

制作鋼筋籠前，必須按規(guī)范要求對鋼筋原材進行相關(guān)試驗（如：焊接試驗）;清除鋼筋表面浮銹、污垢;按規(guī)范對鋼筋搭接焊質(zhì)量抽樣送檢;在鋼筋加工場加工成半成品，鋼筋籠接頭不得設(shè)置在土石面分界處和滑動面處。鋼筋籠下放前應(yīng)及時清洗混凝土護壁。用吊車下時應(yīng)輕放慢下，入孔后不得左右旋轉(zhuǎn)，鋼筋籠采用25T起吊機分節(jié)連接安裝。

6.樁體混凝土灌注樁體

混凝土澆筑前，須重新清除孔底渣土，對混凝土護壁進行清洗，混凝土采用廠拌法集中拌制，明澆法澆筑。混凝土罐車配合料斗、串筒完成下料以防止離析，串筒底部出料口距澆筑面≤2m。混凝土每澆筑50cm厚，人工下至孔底采用插入式振搗器分層振搗密實，上層混凝土振搗時。施工過程中要形成詳細準(zhǔn)確施工記錄，并且做到連續(xù)澆筑，不得產(chǎn)生中斷情況。在灌注混凝土前，應(yīng)先將懸臂端模板立好，并在懸臂端護壁與設(shè)計體型間貼1層塑料板，以便后續(xù)破除護壁混凝土，保證懸臂端外觀質(zhì)量。

7.破除懸臂端護壁混凝土

所有抗滑樁混凝土澆筑完成達到100%的強度后，才可對抗滑樁反壓回填部分土體進行挖除作業(yè)，挖除過程中安排專人對上游土體進行觀測，若土體產(chǎn)生變化，及時停止并恢復(fù)該段落反壓回填土體。鎖口混凝土破除采用人工使用風(fēng)鎬破除，破除過程中嚴禁傷害樁基。

8.預(yù)制、安裝擋土板

擋土板在預(yù)制場統(tǒng)一預(yù)制，模板采用木模板組合拼裝，混凝土采用拌合站集中拌合，嚴格按照配合比施工。擋土板安裝應(yīng)逐塊進行，每安裝完成1塊及時對擋土板后進行分層夯填，擋土板后設(shè)置50cm厚碎石反濾層，反濾層設(shè)置高度為抗滑樁頂面下1m。

二、工程概況

A高速公路設(shè)計采用雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)，路基設(shè)計寬度34m，設(shè)計時速100km/h。K020+580～K020+880段上行方向，路面硬路肩處出現(xiàn)隆起，右側(cè)邊溝變形破損，路塹墻向內(nèi)推移，墻身出現(xiàn)多處縫;右側(cè)一級至二級挖方邊坡出現(xiàn)護面墻破損、邊坡滑塌的現(xiàn)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K020+580～K020+880段右側(cè)邊坡滑塌情況進行了外業(yè)詳細勘察及處治設(shè)計，制定措施采取抗滑樁進行處治。

三、高邊坡基本情況調(diào)查

1.邊坡坍塌現(xiàn)狀

1）K020+695～K020+735段邊坡滑塌。K020+695～K020+735段一級～二級護面墻邊坡（約8m高）出現(xiàn)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K020+695～K020+735共40m長邊坡護、排水設(shè)施損毀。2）K020+740～K020+775段路塹擋墻縫。建設(shè)期在一級邊坡砌筑了K020+686～K020+854共168m路塹墻，墻身頂寬2.0m，外高度4.0m，整體完好，墻身泄水孔無流水痕跡，墻腳處綠植生長良好。調(diào)查時K020+740～K020+775段（長度35m范圍）共發(fā)現(xiàn)6處由上至下縫，寬度1.0cm～4.0cm間，縫內(nèi)干燥、無水跡。

2.邊坡病害原因分析

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況分析可知，該段工程類型為土石結(jié)合的挖方路塹，路塹邊坡的地層以黃土及強風(fēng)化泥巖為主，表層黃土覆蓋，下層泥巖隙發(fā)育，整體呈散結(jié)構(gòu)和碎狀結(jié)構(gòu)，自穩(wěn)能力差。由于雨季降水集中，大氣降水沿節(jié)理隙下滲，造成泥巖水膨脹、軟化，強度明顯降低，導(dǎo)致邊坡在自重作用下，傾向路基，局部出現(xiàn)蠕動變形，隙不斷發(fā)育增大，大氣降水入滲比例增大，最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、坍塌。

