高速公路滑坡治理與加固分析

李志杰

(山西路橋第七工程有限公司長治分公司，山西 長治 046000)

1 概述

為了避免和減弱公路邊坡滑坡造成的安全隱患，保證施工和運營管理安全，應(yīng)結(jié)合邊坡地質(zhì)情況，通過計算確定治理方案。呼北國家高速公路大寧至吉縣段H19滑坡為中型黃土滑坡，設(shè)計采用滑坡體坡腳反壓回填方式處理、高路塹抗滑擋土墻加固[1]等方式進行處理。為了確定加固效果，制定監(jiān)測方案對樁身水平位移、樁周土壓力和樁身內(nèi)力進行監(jiān)測，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)作為分析邊坡穩(wěn)定性的主要依據(jù)。

2 H19滑坡治理方案

2.1 工程簡介

呼北國家高速公路山西省隰縣至吉縣段段全長105.834 km，設(shè)計采用高速公路雙向四車道建設(shè)標準，設(shè)計速度為80 km/h，整體式路基寬度為25.5 m，分離式路基寬為2×12.75 m，汽車荷載為公路-Ⅰ級。公路沿線有多處高邊坡存在滑坡風(fēng)險，本文以H19滑坡(K85+908.500～K86+040段)為例，研究采用鉆孔灌注樁進行滑坡治理[2-3]，并對加固效果開展監(jiān)測分析。

2.2 滑坡治理方案

H19滑坡為K85+908.500～K86+040段高邊坡，該滑坡整體呈圈椅狀，滑坡體主滑方向210°，順主滑方向縱長約100 m，垂直主滑方向最大寬度110 m，面積約為1.1萬m2，滑體最大厚11.0 m，體積約為12.1萬m3，屬中型黃土滑坡。

為提高滑坡體穩(wěn)定性，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，滑坡體坡腳采用反壓回填、高路塹抗滑擋土墻加固等方式進行處理。其中K85+985～K86+030段采用鉆孔灌注樁進行加固處理，設(shè)計樁徑1.0 m，樁長20 m，樁中心縱向間距為1.5 m，樁頂設(shè)置1.2 m寬×1.0 m高冠梁，鉆孔灌注樁采用C35混凝土澆筑，共計19根，H19滑坡處治橫斷面如圖1所示[4-5]。

3 現(xiàn)場監(jiān)測方案

在鉆孔灌注樁施工過程中，分別布置土壓力盒、鋼筋計和固定式測斜儀，對樁周土壓力、樁身主筋軸力和樁身水平位移進行監(jiān)測。鉆孔灌注樁共計19根，由于所有鉆孔灌注樁樁長相同、所處邊坡工程地質(zhì)情況類似，選取6號和13號樁作為試驗樁，在樁周布置土壓力盒，分別在施工和成型階段對樁后、樁前和樁周土壓力進行監(jiān)測。在鉆孔灌注樁鋼筋籠兩側(cè)布置鋼筋計，進行樁身主筋軸力監(jiān)測。分別在樁頂以下2 m，6 m，9 m，12 m，17 m位置埋設(shè)固定式測斜儀，對樁身變形情況進行檢測，土壓力盒、鋼筋計、固定式測斜儀布置如圖2所示。

4 滑坡監(jiān)測結(jié)果與加固效果分析

4.1 樁身位移監(jiān)測結(jié)果分析

對埋設(shè)在不同深度的固定式測斜儀，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)計算得出樁身各深度的豎直轉(zhuǎn)角，進而確定樁身水平位移。由于6號和13號鉆孔灌注樁樁身位移變化規(guī)律類似，因此以6號試驗樁為例進行研究，收集數(shù)據(jù)繪制6號鉆孔灌注樁樁身位移變化曲線如圖3所示。

分析圖3所示樁身位移變化曲線，樁身各深度水平位移變化規(guī)律類似，且隨埋深的增加而減小。鉆孔灌注樁完工后監(jiān)測初期樁身水平位移變化速率較快，中后期變化速率逐步下降，最終達到穩(wěn)定階段。最大水平位移出現(xiàn)在樁頂位置，最大值為19.1 mm，樁底附近水平位移基本為零。這是由于鉆孔灌注樁完工前期混凝土強度增長需要一定的時間，在樁周土體和滑坡體移動的作用下會產(chǎn)生較大的水平位移，樁頂位移變形量最大，隨深度增加不斷減小。隨著樁身混凝土強度的增長，對邊坡土體的支撐作用不斷提高，有效地控制了邊坡土體的移動，樁身水平位移也不斷減小，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。監(jiān)測期間樁基水平位移有一定的起伏波動，這是由于60 d～90 d降雨量較大，降雨量的增加使邊坡位移增加，進而使樁基水平位移量增大。

