復(fù)合式支擋在路基災(zāi)毀治理中的應(yīng)用

任友云

（紅河公路局，云南 紅河 661100）

0 引言

路基復(fù)合式支擋通過多種不同支擋按一定的組合形式共同支擋路基填土的構(gòu)筑物。復(fù)合式支擋采用樁板墻加扶壁式路肩擋墻的組合形式，適用于斜坡填方路段，外側(cè)填土高度超過12m 且地面橫坡陡于1∶1.25時(shí)，地形條件不允許用支擋外移變?yōu)槁返虊斫档椭醺叨鹊穆范?，采用樁板墻頂?nèi)側(cè)填土上設(shè)扶壁式擋土墻組成的復(fù)合式支擋，能有效降低樁板墻的懸臂高度，既克服了樁頂位移超限和保證了樁板墻自身安全，又能支擋較高路基填方，最終達(dá)到路基穩(wěn)定支護(hù)的目的。該復(fù)合式支擋是一種有效治理此類斜坡高填方路基災(zāi)毀的方法，亦可用于新建路基。本文主要通過工程實(shí)例來介紹該方法在災(zāi)毀恢復(fù)處治中的應(yīng)用。

1 工程概況

云南省某二級(jí)公路是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生命線，車流量較大，通車已有6年。該路段現(xiàn)狀布置形式為：右側(cè)設(shè)錨拉樁板路肩墻，瀝青混凝土路面，路段為S形曲線。在日常養(yǎng)護(hù)巡查中發(fā)現(xiàn)其中的K65+525—K65+575段右幅路基沉降，路面中部及邊溝溝底縱向開裂，裂縫寬度約為3～5cm，最大沉降深度約13cm，右側(cè)錨拉樁板墻有輕微變形，對(duì)此病害做了針對(duì)性應(yīng)急養(yǎng)護(hù)處理。一個(gè)月后碰上雨季極端天氣，由于持續(xù)的強(qiáng)降雨，使該處樁板墻滑移倒塌5 棵，致路基全毀，路基毀壞段長50m、寬9.1m、最深達(dá)7 m，交通已完全中斷。為確保公路安全運(yùn)行，需進(jìn)行處治。

2 病害調(diào)查及方案設(shè)計(jì)

2.1 滑坡形態(tài)及規(guī)模

災(zāi)后地勘結(jié)果表明，該路段處于不穩(wěn)定向下順坡滑動(dòng)變形中，滑床物質(zhì)主要為人工填土層，滑面主要為人工填土與全風(fēng)化砂泥巖的接觸面，滑坡區(qū)平面形態(tài)呈半圓弧形，滑動(dòng)方向310°，形成的陡坡坡度為70°左右，滑動(dòng)方向與原始坡形傾斜方向及地下水運(yùn)移方向基本一致。滑坡區(qū)軸向上長約15.0～17.0m，寬約38.0～50.0m，滑坡厚度2.0～9.0m，平均厚度5.5m，平面面積約704m2，滑坡體積約0.39 萬m3，該滑坡為推移式土質(zhì)淺層滑坡。

滑坡體所處地形自然坡度較陡，在45～50°之間，填方較厚，產(chǎn)生滑坡前干旱少雨，氣候干燥，淺層土體、全風(fēng)化巖體因含水量減少而產(chǎn)生收縮裂隙，降低了巖土體強(qiáng)度，為地表水下滲提供了通道。雨季的到來使得淺層巖土體遇水浸潤后土體自重增加、孔隙水壓力增大、抗剪強(qiáng)度急劇降低，又在頻繁超重車輛的反復(fù)作用下，造成抗滑樁外傾，形成了滑坡，結(jié)合勘探孔揭露填土厚度，沉降變形影響深度范圍介于5.8～12.0m。

2.2 滑體穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展趨勢

根據(jù)計(jì)算，滑坡在不利工況下仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)；坍塌后滑坡前緣覆蓋松散棄土，可能形成淺層滑動(dòng)，后緣開挖形成高邊坡，在降雨滲入、車輛荷載及振動(dòng)情況下會(huì)進(jìn)一步加劇，坍塌缺口會(huì)進(jìn)一步滑塌，兩邊剩余樁板墻可能造成失穩(wěn)，形成更大范圍的滑坡危害。

