某高速公路服務(wù)區(qū)滑坡缺陷抗滑樁處治技術(shù)

李 兵,李 奪

(1.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川成都 610041；2.西南交通大學(xué)地質(zhì)工程系,四川成都 610031)

1 抗滑樁

滑坡作為一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，造成交通中斷、河道堵塞、破壞村莊和農(nóng)田，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的損失，同時(shí)，滑坡災(zāi)害性質(zhì)復(fù)雜治理費(fèi)用昂貴，因而受到世界各國的關(guān)注[1-3]。抗滑樁是一種典型的抗滑支擋措施，以其經(jīng)濟(jì)實(shí)用、布置方便和超強(qiáng)的抗滑能力等優(yōu)點(diǎn)而成為公路邊坡防護(hù)的重要形式之一[4]。由于抗滑樁是需要將樁體全部或部分埋入地下，在施工過程中，往往因?yàn)槭┕し椒ú划?dāng)、施工工序不對(duì)、施工管理不到位以及對(duì)周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)了解不深，難免形成了很多缺陷樁，造成抗滑能力不足，因此，如何處理缺陷樁、使其達(dá)到原設(shè)計(jì)功能就成了一個(gè)需要解決的問題。

某高速公路項(xiàng)目于2015年建成通車。2018年7月4日，項(xiàng)目K97+900～K98+200左側(cè)服務(wù)區(qū)填方邊坡發(fā)生滑移、沉降，該滑坡(下稱服務(wù)區(qū)滑坡)最終導(dǎo)致服務(wù)區(qū)加油站不能正常使用、服務(wù)區(qū)下穿聯(lián)絡(luò)通道及前緣村道損毀不能通行、前緣部分民房損毀無法居住。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，服務(wù)區(qū)滑坡滑體為砂巖、泥巖土石混填體，后緣填筑厚度大，最大厚度14.5 m，前緣厚度相對(duì)較薄，厚約3～5 m，結(jié)構(gòu)不均，分布不均，透水性差異較大，局部段形成飽水填土增加自重，或下滲下伏黏性土形成軟弱帶?；鏋橥潦缑?，為相對(duì)隔水層，在雨季地表水下滲的長(zhǎng)期浸潤(rùn)作用下，粉質(zhì)黏土軟化，其物理力學(xué)性質(zhì)降低，形成滑動(dòng)面。

2 抗滑樁缺陷狀態(tài)

服務(wù)區(qū)滑坡采用抗滑樁及擋墻進(jìn)行治理，設(shè)計(jì)(圖1)在服務(wù)區(qū)聯(lián)絡(luò)道上方即滑坡近后緣位置設(shè)置一排2.5 m×3.5 m、2.0 m×3.0 m埋置式抗滑樁，樁頂以上毀壞的邊坡采用土石混填恢復(fù)，坡比1∶1.5，并采用菱形骨架護(hù)坡。同時(shí)，在填方邊坡坡腳處設(shè)置抗滑擋土墻和6根抗滑樁，其中抗滑樁樁徑為1.8 m×2.5 m，擋土墻共兩段，尺寸分別為頂寬3.5 m、高7.5 m和頂寬2.5 m，高5 m。

