抗滑樁板墻在軟基陡坡高路堤支擋中的應(yīng)用

摘 要：不穩(wěn)定的斜坡路堤是一種常見的山區(qū)公路斷面形式。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用各種類型重力式支擋結(jié)構(gòu)物方案。但是重力式支擋結(jié)構(gòu)物對(duì)地基強(qiáng)度有要求，在一些基地存在深厚軟土的路段，在傾斜面填料和軟土共同作用之下，結(jié)構(gòu)的受力狀況往往比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的支擋方案無法滿足使用要求。貴州高速路堤地基形狀復(fù)雜，一些路段按照傳統(tǒng)施工方案陡坡高度達(dá)25m，超過了路堤自然承重極限，傳統(tǒng)施工方案不能無法滿足路堤承重要求，需要采用抗滑樁配合板墻的施工方案。本文通過貴州高速路施工幾個(gè)典型工程實(shí)例，對(duì)抗滑樁墻在軟基陡坡高路堤支擋中應(yīng)用的可能性進(jìn)行探討，為貴州高速路建設(shè)中相似的路段情況提供參考。

關(guān)鍵詞：抗滑樁板墻；軟基陡坡高路堤；支擋

占全省國(guó)土總面積的61.9%，境內(nèi)巖溶分布范圍廣泛，形態(tài)類型齊全，地域分布明顯，一定程度上為高路公路的建設(shè)提出了新的要求。如何鋪設(shè)軟坡土基高路堤，本文的研究思路是通過對(duì)貴州松桃至銅仁高速公路樁板墻的應(yīng)用和貴州道真至甕安高速公路回頭曲線下側(cè)預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻的應(yīng)用的對(duì)比研究分析抗滑樁板墻在軟基陡坡高路堤支擋中的應(yīng)用可能性和施工技術(shù)要點(diǎn)。通過學(xué)習(xí)兩條高速公路抗滑樁板墻應(yīng)用技巧，為其他高速公路建設(shè)解決相關(guān)問題提供相關(guān)實(shí)踐依據(jù)。

1 貴州道真至甕安高速公路回頭曲線路段預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻的應(yīng)用

1.1 工程概況

土層結(jié)果大致如下：

（1）路基填土。粉質(zhì)粘土雜碎石，強(qiáng)度低、韌度低，密度居中，分布廣泛，厚度為3m以上，施工時(shí)應(yīng)該清理掉該土層。

（2）碎石土。凝灰?guī)r碎塊。亞環(huán)狀棱角狀，顆粒直徑為5～20mm，分布在場(chǎng)地大部分地段。

（3）全風(fēng)化玄武巖。棱角狀全風(fēng)化，厚度大施工不能全部揭露，揭露厚度為5～14m，錨索樁基嵌入此層。

1.2 受力分析

施工路段路基形式為全填方整體式路基，自然邊坡角度大，地基條件不良，常規(guī)放坡高度達(dá)到25m，對(duì)比地面平緩的軟弱地帶，在軟基陡坡施工陸地的變形滑動(dòng)同普通路段有很大區(qū)別。通過對(duì)施工地點(diǎn)地質(zhì)條件的綜合考慮，決定使用錨索預(yù)應(yīng)力樁板墻施工方案。利用預(yù)應(yīng)力錨樁較高的抗拉強(qiáng)度，預(yù)應(yīng)力作用在樁懸臂段，降低了樁的內(nèi)應(yīng)力，改變了普通樁板墻懸臂受力狀態(tài)，較小了樁的截面積，節(jié)省材料，使得高填方路堤實(shí)現(xiàn)了輕型化，降低了工程造價(jià)。

1.3 方案比選

考慮到傳統(tǒng)重力擋墻方案在地基飽水且軟弱的情況下達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)當(dāng)?shù)厥先狈?，而采用了錨索預(yù)應(yīng)力施工方案，并且通過擋土板傳遞給樁柱和錨索。