2.3 方案擬定

經(jīng)過系統(tǒng)分析，最終決定采用復(fù)合式樁板墻加扶壁式路肩擋墻二級(jí)支擋形式，以盡快恢復(fù)公路的安全運(yùn)行狀態(tài)。其總體的設(shè)置為：在右幅滑塌路基外2m 處設(shè)置樁板墻，樁基截面尺寸為1.5×2m，樁中心間距為6m；待樁板墻施工完成后，墻背回填完成，再下挖2m后設(shè)置鋼筋混凝土扶壁式路肩擋土墻，墻高6.5m，基礎(chǔ)埋深必須保證2m。組合支擋現(xiàn)場實(shí)景如圖1所示。

圖1 組合支擋現(xiàn)場實(shí)景

3 施工工序及主要施工工藝

復(fù)合式支擋總體施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→施工放樣→樁板墻→注漿→回填至樁頂→扶壁式擋墻→回填→鋪筑路面→驗(yàn)收。其中，樁板墻施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→施工放樣→清除表面松土→鎖口及護(hù)壁施工→開挖→護(hù)壁施工→清孔→終孔檢查→鋼筋籠制作與安裝→澆筑樁身混凝土→抗滑樁檢測。

護(hù)壁施工要點(diǎn)有：①護(hù)壁支護(hù)宜用就地灌注混凝土，灌注前應(yīng)清除巖壁上的松動(dòng)石塊、浮土；②護(hù)壁厚度應(yīng)符合圖紙規(guī)定；③在滑動(dòng)面處承受較大推力的護(hù)壁和孔口，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋施工；④護(hù)壁混凝土模板的支架可于灌注后24h拆除，開挖應(yīng)在上一節(jié)護(hù)壁混凝土終凝以后進(jìn)行；⑤在圍巖松軟破碎和有滑動(dòng)面的節(jié)段，應(yīng)在護(hù)壁內(nèi)順滑坡方向用臨時(shí)橫撐加強(qiáng)支護(hù)，并注意觀察其受力情況，及時(shí)進(jìn)行加固。

抗滑樁質(zhì)量控制要點(diǎn)有：①灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè)，且符合技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定，如因故中斷灌注，其接縫面應(yīng)作特殊處理，嚴(yán)禁施工縫處于滑動(dòng)面上；②在施工過程中，為確保施工人員安全，應(yīng)加強(qiáng)觀測,防止發(fā)生突然事故；③挖孔過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查樁身凈空尺寸和平面位置，孔的中軸線偏斜不得大于孔深的0.5%，截面尺寸必須滿足設(shè)計(jì)要求，孔口平面位置與設(shè)計(jì)樁位偏差不得大于5cm；④挖孔至設(shè)計(jì)高程后，應(yīng)進(jìn)行孔底處理，做到平整，無松渣、泥污等，如地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位妥善處理。

4 復(fù)合式支擋的優(yōu)點(diǎn)、適用性及組合結(jié)構(gòu)分析

4.1 復(fù)合式支擋的優(yōu)點(diǎn)

兩種支擋按一定的方式組合，可有效降低下級(jí)支擋樁板墻的懸臂高度，應(yīng)盡量控制在12m以內(nèi)，這樣樁截面、樁基入土深度均得以減小，工程更趨于安全經(jīng)濟(jì)。扶壁式路肩擋墻自身截面尺寸小、重量輕且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，墻踵板的寬度與上方填土高度匹配，對(duì)地基承載力的要求不高，抗傾覆穩(wěn)定性也較好。

4.2 組合結(jié)構(gòu)的適用范圍

組合結(jié)構(gòu)適用于以下情況：山區(qū)公路的斜坡高填一側(cè)，地面橫坡陡于1∶1.25，樁體懸臂高度超12m，又無法用路堤墻來降低支擋高度的路段；新建通過不能避讓的老滑坡的高填路段；斜坡高填但場地地質(zhì)不適宜建橋的高填路段。

4.3 組合結(jié)構(gòu)分析

4.3.1 組合形式構(gòu)思

如采用扶壁式路肩擋土墻直接設(shè)置在樁板墻頂，兩者之間為剛性連接，樁頂以上的土壓力水平分力基本靠連接鋼筋的抗拉和抗剪來承擔(dān)；墻踵板上填土一般較厚，其產(chǎn)生的垂直壓力較大，墻踵板底土體難免會(huì)產(chǎn)生輕微變形和沉降，壓力導(dǎo)致扶壁墻有下沉趨勢，抵抗此力仍然靠兩者之間的連接鋼筋的抗拉來承擔(dān)，所以需要的配筋多，且連接處截面局部需擴(kuò)大才能滿足要求。由于樁板墻和扶壁墻雖材料一致，但因兩者受力變形差異較大，扶壁墻在兩樁之間部分容易出現(xiàn)裂縫。

