山區高速公路斜坡路基邊坡加固治理及效果研究

摘要：為了有效治理山區斜坡路基邊坡穩定性問題，文章以重慶梁平至四川開江高速公路某坡度較大的邊坡為研究對象，結合實地勘察數據，確定采用預應力錨索抗滑樁進行加固治理，闡述了預應力錨索抗滑樁施工技術要點，并通過監測數據驗證了預應力錨索抗滑樁加固治理的效果。結果表明，預應力錨索抗滑樁可以提高斜坡地基邊坡的穩定性，加固效果明顯，有效保障了山區公路邊坡安全性。

關鍵詞：山區；高速公路；斜坡路基；邊坡加固；錨索抗滑樁

中圖分類號：U416.1+4A260863

0 引言

基于交通強國戰略的背景，我國一直致力于推行交通基礎設施建設，西南地區也大力推進新一輪的交通基礎設施建設［1］。由于山區地形地貌均較為復雜，道路沿線常會存在高陡邊坡，因此經常會采用斜坡地基上的高填路堤［2］。在車輛荷載、降雨等長期作用下，邊坡容易失穩導致局部溜塌，威脅道路的行車安全。因此，對容易失穩的斜坡路基邊坡進行有效的加固治理是十分必要的。抗滑樁作為一種常用的邊坡加固方式，可以使加固地層的抗力得到有效發揮。與普通抗滑樁相比，預應力錨索抗滑樁的受力結構更加合理，可取得更好的支護與加固效果［3］。基于此背景，本文對預應力錨索抗滑樁在斜坡路基邊坡加固治理中的應用進行了研究，以期最大限度地發揮預應力錨索抗滑樁的加固能力，達到經濟合理的目的。

1 工程案例

重慶梁平至四川開江高速公路（重慶段）LKTJ2標段K19+791.614～K45+155.810，全長為25.36 km。路基寬度為26 m（分離式路基13 m），行車速度為100 km/h，設計雙向四車道。本標段路線整體走向為南北向。總體地勢起伏較大，地形地貌極其復雜。該工程路段在修建過程中，路基大部分填筑在山地、斜坡之上，斜坡地基高填路堤是該公路路基的主要結構形式，如圖1所示。填筑在斜坡地形上的路基，由于左右兩側填筑高度不同，在水分的影響下兩側還會出現沉降差，受水分影響大的一側更容易產生開裂甚至滑塌。

2 加固治理方案

近年來，邊坡失穩加固施工成功案例較多，在方案的選擇原則上，遵循安全可靠且經濟的方法，盡可能一次性地根治隱患。抗滑樁作為一種有效的邊坡支擋構件，能夠根據工程實際情況選擇樁位，為其應用帶來了寬廣的發展空間。按照結構形式，抗滑樁可分為單排抗滑樁、型鋼架樁和預應力錨索抗滑樁等。目前，抗滑樁已在山區斜坡路基邊坡加固中得到了廣泛的應用。

現場重點對該項目沿線的斜坡路基邊坡進行實地勘察，并以勘察報告為基礎展開分析。路基邊坡地質軟弱層多、構造復雜，地下水主要為松散巖類空隙水［4］。地層組成主要是粉質黏土、泥質砂巖，并少量夾帶煤渣、卵石和磚塊等，如表1所示。該類地層具有干燥后堅硬，在旱季自穩性好的優點。但在突發性暴雨侵襲作用下，該地層遇水軟化崩解，抗剪能力不強，結構承載力快速降低，極易產生構造面的坍塌滑動變形，不利于邊坡穩定。在邊坡出現了失穩的安全隱患時，如不對其進行加固處理，極易發生邊坡滑坡、坍塌等地質災害。

結合該工程實際地形條件，單一的抗滑樁加固邊坡能力有限，為實現有效承受邊坡上部邊坡的推力，并抵消邊坡的下推力，擬采用預應力錨索抗滑樁加固方式，實現維護邊坡穩定可靠的目標［5］。與普通抗滑樁相比，預應力錨索抗滑樁的樁身彎矩較大、剪力大，受力結構更加合理。另外，預應力錨索使其力學模式接近簡支梁等超靜定結構，如圖2所示。