1.4 施工方案

左側(cè)擋墻加高之后子外側(cè)用樁進(jìn)行加強(qiáng)。錨索預(yù)應(yīng)力作用于樁懸臂，立面布置見下圖：

外側(cè)設(shè)置12根18到26m的錨索樁，樁后掛擋土板，擋土板預(yù)制在填土側(cè)，樁懸臂段較高，錨索位于樁頂3m、6m、9m位置，錨索傾角20度，錨固段長(zhǎng)10m。錨索鉆孔直徑130mm，采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，張拉至450kN鎖定。

抗滑樁在懸臂端最長(zhǎng)、軟基埋深最大的位置抗滑樁作為基準(zhǔn)。樁深小于臨界值，剛性樁，邊界條件視作自由端。樁身內(nèi)力計(jì)算參數(shù)主要有：樁背側(cè)最大彎矩36124kN/m。和樁頂距離18m，剪力最大為8017kN，距樁頂25m，樁頂位移115mm。在《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》指導(dǎo)下進(jìn)行配筋。擋土板進(jìn)行配筋，兩根樁之間擋土板下設(shè)片石基礎(chǔ)，板不可懸空。在原地表面開挖排水盲溝，橫向盲溝和縱向盲溝排水溝要相互連接。坡體排水需要在錨索孔上10cm預(yù)留二次灌漿孔，板后鋪設(shè)透水土工布包裹的砂夾鵝卵石反濾層。

以上貴州道真至甕安高速公路回頭曲線路段預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻的應(yīng)用，通過預(yù)應(yīng)力錨樁，達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度避免坍塌的同時(shí)也節(jié)省了填方，為軟土基填土高路堤建設(shè)的輕型化提供了新的可能。

2 貴州松桃至銅仁高速公路軟基陡坡高路堤抗滑樁墻下支擋工程實(shí)例

貴州松桃至銅仁高速公路沿線地質(zhì)形態(tài)復(fù)雜，層巒疊嶂，山脈綿延起伏，層狀地貌構(gòu)造明顯，地面起伏大，相對(duì)高度在300m以上。根據(jù)研究報(bào)告等文件，貴州松桃至銅仁高速公路公路采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

松桃至銅仁高速公路某施工合同段，坡積土層較發(fā)育，植被發(fā)達(dá)，地表匯流集中，地下水位高，

覆蓋層施工。通過鉆孔可知脅迫山體覆蓋層為崩積、坡積，坡積占較大比例，含有薄層殘積土，覆蓋層厚度在4.0～7.5m之間。斜坡地帶地表匯水量大，土質(zhì)多為軟塑狀粘性土，強(qiáng)度一般很低同時(shí)具有很高的壓縮性。天然含水量為42%，地基承載力為110kPa。覆蓋層含有少量碎石，顆粒直徑為20～50mm，主要成分為泥質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)灰?guī)r。

巖層結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目區(qū)基巖露頭和鉆孔顯露結(jié)果顯示覆蓋層下是紫紅色夾灰綠色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，有輕微的鈣質(zhì)，還含有少量團(tuán)塊狀、顆粒狀石膏成分。巖層為垂直解理，層間縫隙發(fā)育，泥質(zhì)夾層多。巖石受切割，形狀構(gòu)造較為復(fù)雜，有立方體、菱狀體、塊狀、角礫狀等。整個(gè)巖體結(jié)構(gòu)不均勻，有整體性較好的塊狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)也有破碎的層狀、碎塊狀構(gòu)造等。

地下水情況。施工段地處山坡地表水集中地帶，地下水位高0.5m，地層巖性為紫紅色砂巖，極軟，崩塌體在陽光、水的作用下很容易分解成砂質(zhì)粘性土，形成的堆積層滲水系數(shù)高，橫斷面水流流速大，進(jìn)一步軟化地基土，典型斷面見圖2。