4.2 樁周土壓力監(jiān)測結(jié)果分析

樁周土壓力監(jiān)測是通過埋設(shè)土壓力盒，對樁后、樁后和樁間土壓力進行監(jiān)測，分析鉆孔灌注樁樁周的土壓力分布情況。由于鉆孔灌注樁位于邊坡坡腳位置，僅對樁后土壓力進行監(jiān)測分析。6號和13號試樁樁周土壓力變化規(guī)律類似，因此仍以6號試驗樁為例進行研究，收集土壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制6號試樁樁后、樁前和樁周土壓力變化曲線如圖4，圖5所示。

分析圖4所示6號試樁樁后土壓力變化曲線，樁后土壓力隨深度的增加而增加，監(jiān)測前期土壓力有所波動，監(jiān)測兩個月后基本趨于穩(wěn)定。樁底土壓力較高，樁頂土壓力最小，接近于零。在監(jiān)測前期邊坡土體移動使樁后土壓力增大，但在兩個月后基本穩(wěn)定，說明鉆孔灌注樁的施工有效控制了邊坡滑動。樁前為填方路堤坡腳，根據(jù)圖5土壓力曲線變化情況，得出在相同深度樁前土壓力較樁后土壓力大，樁間土壓力波動很小，說明鉆孔灌注樁起到了較好的抗滑作用。

4.3 樁身內(nèi)力監(jiān)測結(jié)果分析

將每根鉆孔灌注樁看作一個受彎梁構(gòu)件，通過收集鋼筋計量測的數(shù)據(jù)反算確定樁身的彎矩，定義鉆孔灌注樁靠邊坡一側(cè)受拉為正彎矩。在鉆孔灌注樁施工和成型階段通過鋼筋計監(jiān)測樁身內(nèi)力，計算得出不同深度樁身彎矩值，繪制彎矩值時程曲線。由于6號和13號試樁樁身內(nèi)力變化規(guī)律基本相同，因此取6號試樁為研究對象，繪制6號試樁樁身彎矩時程曲線如圖6所示。

分析6號試樁樁身彎矩時程曲線變化規(guī)律，可以得出監(jiān)測前期樁身彎矩值變化較大，最大值出現(xiàn)在40 d～45 d左右，除埋深18 m以下出現(xiàn)負彎矩以外，其他部位樁身彎矩均為正值，且隨埋深增加樁身彎矩不斷減小。在鉆孔灌注完工初期，由于邊坡防護施工、路基填筑施工等對樁身的擾動影響，樁身彎矩變化較大，后期施工完畢，樁身彎矩基本趨于穩(wěn)定。監(jiān)測前期鉆孔灌注樁強度不斷提高，后期樁身與冠梁成型后有效提高了樁體的整體性和抗彎、抗傾覆能力，樁身內(nèi)力變化和邊坡變形逐步趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)語

結(jié)合呼北國家高速公路大寧至吉縣段H19滑坡段鉆孔灌注樁處治施工實踐，選取6號和13號試樁布置監(jiān)測儀器，對樁身水平位移、樁周土壓力和樁身內(nèi)力進行監(jiān)測，收集試驗數(shù)據(jù)分析邊坡加固效果，得出以下結(jié)論：

1)樁身水平位移最大值出現(xiàn)在樁頂，樁底水平位移基本為零，樁身水平位移前期變化速率大，而后逐步趨于穩(wěn)定，說明鉆孔灌注樁成型后有效控制了邊坡滑動變形。

2)樁后土壓力隨埋設(shè)深度增加而增加，監(jiān)測前期波動較大，兩個月后基本穩(wěn)定，樁前土壓力較樁后大，且樁間土壓力波動較小，說明鉆孔灌注樁可有效控制邊坡滑動，邊坡土體穩(wěn)定。

3)樁身彎矩值絕大部分為正值，隨埋深增加樁身彎矩不斷減小，前期波動幅度較大，后期基本達到穩(wěn)定狀態(tài)，說明樁身靠近邊坡一側(cè)受拉，樁體的整體性和抗彎、抗傾覆能力較好，樁身內(nèi)力和邊坡變形達到了穩(wěn)定狀態(tài)。

總之，鉆孔灌注樁施作后，樁身成型過程中樁身水平位移、樁周土壓力和樁身內(nèi)力變化較大，成型后逐步趨于穩(wěn)定，說明滑坡體滑動變形得到了有效控制，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。