某高速公路路塹邊坡樁板墻變形的加固處治

王利平

(中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安 710075)

樁板墻源自滑坡治理中的抗滑樁，樁間設(shè)置簡支于樁上的擋板后達到擋土效果，相比于傳統(tǒng)擋墻，樁板墻具有承載能力大、適用范圍廣、施工安全、質(zhì)量可控等優(yōu)點。由于造價較高，樁板墻更多使用于重要工程的大型高陡邊坡或滑坡等特殊工程，樁身尺寸、樁長、樁間距等設(shè)計參數(shù)主要依據(jù)地質(zhì)條件和放坡條件確定。華南某山區(qū)高速公路巖質(zhì)路塹邊坡，為避開與山坡頂部既有鄉(xiāng)道的干擾，采用懸臂18 m樁板墻及時收坡，施工過程中出現(xiàn)了樁頂超常位移，經(jīng)補勘查明巖土變化情況，進行了加固處治。

1 原設(shè)計與施工情況

某華南山區(qū)高速公路沿山腳連續(xù)切坡通過兩座低山，深挖路塹長213 m，中心最大挖深約18.23 m，由于鄉(xiāng)道利用上半山坡地形回頭展線，故公路路塹需盡快收坡以免干擾，設(shè)計分三級，一級懸臂18 m樁板墻，設(shè)樁33根，二、三級為錨桿框架梁，二級坡率1∶0.5，三級坡率1∶0.75，邊坡最大高度46.74 m。

原地質(zhì)勘察斷面揭示，地層上部為第四系全新統(tǒng)坡殘積碎石土、下伏基巖為石炭系硅質(zhì)巖，巖層產(chǎn)狀與邊坡傾向相反，巖體較完整，構(gòu)造裂隙不發(fā)育。

2012年初，二三級邊坡錨桿框架與一級邊坡支擋樁施工完成，在清理樁前土石方過程中，發(fā)現(xiàn)坡頂鄉(xiāng)道產(chǎn)生裂縫，隨進行了樁頂位移監(jiān)測，監(jiān)測顯示位移較大的為8#～14#樁，最大的11#樁3月12號位移18 cm，采用樁前堆土反壓后位移趨緩，6月進入雨季后位移再次加劇，8月28號11#樁頂位移累計達63 cm，8#～14#其他樁位移均在40 cm以上，樁身完整未發(fā)現(xiàn)裂縫，坡頂鄉(xiāng)道裂縫產(chǎn)生約2 cm錯臺，表明邊坡正在蠕變階段。

2 樁頂位移原因分析

根據(jù)現(xiàn)場開挖所揭示地層：1#～10#樁間出露全～強風化硅質(zhì)巖，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，10#～14#樁間出露碎石土，夾雜孤石漂石，14#～24#樁間出露強～中風化硅質(zhì)巖，巖層完整性好，25#～33#樁間出露全～強風化硅質(zhì)巖，原勘察斷面ZK68+140，位于15#～16#樁間，實際開挖地層與勘察地層完全一致，但由于短距離內(nèi)地層巖性的劇烈變化，已不能用此斷面代表10#～14#樁間最不利地質(zhì)情況，補充勘察斷面ZK68+120。

根據(jù)補勘，邊坡坡體以碎石土為主，厚度22～30 m，其下全風化硅質(zhì)巖厚5～30 m，下伏強～中風化硅質(zhì)巖，樁身懸臂端均位于碎石土中，錨固段10 m中5 m處于全風化硅質(zhì)巖、5 m處于強～中風化硅質(zhì)巖。

對比前后兩處勘察結(jié)果，相距20 m地層巖性及風化程度發(fā)生了大幅變化，說明該段地層巖性混雜，巖層界面變化頻繁，巖土混雜，樁提供的抗力不足以與樁后土壓力抗衡，邊坡開挖后，在樁后土壓力作用下樁身向外傾斜導致樁頂位移，在樁前緊急采取5 m高填土反壓后傾斜趨緩，6～8月連續(xù)降雨，雨水的下滲導致土體重力加大從而引起土壓力加大，而坡體土強度隨含水量增加進一步降低，所以雨季位移加劇。