2.1 處理方案

施工路段地基形式為全填方整體式，自然邊坡角度大，基底條件不良，常規(guī)自然放坡手段最大邊坡高度為20m。在進(jìn)行力學(xué)分析后可以知道，軟基陡坡高路堤在快速填土?xí)r，超靜孔隙水壓力無法釋放，地基土在靜壓力作用下壓緊，同時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力，外側(cè)坡腳將發(fā)生變形，出現(xiàn)推移、隆起等問題。同時(shí)陡坡路堤重力方向分離大于界面摩擦，容易發(fā)生填料沿界面滑移。兩種變形原理和性質(zhì)不同，但是單純考慮一種情況是不夠的，在通過綜合考慮之后，可以得出抗滑動(dòng)效果最好的面是一組組合線，上部為原天然地面，下部來自軟弱土層內(nèi)部圓弧滑動(dòng)面，具體位置可參考圖2。

目前條分法是工程界應(yīng)用最廣泛的一種計(jì)算土坡穩(wěn)定性的方法。在同多種條分法對(duì)比之后，考慮到該路段滑坡推力方向明確，顧而采用傳遞系數(shù)法來計(jì)算剩余下滑力。在充分考慮到樁后填土和行車載荷之后，從坡上直至坡下逐塊計(jì)算土體下滑力，最后得出最后一塊土體的樁前下滑力，根據(jù)下滑力計(jì)算彎矩和剪力，再進(jìn)行界面粘聚力和內(nèi)摩擦系數(shù)取值進(jìn)行折減。

穩(wěn)定性分析結(jié)果為最后一塊土體生育下滑力為836kN，下滑力同重力方向之間的夾角為23.47°。這組數(shù)據(jù)是樁墻背垂直且頂面為8m高填土?xí)r計(jì)算所得?；峦屏D在充分考慮到覆蓋層強(qiáng)度、土層地基、剛度等影響因素后，可以按照近似提梯形來進(jìn)行計(jì)算。

方案選擇。設(shè)計(jì)考慮到常規(guī)重力擋墻樁基抗剪性能不足的問題，采用了樁板墻支擋方案，填料側(cè)向壓力作用于擋土板，通過擋土板傳遞給樁柱，還考慮到了預(yù)應(yīng)力錨索的必要性。

2.2 施工方案

樁頂填土高度8m，上坡率1：1.5，確定需要支擋路段長(zhǎng)度為86m。樁身內(nèi)力計(jì)算結(jié)果為樁背側(cè)最大彎矩44567kN/m，最大剪力7595kN，樁頂位移103mm。

擋土板沿線路縱向長(zhǎng)度為4.8m，高2m，現(xiàn)澆法施工，裝吊作業(yè)條件允許也可以進(jìn)行預(yù)制施工，但應(yīng)改變樁身銜接固定形式。

根據(jù)相關(guān)研究，地下水作用幾乎是決定性因素，為防止地表水進(jìn)一步侵蝕，在地表倒梯形排水盲溝，疏干地表水。

樁板設(shè)置連續(xù)排水層，擋土板上設(shè)置泄水孔。

以上是松桃至銅仁高速公路軟土層高路堤施工方案，選取了樁板墻支擋施工方案，加強(qiáng)排水，基本解決了該路段崩塌問題。

3 結(jié)束語

通過對(duì)以上兩個(gè)施工實(shí)例的學(xué)習(xí)可以得知，抗滑樁板墻對(duì)于軟基陡坡高路堤的施工適應(yīng)性很強(qiáng)，解決了路基受重力作用導(dǎo)致的塌陷，同時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索樁的應(yīng)用除了具有較好的承重能力，同時(shí)還可以節(jié)約材料，在一些施工路段缺少土石方時(shí)特別適用。貴州高速建設(shè)需要面對(duì)喀斯特地貌的考驗(yàn)，通過抗滑樁板墻和預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)可以解決貴州高速軟土基高路堤的承重問題，具有很大的實(shí)際價(jià)值，值得進(jìn)一步的探討研究。

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作者簡(jiǎn)介：李云峰（1981-），男，苗族，貴州銅仁人，工程師，主要從事橋梁工程方面的工作。