考慮利弊后，復(fù)合式支擋組合采用樁板墻與扶壁路肩墻完全分離的組合方式。樁板墻施工完成且填土至樁頂，在樁頂內(nèi)側(cè)1.5m 處設(shè)扶壁墻，即墻趾離擋土板0.2m 左右。扶壁墻與樁頂填土視為一體，對(duì)樁板墻來說均為其上方荷載，樁體承受樁后填土及其上方填土荷載的共同作用；扶壁路肩墻承載力由樁后填方提供，整體承受墻后土壓力即可；實(shí)質(zhì)相當(dāng)于兩級(jí)支擋。

4.3.2 具體組合形式

樁板墻加扶壁式路肩擋墻組成復(fù)合支擋，按上下位置分兩級(jí)布置，其中下級(jí)設(shè)樁板墻，上級(jí)為扶壁式路肩擋墻。通過計(jì)算，在右幅滑塌路基外2m 處設(shè)置樁板墻，樁基截面尺寸為1.5×2m，樁中心間距為6m；待樁板墻施工完成后，墻背回填，再設(shè)置混凝土扶壁式路肩擋土墻，墻高6.5m，墻寬0.3m，扶肋間距2.7m，扶肋厚0.3m，并設(shè)防滑凸榫，基礎(chǔ)埋深必須保證2m。

4.3.3 計(jì)算分析

（1）樁板墻

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，已探明有明顯和潛在滑動(dòng)面，樁板墻受力模式為：滑面以上樁后受滑坡剩余下滑力，滑面以上樁前覆土的抗滑力因橫坡較陡而有下滑趨勢不予考慮，滑面以下為嵌固段，樁頂以上的扶壁墻和填土均作為填土整體考慮。

采用理正巖土軟件計(jì)算可得，剩余下滑力為646kN，剩余下滑力角度為32°，剩余下滑力水平分力為548kN，剩余下滑力豎直分力為342kN，分布范圍為樁頂以下（0～5m）范圍。擬樁截面尺寸為1.5×2m，背側(cè)為擋土側(cè)，面?zhèn)葹榉菗跬羵?cè)，采用m 法計(jì)算，背側(cè)最大彎矩為16 906kN.m，出現(xiàn)在距離樁頂9.4m 處，最大剪力為3 289kN，出現(xiàn)在距離樁頂5m 處，樁頂最大位移為53mm，滿足各項(xiàng)規(guī)范要求。

（2）扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻之所以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，主要與其墻身自重和墻踵板上方填土重力有關(guān)。另外，墻趾板的設(shè)置還可以進(jìn)一步提升擋土墻自身的抗傾覆穩(wěn)定性，降低擋土墻基底所承受的應(yīng)力。針對(duì)本扶壁式擋土墻擬定墻高6.5m，墻寬0.3m，墻趾懸挑長1m，墻踵懸挑長3.8m，底板厚0.5m，扶肋間距2.7m，扶肋厚0.3m，并設(shè)防滑凸榫。

對(duì)擬定的墻身截面尺寸進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化后，對(duì)墻身穩(wěn)定性、基底應(yīng)力、合力偏心距、裂縫寬度等進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果為：滑移力111.47kN，抗滑力365.24kN，滑移驗(yàn)算滿足Kc=3.276 ＞1.300；傾覆力矩=122.79kN·m，抗傾覆力矩1 660.73kN·m，傾覆驗(yàn)算滿足K0=13.524 ＞1.300；基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足e= -0.244 ＜1.020m；墻踵處地基承載力驗(yàn)算滿足：壓應(yīng)力=138.903 ＜812.5kPa；墻面板強(qiáng)度計(jì)算，最大裂縫寬度δfmax=0.068mm ＜δflimit= 0.2mm[1]。

