巖石路塹邊坡抗滑樁加固效果分析

趙 永

（山西路橋第七工程有限公司長治分公司，山西 長治 046000）

引言

公路邊坡抗滑樁加固具有抗滑能力強、樁體可靈活布置、施工工藝簡單、污工工程量少等技術優(yōu)勢，在公路邊坡防護中得到了廣泛的應用［1］。然而，抗滑樁加固工程造價高，對總體工程造價影響較大，設計施工中應做好成本控制［2］。

1 巖石路塹邊坡抗滑樁支護方案

1.1 巖石路塹邊坡概況

某高速公路沿線分布有多處深挖路塹，其中K25+325—K25+736 段路塹邊坡最大高度為14 m 左右，最小高度為12 m 左右。該地區(qū)為山嶺重丘區(qū)，路塹左側自然邊坡坡度為15～20 °，路基中心線處開挖深度為9～14 m。該路段坡面為黏土、內部夾碎石，呈硬塑性，厚度為3～4 m，下部基巖為炭質頁巖、泥巖、砂質頁巖等，巖石裂隙紋理發(fā)育，較破碎，大部分上部巖體風化程度為強風化，厚度為7～10 m，下部巖體為弱風化。該區(qū)域雨季降雨量大，地表水沿地表裂隙滲入巖體內部，對邊坡穩(wěn)定性影響較大。在路塹開挖過程中，發(fā)現(xiàn)路塹左側邊坡坡面出現(xiàn)裂縫，裂縫自下而上開裂，出現(xiàn)了局部坍塌現(xiàn)象。裂縫后緣位于路塹頂部邊溝附近，邊坡只出現(xiàn)了局部淺層失穩(wěn)，規(guī)模不大，但有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。為了提高邊坡的穩(wěn)定性，控制邊坡變形，擬采用抗滑樁進行加固。

1.2 巖石路塹邊坡防護方案

為提高巖石路塹邊坡穩(wěn)定性，變更原設計方案，路塹左側邊坡采用上部刷坡減載、坡腳抗滑樁加固，并優(yōu)化地表截排水設計。路塹左側邊坡原設計路塹上部邊坡坡度設計值為1 ∶1.5，采用拱形骨架護面墻防護，下部邊坡坡度為1 ∶1.25，采用漿砌片石防護，設計寬度為2 m 的邊坡平臺，坡腳設計采用重力式擋土墻防護，擋土墻高度為3～9 m。變更后上部邊坡坡度為1 ∶2.5，下部邊坡坡度為1 ∶2，采用漿砌片石拱形骨架防護，邊坡平臺寬度為6 m。邊坡頂部布置截水溝，每級邊坡上部設置急流槽，邊坡平臺設置排水溝，優(yōu)化邊坡截排水設計，降低地表水對邊坡穩(wěn)定性的影響。K25+489—K25+542 段邊坡坡腳設置抗滑樁+擋土墻加固，樁長為18～19 m，截面尺寸為2.25 m×2.5 m，樁距為5 m，樁體嵌入弱風化層不少于5 m，共12 根，抗滑樁防護橫斷面見圖1。K25+325—K25+489 段、K25+542—K25+736段坡腳采用重力式擋土墻防護，擋土墻墻高4～5 m。右側坡面高度較低，坡面采用漿砌片石護面墻防護，坡腳采用擋土墻支擋。

圖1 路塹邊坡抗滑樁防護橫斷面

2 邊坡坡面與抗滑樁監(jiān)測方案

為確定巖石路塹抗滑樁加固效果，分別在抗滑樁樁頂和邊坡坡面上部布置測點和量測儀器，對邊坡表面位移、樁身彎矩和樁身位移進行監(jiān)測，分析監(jiān)測數據確定巖石路塹邊坡的穩(wěn)定性。邊坡與抗滑樁監(jiān)測內容與方法：（1）邊坡坡面和樁頂表面位移采用全站儀進行水平和垂直位移進行監(jiān)測，dx 為邊坡坡面垂直的方向，指向坡面外部為正，指向坡面內部為負；dy 為與坡面平行的方向，dz表示相對高程，測點上移為正，下沉為負［3］。（2）在樁體內部布置測斜管，通過測斜儀監(jiān)測抗滑樁水平位移［4］。（3）在抗滑樁不同高度布置測點，自樁頂以下1 m，每隔2 m 布置一個測點，對不同深度樁身彎矩進行監(jiān)測，分析確定不同深度抗滑樁樁身的變形情況。