圖1 服務(wù)區(qū)滑坡支擋措施布置

為了檢測(cè)樁身質(zhì)量，對(duì)抗滑樁進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，聲波透射法是指在預(yù)埋聲測(cè)管之間發(fā)射和接收回來的聲波，我們依據(jù)通過實(shí)際測(cè)量在混凝土介質(zhì)中傳播的聲波參數(shù)(例如聲波的時(shí)間，頻率和振幅衰減)的相對(duì)變化，從而完成對(duì)樁身的完整性進(jìn)行檢測(cè)，以確定混凝土樁的缺陷程度并確定其位置。參考相關(guān)規(guī)范JGJ 106-2014《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》，根據(jù)聲波透射法和鉆芯法檢測(cè)成果，將樁身完整性可劃分為以下三類：第I類，僅存在樁底缺陷，缺陷段長(zhǎng)度為2.5 m以內(nèi)，對(duì)樁身整體抗剪強(qiáng)度影響較小，滿足抗剪強(qiáng)度要求；第II類存在樁底缺陷，樁底缺陷段長(zhǎng)度大于2.5 m，對(duì)樁身抗剪強(qiáng)度影響較大，但由于仍保留有足夠的錨固段，基本滿足抗剪強(qiáng)度要求，同時(shí)，樁頂還存在接樁缺陷；第III類，樁底缺陷長(zhǎng)度接近錨固段長(zhǎng)度，不足以提供抗剪強(qiáng)度。服務(wù)區(qū)滑坡共發(fā)現(xiàn)7根樁存在不同程度缺陷，缺陷樁的分布如圖1所示，其中A7樁底2.3 m缺陷、A9樁底1.5 m缺陷、A14樁底2 m缺陷、A15樁底1.5 m缺陷，此四根樁為I類缺陷樁，樁底缺陷小于2.5 m。A2樁底4m缺陷且樁頂4 m處有接樁缺陷、A5樁底3 m缺陷且樁頂3 m處有接樁缺陷，這兩根樁為II類缺陷樁。A4樁樁底缺陷12 m，為III類缺陷樁。各類缺陷樁的缺陷部位及長(zhǎng)度如圖2所示。

圖2 各類缺陷樁的缺陷部位及長(zhǎng)度(單位:m)

3 抗滑樁缺陷原因分析

為進(jìn)一步確定抗滑樁缺陷情況并分析其原因，分別對(duì)缺陷樁進(jìn)行了鉆芯檢測(cè)。根據(jù)取芯結(jié)果，以及施工過程的分析，這幾根樁產(chǎn)生缺陷是由于雨天施工、護(hù)壁施工質(zhì)量差出現(xiàn)漏水現(xiàn)象所導(dǎo)致[5]。A2樁產(chǎn)生缺陷的原因是澆筑混凝土前未將護(hù)壁滲水與降雨積水抽干，澆筑混凝土?xí)r外露樁部分因現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)天氣原因未支模，故后有接樁。而A4樁產(chǎn)生缺陷的原因是因澆筑混凝土前幾天連續(xù)降雨道路不能通行，故采用地泵早上8：00澆筑混凝土，澆筑6 m時(shí)，當(dāng)?shù)鼐C合執(zhí)法部門強(qiáng)行中斷澆筑施工，下午14:00開始突降暴雨，持續(xù)2 h，為完成施工計(jì)劃，第二日凌晨2:00繼續(xù)采用天泵澆筑，期間有間斷性小雨。

對(duì)于I類缺陷樁，聲波監(jiān)測(cè)在樁底均出現(xiàn)波速減弱、振幅減小甚至消失，說明該抗滑樁缺陷并非一個(gè)點(diǎn)缺陷或者局部一處缺陷，而是某一深度帶缺陷，產(chǎn)生這種原因主要是因?yàn)樵跇兜壮霈F(xiàn)積水、沉渣過厚、或者成孔不良，由于缺陷段長(zhǎng)度不超過2.5 m，樁底仍有足夠的錨固長(zhǎng)度，根據(jù)巖土計(jì)算軟件分析，該抗滑樁抗剪強(qiáng)度仍滿足要求，但樁頂位移增大，安全系數(shù)小幅度降低。

對(duì)于II類缺陷樁，結(jié)合取芯法驗(yàn)證，判定為產(chǎn)生這種缺陷的原因是，混凝土不均勻，產(chǎn)生離析和泌水，樁底砂漿多、粗骨料少，強(qiáng)度低。由于缺陷段長(zhǎng)度為3～4 m，樁底仍有足夠的錨固長(zhǎng)度，該抗滑樁抗剪強(qiáng)度仍滿足要求，但樁頂位移增大，安全系數(shù)大幅度降低。

對(duì)于III類缺陷樁，經(jīng)取芯驗(yàn)證，樁體混凝土松散，多以細(xì)顆粒為主，結(jié)合度不高。產(chǎn)生這種缺陷的原因是，混凝土不密實(shí)，導(dǎo)致該抗滑樁抗剪強(qiáng)度不滿足要求，須進(jìn)行補(bǔ)樁。

