微型鋼管樁在失穩(wěn)路基應(yīng)急搶險(xiǎn)中的綜合應(yīng)用

彭昌翠

摘要：雅康高速公路大河溝施工便道在持續(xù)暴雨影響下，導(dǎo)致已修建擋墻出現(xiàn)整體滑移垮塌，路面沉降開(kāi)裂，嚴(yán)重威脅便道下方公路安全，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶險(xiǎn)采用了鋼管樁對(duì)擋墻底部土體進(jìn)行注漿加固處理，墻身設(shè)置錨桿增強(qiáng)擋墻的橫向穩(wěn)定性，后期通過(guò)增設(shè)承臺(tái)及擋墻的方式進(jìn)一步加固。通過(guò)近3年的施工運(yùn)行，路基穩(wěn)定性良好，設(shè)計(jì)的治理方案合理可行，可供類似松散堆積體組成的高陡邊坡應(yīng)急及永久治理設(shè)計(jì)做參考。

關(guān)鍵詞：微型鋼管樁;應(yīng)急搶險(xiǎn);高陡邊坡;擋墻破壞;綜合治理

中圖分類號(hào)：U416.1A190683

0 引言

近年來(lái)，微型鋼管樁在西部山區(qū)公路建設(shè)中的應(yīng)用尤其廣泛，對(duì)于邊坡防護(hù)、路基加固的一般治理以及應(yīng)急搶險(xiǎn)方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，特別是在地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)如國(guó)道213線川汶路、國(guó)道544線川九路、國(guó)道549線九石路以及國(guó)道4218線雅康高速公路等多條道路的搶險(xiǎn)及永久治理方面效果顯著。本文將從微型鋼管樁與其他工程措施相結(jié)合方面來(lái)探討在工期緊張、場(chǎng)地限制大、復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程治理實(shí)例。

微型鋼管樁其樁徑較小，一般與注漿體結(jié)合起來(lái)使用，可以穿過(guò)各種巖石和障礙物達(dá)到很大的深度，甚至可以做到任意傾斜度。其對(duì)邊坡的加固作用類似于隧道設(shè)計(jì)中的超前小導(dǎo)管[1]，通過(guò)向打入土體中的鋼管周邊縫隙注漿，使土體固結(jié)，從而提高其整體穩(wěn)定性。微型鋼管樁用于支護(hù)具有以下特點(diǎn)：

（1）微型鋼管樁一般采用多排樁，按梅花型布置，具有呈平面或空間剛架體系的特點(diǎn)。樁與樁之間的間距較小，可以承受較大的剪力和彎矩[2]。

（2）通過(guò)微型鋼管樁壓力灌注的水泥漿向樁周圍土體滲透，水泥漿充滿巖土體的孔隙，并與巖土體充分混合，提高了鋼管周圍滑體、滑帶和滑床的粘聚力和內(nèi)摩擦角，從而提高了微型鋼管樁加固區(qū)域巖土體的抗剪強(qiáng)度[3]。

（3）微型鋼管樁一般間距小，與傳統(tǒng)大直徑抗滑樁相比，樁間土體更為穩(wěn)定，不用增設(shè)擋土板，加固區(qū)域一般不會(huì)發(fā)生局部滑溜的現(xiàn)象。

1 工程概況

1.1 工程概況

大河溝便道為G4218線雅康高速公路大河溝隧道的施工便道，為永臨結(jié)合工程，便道擋墻施工按照分級(jí)臺(tái)階式片石混凝土進(jìn)行擋墻實(shí)施。為加快工程進(jìn)度，先在內(nèi)側(cè)修筑簡(jiǎn)易材料運(yùn)輸毛路，再利用毛路在松散崩坡積碎塊石土上修筑外側(cè)擋墻，于2015年4月完工。2015年6月受康定持續(xù)暴雨影響，致使擋墻基礎(chǔ)以下地基（松散崩坡積碎塊石土）滑移，造成K1+760～K1+836段擋墻沉降、路面開(kāi)裂，后發(fā)展成整體坍塌，K1+962.2～K2+021.2段擋墻整體滑移坍塌，嚴(yán)重制約大河溝隧道的施工進(jìn)度和工期安排，并嚴(yán)重威脅便道下方國(guó)道318線的營(yíng)運(yùn)安全，須對(duì)路基病害進(jìn)行處治。