3 治理方案與穩(wěn)定性計算

變更方案考慮了拆樁削坡放緩方案與利用樁進行邊坡加固兩種方案，后因坡頂?shù)泥l(xiāng)道無改線條件而放棄，對加固方案進行分析計算。采用規(guī)范推薦的極限平衡法，通過對現(xiàn)狀邊坡的定性分析和定量計算，擬定潛在滑面，根據(jù)經(jīng)驗與反算取得計算參數(shù)，各支擋工程協(xié)同受力，具體如下。

(1)樁頂位移超高50 cm的樁不考慮樁的受力，按大地梁使用，超過20 cm的樁可適當受力。

(2)按補勘斷面ZK68+120作為代表斷面計算(12#樁位置)，根據(jù)現(xiàn)場踏勘及地質(zhì)鉆孔資料，樁后土體主要為碎石土、全風化硅質(zhì)巖、底部為強中～風化硅質(zhì)巖，坡體還未形成貫通的滑動面，按以下兩種方法計算下滑力并取大值：①根據(jù)坡頂拉裂縫與巖層分界線擬定潛在滑動面，根據(jù)樁頂位移反算得到土體綜合內(nèi)摩擦角，計算不考慮樁受力情況下的剩余下滑力；②按庫倫土壓力計算，樁后土體綜合摩擦角根據(jù)類似工程經(jīng)驗取值36.5°，計算不考慮樁受力情況下的土壓力與破裂面。根據(jù)兩種方法計算結(jié)果最終以方法2土壓力為設(shè)計指標。

(3)根據(jù)規(guī)范要求達到的安全系數(shù)，采取的支擋措施最少需要提供約3 530 kN的抗力，現(xiàn)狀支擋樁抵抗下滑力原則上不計。

(4)擬定加固方案：首先考慮原設(shè)計的防護已施工，對邊坡穩(wěn)定有一定的作用，維持原設(shè)計坡率與防護形式，針對抵抗力不足采用在邊坡加設(shè)錨索的方案進行支擋加固，一級邊坡支擋樁上設(shè)五束錨索，支擋樁間設(shè)置錨索地梁，地梁上設(shè)置五束錨索。二、三級邊坡已施工錨桿框架梁，在框架梁上設(shè)置地梁，地梁上設(shè)置錨索，形成樁與錨索、擋土板與地梁錨索、錨桿框架梁與地梁錨索協(xié)同受力。

(5)巖體與注漿體界面粘結(jié)強度取240 kPa(按中密碎石土低限取值)，錨孔直徑150 mm，錨固段長度13 m，單束錨索設(shè)計錨固力Pd=730 kN，采用7根Φ15.2 mm高強度鋼絞線制成。

考慮一級錨索地梁設(shè)置在樁間擋土板上，擋土板對地基容許承載力有提高，二、三級邊坡地梁設(shè)置在原錨桿框架梁上，原錨桿框架梁對地基容許承載力有提高，邊坡地基土容許承載力取值為280 kPa。

根據(jù)擬定的方案，經(jīng)過計算ZK68+120斷面邊坡錨索提供的抗滑力為3 590 kN，滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

(6)邊坡平臺采用C20混凝土封閉。每級邊坡平臺設(shè)置截水溝，坡頂鄉(xiāng)道內(nèi)側(cè)水溝采用漿砌片石硬化。

由于該段巖性變化頻繁，施工過程中錨索長度隨入巖深度進行了調(diào)整。

4 結(jié) 語

加固工程于2013年3月完成，根據(jù)監(jiān)測資料由錨索加固完成至2016年9月歷經(jīng)3個雨季，抗滑樁樁頂位移最大3.5 cm，目前該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，每年雨季持續(xù)監(jiān)測。

(1)此段深路塹邊坡在勘察設(shè)計階段布置地質(zhì)橫斷面一處，雖滿足公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范要求工作量，但未達到查明地層情況的目的。提醒設(shè)計人員，對于地質(zhì)條件復雜、設(shè)置重要工程路段應(yīng)加強加密勘察工作，為設(shè)計提供可靠的基礎(chǔ)資料。

(2)樁板墻懸臂長度不宜過長，一般土質(zhì)路塹邊坡懸臂不宜超過10 m，巖質(zhì)邊坡視巖層情況不宜超過12 m，超過此范圍應(yīng)加設(shè)錨索與樁共同受力，能大幅提高樁的支檔能力。

(3)施工過程中應(yīng)加強與施工單位溝通，要求及時反饋施工信息，尤其是與設(shè)計的地質(zhì)資料不符時，需及時調(diào)整變更。