在實地勘察過后，選取某坡度較大的邊坡為研究對象，對其進行加固治理。在該高填方路堤邊坡加固方案中，沿著路線方向放置16根單排抗滑樁，樁長按11 m設計，兩個樁之間的距離為6.0 m，樁身和護壁都采用C30混凝土。設計3排錨桿，錨桿長度取24 m，錨固段長12 m，每排錨桿間距取3.0 m，施加預應力。錨索與水平面夾角取30°，錨索主筋由4根直徑為15.2 mm的鋼絞線構成。抗滑樁和錨索的力學參數如表2所示。

3 預應力錨索抗滑樁施工

3.1 抗滑樁施工

3.1.1 測量放樣

對邊坡做修整工作，平整挖孔作業平臺。在開挖之前，根據設計圖對抗滑樁施工開展測量放樣。在測量方面工作全部完成之后，做好樁位和護樁標記。

3.1.2 樁孔施工

（1）樁孔開挖。開挖前，安排好開挖邊坡截水排水溝、臨時排水通道和防滲工作，嚴禁雨期施工［6］。開挖井口部分時，孔頂設置鎖口盤，樁井開挖2 m后進行施工鎖口。挖孔時，采用風鎬配合人工開挖，先兩邊、再中間，防止邊坡穩定性遭到破壞。在挖孔過程中，經常檢查樁孔截面尺寸，不得有欠挖。當開挖出碴時，采用人工裝碴，并用人工小斗車運輸。如遇挖孔發生滲水情況，應及時支護孔壁，并集中排除滲水。若地下水豐富，先采用井點法降低地下水位，再使用槽鋼和工字鋼做臨時支撐，確保開挖施工的安全性。

（2）樁孔護壁。為了提升樁坑內壁的穩定性，當樁身每挖掘0.5～0.8 m深時，立即實施該段混凝土護壁。護壁貼緊圍巖，使用鋼模板，混凝土強度等級為C30。每節護壁1 m高，護壁水平向鋼筋用4根鋼筋相互搭接后焊接牢固，兩節護壁間豎向鋼筋搭接長度控制在420 mm左右。

（3）終孔檢查。樁孔開挖至設計標高后，需要對孔底巖土實際情況進行檢查，如果滿足設計標準，鑿除護壁突出部分，并及時清理孔底雜物，保證鋼筋籠安放平穩。

3.1.3 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠采取加工廠集中制作的方式，指派相關的監督人員監督制作過程［7］。首先，明確鋼筋籠的制作材料，確保制作材料質量過關。在制作鋼筋籠過程中，要嚴格按照鋼筋籠規范制作。主筋接頭采用焊接，接頭數目、搭接距離與規范值嚴格相符。接頭數目與總受力鋼筋面積之間的比例lt;50%，相鄰主筋的接頭位置應錯開35D。縱向主筋位于抗滑樁樁頂以下的2 m內，不必設置接頭。鋼筋籠內部設置“＋”支撐加固，水平向力筋與縱向筋點焊處理，避免鋼筋籠后期出現變形和扭轉［8］。鋼筋綁扎前，在孔底鋪10 cm厚的混凝土。在箍筋和主筋之間，用22#鐵絲綁扎結實，依據現實需求適當進行點焊處理。在鋼筋與模板間設置保護層墊塊，墊塊應與鋼筋扎緊。安裝前，要確定好澆筑混凝土的導管位置，并且鋼筋籠安裝高度與設計位置高度相符。在樁孔的挖掘工作順利完成后，開始吊裝制作好的鋼筋籠，吊放下孔需就位精準立直，位移偏差符合規范及設計要求，嚴格防止鋼筋籠破壞孔樁的內壁。

3.1.4 澆筑混凝土

驗收合格后，方可進行混凝土澆筑。混凝土澆筑作業前，做好混凝土的配合比、攪拌、制作、運輸工作。本工程澆筑采用C30混凝土，澆筑作業時，應保持混凝土有足夠的流動性，使用串筒開展分層澆筑作業。為充分避免粗骨料與水泥砂漿之間產生離析，串筒端部與澆筑面之間留2 m間距。振搗作業時，連續澆筑0.5～0.7 m時，采用插入式振搗器，強化振搗效果。澆筑混凝土完成后，在8 h之內進行灑水養護，并維持7 d左右；28 d后采用低應變動測法檢測樁身完整性，質量合格后再進行冠梁、樁間板及附屬施工。