1.2 垮塌原因分析

大河溝便道所在區(qū)域處于高烈度地震區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度0.3 g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度，邊坡自然坡度達(dá)70°，山體覆蓋層主要為崩坡積碎塊石土，自然邊坡欠穩(wěn)定，滑移段擋墻位于滑坡體沖溝內(nèi)，此溝曾經(jīng)在2011-07-04發(fā)生泥石流導(dǎo)致國(guó)道318線阻斷，數(shù)千車輛滯留。2015年6月康定持續(xù)暴雨，便道實(shí)施破壞了坡面植被，且路基填筑為透水性材料，坡面匯水不能被植物吸收，滲入坡體導(dǎo)致地下水位增高，土體比重增大，減弱了巖土間的內(nèi)摩擦力，降低了路基基礎(chǔ)承載力，加上擋墻本身自重的影響，使得崩坡積堆積體沿斜坡構(gòu)造面整體滑移，誘發(fā)了邊坡失穩(wěn)，如圖1所示。

1.3 邊坡穩(wěn)定性分析

病害段路基下邊坡整體穩(wěn)定性較好，垮塌后的邊坡坡面陡峭，坡率已達(dá)45°～50°，在連續(xù)暴雨和地表水集中沖刷作用下，邊坡表層3～5 m范圍內(nèi)的松散塊碎石土可能發(fā)生局部溜滑。在進(jìn)行永久加固前，采用理正巖土計(jì)算6.5PB4版對(duì)斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算。

邊坡坡穩(wěn)定性計(jì)算模型充分考慮地形地貌、水文地質(zhì)以及地震烈度情況劃分為：天然工況、暴雨工況（坡體表層3～5 m松散塊碎石土層飽水）、地震工況（地震烈度為Ⅷ度）三種典型工況。提取潛在危險(xiǎn)堆積體做幾何計(jì)算模型，如圖2所示：

按照上述工況進(jìn)行計(jì)算表明，邊坡表層松散塊碎石土體在天然工況穩(wěn)定系數(shù)1.03，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況穩(wěn)定系數(shù)為0.905，地震工況穩(wěn)定系數(shù)為0.895，兩者均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

滑坡推力計(jì)算按傳遞系數(shù)法計(jì)算，在天然工況下，剩余下滑推力最小，地震工況下，剩余下滑推力最大，故應(yīng)將地震工況作為設(shè)計(jì)工況，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)下滑推力為174.901 kN/m。

2 治理工程設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，本次病害處置按照先應(yīng)急搶險(xiǎn)后加固處治兩階段對(duì)其進(jìn)行綜合治理。

2.1 應(yīng)急搶險(xiǎn)方案

為確保便道通行和下方國(guó)道318線營(yíng)運(yùn)安全，制定了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急搶險(xiǎn)措施。

K1+962.2～K2+021.2滑移段路基上邊坡掛網(wǎng)噴錨防護(hù)封閉坡面，強(qiáng)化地表排水，段路基下方設(shè)主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)確保已破壞擋墻及松散邊坡塊石不滾下國(guó)道318，路基中線附近設(shè)一排127 mm鋼管樁，管徑127 mm，鋼管樁直徑50 mm（壁厚3 mm），間距1.0 m，路基下側(cè)設(shè)仰斜排水孔，對(duì)坍塌路基坡面用10 cm噴射混凝土進(jìn)行封閉。