5 復(fù)合式支擋整體工藝控制

5.1 排水設(shè)施

復(fù)合式支擋排水設(shè)施的作用主要體現(xiàn)在以下3 方面：①疏干墻后填料中的水分，避免路面積水滲入路基，出現(xiàn)墻后填土積水，增大墻身的靜水壓力；②防止在含水量不斷增加的情況下，黏性土填料產(chǎn)生過大的膨脹力；③在季節(jié)性冰凍地區(qū)，可得到明顯降低一些填料的凍脹壓力。

扶壁式擋土墻施工注意事項(xiàng)有：①對(duì)抗滑所導(dǎo)致的變形問題進(jìn)行充分的考慮，對(duì)土體遭到破壞，難以全面施工的問題進(jìn)行充分的考慮；②在開挖施工中，可以選擇臨時(shí)性、較陡的邊坡分段位置，若將扶壁式擋土墻應(yīng)用到已經(jīng)滑坡的位置，則須做好相應(yīng)的排水工作，并給出行之有效的施工方案；③扶壁式擋土墻需要進(jìn)行集中施工，確保一次性完成扶壁式擋土墻的施工作業(yè)，將二次返工的概率降到最低，有效提升施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短施工工期[2]。

5.2 回填

在扶壁式擋土墻施工過程中，如果回填擋土墻混凝土強(qiáng)度已高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，則需要及時(shí)回填?；靥顣r(shí)需要注意以下幾方面：①回填順序是先填墻趾、再填墻踵，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層壓實(shí)，且扶壁間等高回填；②擋土墻回填土料的選擇，要保證其透水性好，例如砂土、礫石及碎石等，這種類型土有著相對(duì)穩(wěn)定的抗剪強(qiáng)度，利于排水，如果是更為重要、高度更高的擋土墻，黏土因性能不夠穩(wěn)定而不能用作回填土料[3]。

5.3 復(fù)合支擋

針對(duì)K65+525—K65+575 段施工，復(fù)合支擋的應(yīng)用還需注意以下幾點(diǎn)：①清除滑坍體，將坍塌土體及已倒塌樁板墻的外露部分清除干凈；②在排水過程中，為防止大氣降水直接進(jìn)入滑坡體，加劇滑坡變形，要理順恢復(fù)路基左側(cè)邊溝；③復(fù)合支擋要使用二級(jí)支擋，即樁板墻+扶壁式擋墻。

6 扶壁式擋土墻在公路應(yīng)用中的質(zhì)量控制

6.1 加強(qiáng)基底處理

當(dāng)開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可正式開始基底夯實(shí)施工，夯實(shí)度要控制在90%以上：首先，將塊石或碎石填充到基底；然后，進(jìn)行夯實(shí)施工，確保基底平面與設(shè)計(jì)標(biāo)高相同。

6.2 模板安裝

為了保證模板安裝質(zhì)量，需要注意以下幾方面：①嚴(yán)格控制模板標(biāo)高的準(zhǔn)確度，避免出現(xiàn)鋼模板線形不規(guī)則的情況，如果模板受損，則必須進(jìn)行更換；②兩個(gè)相鄰模板之間要拼接嚴(yán)密，否則在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，擋土墻可能出現(xiàn)漏漿；③嚴(yán)格控制模板強(qiáng)度，使其達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求，為擋土墻的施工質(zhì)量提供保障[4]。

6.3 混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)需要注意以下幾方面：①嚴(yán)格控制水泥、骨料等施工材料的質(zhì)量，各類施工材料的性能指標(biāo)都要符合設(shè)計(jì)要求且必須進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)；②施工過程中要嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和配合比，嚴(yán)禁澆筑混凝土?xí)r任意調(diào)整；③加強(qiáng)混凝土擋土墻養(yǎng)護(hù)，避免脫模后出現(xiàn)混凝土表面裂縫等問題。

7 結(jié)語

綜上所述，在山區(qū)公路災(zāi)毀恢復(fù)重建工程的設(shè)計(jì)和施工過程中，復(fù)合式支擋的應(yīng)用越來越廣泛，其發(fā)揮了占地小、施工工藝簡單、施工周期短等優(yōu)勢。為加強(qiáng)復(fù)合式支擋在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并保證其施工質(zhì)量，須對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘察，然后根據(jù)實(shí)際情況制定合理的設(shè)計(jì)方案，并加以有效落實(shí)。在治理施工過程中，須加強(qiáng)滑體監(jiān)測、施工驗(yàn)槽等，同時(shí)采取施工安全作業(yè)措施，確保施工作業(yè)人員、機(jī)械設(shè)備等的安全。