四、邊坡抗滑樁加固方案

對K020+695～K020+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K020+705～K020+795段邊坡一級平臺設(shè)置鋼混凝土抗滑樁。對K020+740～K020+775段路塹墻采取原位鉆孔注漿加固，并在K020+686～K020+854全段路塹墻設(shè)置仰斜式排水孔。K020+695～K020+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(wǎng)錨+種植紫穗槐加固。按照邊坡滑塌處治方案，在K020+705～K020+795段一級平臺頂設(shè)置抗滑樁，由K020+705和K020+795位置路塹墻頂向內(nèi)4.5m處的連線為樁中心連線，樁徑1.6m，樁中心距5.0m，跳樁施工。其中K020+705～K020+785段鋼混凝土抗滑樁設(shè)計樁長為9m，17根;K020+790～K020+795段設(shè)計樁長為15m，2根，抗滑樁立面布置如圖1所示。

五、邊坡抗滑樁加固效果分析

1.表面位移監(jiān)測與分析

通過比較各觀測點單次坐標(biāo)觀測值與初始觀測值，計算得出坐標(biāo)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(jiān)測。將每次監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測數(shù)據(jù)相近，只選取P02和P06作為研究對象，分析監(jiān)測結(jié)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(jiān)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(jiān)測時間的增加不斷增加，監(jiān)測年后基本趨于穩(wěn)定，位移最大值為41.3mm。與坡面平行方向位移較小，監(jiān)測期間略有波動，但最大值僅為7.1mm，變化量不大，監(jiān)測結(jié)后基本趨于穩(wěn)定。樁頂高程隨監(jiān)測時間的增加不斷下降，且監(jiān)測結(jié)時仍呈現(xiàn)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(wěn)定。與坡面平行位移略有波動，變化量較小，最大值不超過6mm。高程變化量也較小，也呈現(xiàn)前期變化速率較大后期逐漸放緩的趨勢，監(jiān)測完成后高程變化基本趨于穩(wěn)定。這是由于抗滑樁采用跳樁施工，間隔一個孔位施工，后期二批抗滑樁已施工完成，逐步發(fā)揮作用，有效控制了邊坡變形。

2.深部變形監(jiān)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(jiān)測。在抗滑樁內(nèi)部設(shè)置測斜孔，并做好保護，止在施工過程中碰撞彎曲，在水泥混凝土澆筑過程中止?jié)B入水泥漿，通過測斜儀監(jiān)測確定不同深度抗滑樁的變形情況。以9m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(jiān)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(wěn)定值作為監(jiān)測值。監(jiān)測時間從2020年10月開始到2021年6月，取其中三次監(jiān)測數(shù)據(jù)作為研究對象。抗滑樁完工后，在邊坡上部土體推力的作用下，3m以下有向坡面外側(cè)移動的趨勢。從抗滑樁頂面向下，隨著深度的增加變形呈現(xiàn)先增大后變小的趨勢。對比分析2021年3月和2021年6月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，二者相差不大，說明深度變形呈現(xiàn)不斷變小的趨勢。抗滑樁下部為穩(wěn)固巖體，變形量不斷變小，9m位置位移基本為0。抗滑樁變形最大位移出現(xiàn)在深度為6m處，2021年6月監(jiān)測變形量為10.3mm。結(jié)合其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，抗滑樁深度變形已基本趨于穩(wěn)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(wěn)定狀態(tài)。

六、結(jié)語

綜上，針對K020+705～K020+795段抗滑樁處治施工，制定監(jiān)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(jiān)測，得出監(jiān)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(wěn)定，且總位移量也較小。通過在抗滑樁內(nèi)部布置測斜管，采用測斜儀對抗滑樁深部位移進行監(jiān)測，得出隨著深度增加，抗滑樁變形呈現(xiàn)先增加后變小的趨勢，且最終逐漸趨于穩(wěn)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(wěn)定狀態(tài)，達到了預(yù)期的加固效果。

參考文獻：

[1] 劉茜，楊建明，羅輝，等.衡陽某紅黏土滑坡抗滑樁施工難點及優(yōu)化研究[J].施工技術(shù)，2018，48（01）：188-191.

[2] 劉敏.鋼筋混凝土抗滑樁施工技術(shù)研究[J].北方交通，2017，40（06）：144-145，150.