4 缺陷樁治理方案

4.1 I類缺陷樁治理方案

計(jì)算表明，當(dāng)抗滑樁缺陷長(zhǎng)度小于2.5 m時(shí)，雖然樁頂位移會(huì)有一定程度的增大，地基橫向容許承載力要求相對(duì)提高，但樁頂位移并未超出允許范圍(一般為7～10 cm)，不會(huì)影響抗滑樁結(jié)構(gòu)安全。為達(dá)到原設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備，本文提出在抗滑樁受推力側(cè)布設(shè)3根φ168 mm鋼管樁并在鋼管樁頂設(shè)置聯(lián)系梁連接加固(圖3)，聯(lián)系梁與缺陷抗滑樁的護(hù)壁緊密連接，以提高地基橫向容許承載力。鋼管樁樁間距1.5 m，樁長(zhǎng)深入缺陷抗滑樁原設(shè)計(jì)樁底1 m。

圖3 I類缺陷樁處治(單位:cm)

4.2 II類缺陷樁處治方案

如圖2(b),此類缺陷樁有兩處缺陷，出現(xiàn)于樁底和樁身中上部。針對(duì)樁底缺陷，布設(shè)4排φ168 mm鋼管樁于缺陷樁周圍(圖4)，并在頂部設(shè)置聯(lián)系梁連接以提高其剛度，聯(lián)系梁與抗滑樁護(hù)壁緊密連接，從而與抗滑樁共同承擔(dān)下滑力，鋼管樁長(zhǎng)大于缺陷抗滑樁原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)1 m。對(duì)于樁體中上部缺陷，在抗滑樁樁身采用φ168 mm鉆孔進(jìn)行抗滑樁樁身壓力注漿加固缺陷位置(圖4)，以提高樁身整體強(qiáng)度，樁身注漿孔應(yīng)深入接樁處(即缺陷段底部)不小于1 m，采用M40水泥砂漿進(jìn)行注漿，注漿壓力0.3～0.5 MPa。

圖4 II類缺陷樁處治(單位:cm)

4.3 III類缺陷樁處治方案

III類缺陷樁的處治方案如圖5所示，采用在A3抗滑樁和A5抗滑樁之間布設(shè)5排鋼管樁，并設(shè)置聯(lián)系梁將鋼管樁與抗滑樁護(hù)壁緊密連接，以微型群樁替代原設(shè)計(jì)A4抗滑樁抵抗下滑推力，鋼管樁樁長(zhǎng)22 m，采用梅花形布置方式。

圖5 III類缺陷樁處治(單位:cm)

5 結(jié)論

(1)服務(wù)區(qū)滑坡抗滑樁依據(jù)缺點(diǎn)部位、缺陷長(zhǎng)度及其對(duì)抗滑樁使用功能的影響可以分為三類，分別為I類缺陷樁、II類缺陷樁、III類缺陷樁。

(2)I類缺陷樁產(chǎn)生原因主要為在樁底出現(xiàn)積水、沉渣過厚、或者成孔不良。該類抗滑樁抗剪強(qiáng)度仍滿足要求，安全系數(shù)小幅度降低，可采用樁背鋼管樁加固。

(3)II類缺陷樁產(chǎn)生原因主要為混凝土不均勻，產(chǎn)生離析和泌水，樁底砂漿多而粗骨料少安全系數(shù)大幅度降低。該類抗滑樁抗剪強(qiáng)度基本滿足要求，安全系數(shù)大幅度降低，可采用樁周鋼管樁及樁身注漿加固。

(4)III類缺陷樁產(chǎn)生的原因主要為混凝土不密實(shí)。該類樁抗剪強(qiáng)度不滿足要求，須進(jìn)行補(bǔ)樁處治。采用在兩根缺陷抗滑樁之間布設(shè)鋼管樁加固樁間土體形成加固體以起加固作用。