在K1+755～K1+835路面開(kāi)裂段臺(tái)階式路肩擋墻設(shè)置2～3排錨桿，錨桿長(zhǎng)12～15 m，錨桿直徑25 mm，在擋墻墻趾外側(cè)坡體上設(shè)置3排橫向間距1.0 m、縱向間距1.0 m的鋼管樁對(duì)擋墻底部土體進(jìn)行注漿加固處理，鋼管樁直徑50 mm（壁厚3 mm），管長(zhǎng)約6 m，管內(nèi)植入3根28 mm螺紋鋼筋，等邊三角形布置，如下頁(yè)圖3所示，鋼管樁按梅花型布置。同時(shí)對(duì)路面裂縫及時(shí)進(jìn)行封閉處理以及變形監(jiān)測(cè)等。

2.2 綜合治理方案

結(jié)合應(yīng)急搶險(xiǎn)措施，為滿足此條便道永久使用的要求，針對(duì)垮塌路基，提出“鋼管樁+混凝土承臺(tái)+衡重式擋墻”永久加固的處治措施：清除已垮塌擋墻，對(duì)下邊坡采用掛網(wǎng)噴混凝土，掛網(wǎng)錨桿采用長(zhǎng)5 m，直徑25 mm的自進(jìn)式錨桿，間距3×3 m;路基防護(hù)采用鋼管樁+混凝土承臺(tái)做基礎(chǔ)，上部采用衡重式擋墻，衡重式擋墻地面與承臺(tái)頂面用豎向短錨筋連接。鋼管樁采用127 mm鋼管，平均管長(zhǎng)20 m，嵌入基巖長(zhǎng)度≥8 m，鋼管橫向間距1.2 m，縱向間距1.5 m，管內(nèi)植入3根28 mm螺紋鋼筋，等邊三角形布置，管內(nèi)灌注M30砂漿，砂漿須從鋼管底部注入;混凝土澆注順序是先澆注承臺(tái)，形成工作平臺(tái)后，再施做衡重式擋墻;每段在混凝土承臺(tái)外設(shè)置3個(gè)位移監(jiān)測(cè)樁，如圖4所示。

3 后期運(yùn)行情況

大河溝便道路基病害處治工程于2016年初完成，至2018年5月大河溝隧道貫通2年多的時(shí)間內(nèi)，一直運(yùn)行良好，無(wú)新增位移，保證了隧道施工進(jìn)度及下方318國(guó)道的運(yùn)行安全。2019-08-01雅康高速公路四川瀘定至康定段通車，也標(biāo)志雅康高速公路全線實(shí)現(xiàn)客運(yùn)車輛通車，大河溝便道在此期間及今后將作為應(yīng)急搶險(xiǎn)通道繼續(xù)發(fā)揮作用。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）微型鋼管樁穿透和貫入性能優(yōu)越，能承受較大的沖擊力，不論在軟弱土層或較堅(jiān)硬巖石層中都能夠充分地將其打入支承層。

（2）微型鋼管樁在高陡土質(zhì)邊坡中作為支擋結(jié)構(gòu)時(shí)受松散土體及后期荷載影響，存在樁頂側(cè)向移動(dòng)問(wèn)題。另樁長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)也會(huì)存在鋼管樁頂側(cè)向位移量過(guò)大而失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，故而微型鋼管樁在處治公路工程路基病害中通常與其他工程措施相結(jié)合，如在樁頂增設(shè)承臺(tái)進(jìn)行連接、下邊坡增設(shè)錨桿、錨索等輔助措施來(lái)保證其穩(wěn)定性。

（3）微型鋼管樁作為路基搶險(xiǎn)、永久支擋措施，與常規(guī)的抗滑樁、樁板墻等大型工程措施相比具有施工工藝簡(jiǎn)單、便捷高效、節(jié)省工程費(fèi)用，易與其他工程措施相結(jié)合的特征。

（4）微型鋼管樁由于其鋼材質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)于地下水具有高腐蝕性的地區(qū)應(yīng)慎重選用或增強(qiáng)防腐措施。

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收稿日期：2020-04-09