3 巖石路塹邊坡抗滑樁加固效果分析

3.1 邊坡坡面表面位移監(jiān)測結果分析

邊坡表面位移采用徠卡Viva TS16 高精度全站儀進行監(jiān)測，在右側邊坡上部布設觀測基站，后視點設置在穩(wěn)定的基巖上，測點布置在坡面、邊坡平臺上部，并在施工過程中做好保護。選取第二臺階上部的兩個有代表性測點P11 和P21（抗滑樁上）的監(jiān)測結果進行分析，監(jiān)測結果見表1。

分析表1 可知，邊坡的水平位移有向外的趨勢，坡面dx、dy、dz 三個方向的位移變化趨勢存在一致性，均呈現(xiàn)開挖前期增速較快，后期逐步平穩(wěn)的趨勢，說明邊坡防護結構可有效控制坡面變形。P11 測點dx 方向的坐標增量分別為33.1 mm，dy 方向的坐標增量分別為-7.7 mm，dz 方向的坐標增量分別為-35.0 mm，在監(jiān)測前五個月變形速度較快，后三個月變形速率逐步趨緩，最終達到了穩(wěn)定狀態(tài)。分析P21 測點監(jiān)測結果，也呈現(xiàn)前期增速快，后期逐漸變緩的趨勢。結合現(xiàn)場施工安排分析，在抗滑樁施工結束后邊坡坡面和抗滑樁變形速率逐步趨緩，后期雖然有小幅度增長，但變形幅度不大，說明抗滑樁對邊坡變形進行了有效控制。

表1 邊坡表面位移監(jiān)測結果統(tǒng)計

3.2 樁身彎矩監(jiān)測結果分析

在邊坡防護施工過程中，實施動態(tài)管理，通過分析監(jiān)測結果確定邊坡的穩(wěn)定性，調整支護參數。樁身彎矩測點埋設位置與鋼筋計位置一致，第一個測點位于1 m 深度位置，以后深度每增加2 m 布置一個測點。以邊坡邊緣和邊坡中部的H1、H5 兩個測樁作為彎矩監(jiān)測對象，收集監(jiān)測數據繪制樁身不同位置彎矩變化曲線見圖2。

圖2 樁身不同位置彎矩變化曲線

分析圖2 可知，樁身負彎矩在深度為11 m 處達到最大值，樁身承受負彎矩。H1、H5 兩個測樁的彎矩變化趨勢基本一致，出現(xiàn)最大負彎矩的位置也一致，說明邊坡滑動面基本處于樁身11 m 深度左右。

3.3 樁身位移監(jiān)測結果分析

在抗滑樁樁身上部布置測斜管，對不同深度樁體的水平位移進行監(jiān)測，分析邊坡的穩(wěn)定性。以邊坡邊緣和邊坡中部的H1、H5 兩個測樁作為樁身水平位移監(jiān)測對象，收集監(jiān)測數據繪制樁身不同位置水平位移變化曲線見圖3。

圖3 樁身不同位置水平位移變化曲線

分析圖3 可知，樁頂的水平位移最大，隨著深度的增加，樁身水平位移呈現(xiàn)遞減的趨勢。樁體上半段水平位移較大，下半段水平位移較小，且在11 m 位置有增大的趨勢，證實了上述樁身彎矩監(jiān)測分析預測結果，在深度大約為11 m 位置存在滑動面。結合表1 樁頂水平位移監(jiān)測結果，得出在監(jiān)測前期樁頂水平位移較大，后期逐步趨緩，監(jiān)測結束時達到了穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結語

分析邊坡表面位移監(jiān)測結果，施工前期邊坡變形較大，在抗滑樁完工后變形速率逐步趨緩，并逐漸達到了穩(wěn)定狀態(tài)。在深度為11 m 位置樁身彎矩達到了最大值，且樁身位移也有明顯增加，說明在11 m深度附近存在滑動面，結合樁頂位移監(jiān)測結果，得出監(jiān)測前期位移增幅較大，后期逐步趨于穩(wěn)定。采用抗滑樁支護后邊坡變形得到了有效控制，加固方案可行，達到了預期效果。