3.2 預應力錨索施工

3.2.1 錨孔施工

鉆孔前，應檢查孔口及周邊土地是否穩定。錨孔孔位按設計要求準確定位在坡面上，孔位驗收后方可鉆孔。由于本工程區域內巖土質松散、破碎，采用跟管鉆進技術成孔，并要求無水干鉆，禁止水鉆，保證錨索與邊坡粘結性能。鉆頭直徑要略大于孔徑，鉆孔深度大于設計深度0.5 m。在鉆進過程中，鉆孔速度根據鉆機性能和錨固地層的實際情況調整，鉆孔達到設計深度后空鉆出土，采用高壓空氣沖出孔內粉塵和積水。

3.2.2 錨索施工

本工程錨索采用15.24 mm鋼絞線編索，錨索結構組成包括錨端鎖定段、錨固段、張拉段，其斜托和封頭均采用C30混凝土現澆。錨索長度長于設計長度1.5 m，錨固段間隔為0.5 m，張拉段間隔為1.5 m。在錨索中置25 mm塑料注漿管，外置22 mm二次注漿鍍鋅鋼管。鋼絞線采用無齒鋸切割，嚴禁用電弧燒斷或者氣焊切割。錨索鋼絞線需除銹使用，自由段采用環氧樹脂涂膜層、涂油和塑膠保護層包裹，形成多層防腐效果。錨索制作完成后，采用人工抬運至施工現場。錨索安裝采用人工方式，將裝好注漿管的錨索一并插入孔底。

3.2.3 錨索注漿

采用注漿機分兩次注漿，第一次采用M35水泥砂漿，注漿壓力≥0.7 MPa，注漿管和孔底的距離為100 mm。為確保一次注漿成型，禁止注漿期間，上拔注漿管。注漿強度達5 MPa后穩定2 h，再開展二次注漿工作，二次注漿壓力控制在3 MPa，使用M35純水泥漿。

3.2.4 張拉和鎖定

當錨固體混凝土達到設計強度的80%后，開始錨索張拉。為克服地層徐變導致的預應力損失，錨索張拉需要分兩次進行。第1次張拉分五級，依次為設計預應力的25%、50%、75%、100%、110%。最后一次也稱為超張拉，穩拉30 min后鎖錨。鎖定48 h后，開始第2次補償張拉，張拉至設計荷載的0.9倍，驗收合格后，切除多余鋼絞線，并對錨索、錨具做好除銹防腐處理，最后用C30混凝土封錨。

4 預應力錨索抗滑樁效果分析

4.1 現場測試方案

為了驗證該邊坡加固治理效果，在預應力錨索抗滑樁邊坡上部和下部分別埋設全向位移計，采集測量數據，監測抗滑樁深層次位移情況。共布置6個監測點，分別距離坡頂0.4 m、1.4 m、2.4 m、3.4 m、4.4 m、5.4 m，監測周期為3個月。在邊坡監測過程中，如遇預應力錨索抗滑樁變形速率突然增大，應適當增加監測次數，并采取相應的應急措施。通過監測點采集邊坡變形數據，如表3所示。

4.2 數據結果分析

根據表3數據繪制位移曲線，如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，監測點1～6豎向位移變化趨勢基本相同，總體變形量不大，豎向位移最大值為1.032 mm，累計值為16.333 mm，邊坡豎向位移基本穩定，預應力錨索抗滑樁有效控制了邊坡的變形。監測點1～6水平位移變化隨著時間的推移逐漸穩定。其中，邊坡頂部的測點1～3在監測初期位移變化較大，主要集中在前兩個月，但到了第三個月也趨于穩定狀態，邊坡中部和底部測點4～6水平位移變化趨勢始終基本一致，處于穩定狀態。水平位移最大值為1.518 mm，累計值為17.083 mm。結合監測結果和位移曲線圖，該邊坡豎向位移和水平位移均較小，由此認為，穩定性明顯提高。

5 結語

斜坡路基邊坡是山區高速公路路基采用的主要結構型式，其穩定性評價及有效治理在山區公路工程項目中發揮著重要作用。本文結合重慶梁平至四川開江高速公路某邊坡實例，對斜坡路基邊坡穩定性和治理方案進行分析。實踐證明，在斜坡路基邊坡合理設置預應力錨索防滑樁，可以大大提高邊坡穩定性，降低坍塌、滑坡等事故的發生概率，對整個項目的建設及后期運營具有重要意義。

參考文獻

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［8］董文武.山嶺區斜陡坡路堤穩定性研究［D］.昆明：昆明理工大學，2020.

收稿日期：2023-10-16

作者簡介：李 威（1988—），工程師，研究方向：工程地質、巖土工程。