抗滑桩支护在上三高速路堤位移治理中的成功应用

王桂军,金　尧,姚熙庭

(浙江沪杭甬高速公路绍兴管理处，浙江　绍兴　312071)

浙江交通职业技术学院学报，第16卷第2期，2015年6月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.16 No.2,Jun.2015

抗滑桩支护在上三高速路堤位移治理中的成功应用

王桂军,金尧,姚熙庭

(浙江沪杭甬高速公路绍兴管理处，浙江绍兴312071)

摘要：根据上三高速公路K236+756～K236+866段路堤位移的原因和位移段的工程地质和水文地质情况，确定用抗滑桩支护治理本位移段，采用抗滑桩治理滑坡是一种常见工程措施，与其他的滑坡位移防治措施相比，抗滑桩支护技术在治理尚在活动的滑坡体方面，具有其他处理措施无法比拟的优越性，介绍了抗滑桩施工质量控制及工后沉降监测评估。经过一年多的观测，抗滑桩支护治理技术在综合整治路堤存在的病害隐患有显著成效，可在高速公路路堤位移整治中推广使用。

关键词：抗滑桩支护；路堤位移处治；沉降监测

0引言

上三高速公路K236+756～K236+866段沿江路堤由于受非法采砂及江堤冲刷影响，造成高速公路路堤局部位移、路基纵向开裂，采用抗滑桩治理滑坡是一种常见工程措施，与其他的滑坡位移防治措施相比，具有开挖面小、圬工体积小、施工速度快等优点，根据地质勘探该路段尚在活动的滑坡体，但在处治高速公路路堤位移还是首次使用，经过施工完工后的监测结果发现，采用抗滑坡处治位移路堤效果更为明显。

1工程概述

上三高速公路建于1997年，于2000年12月建成通车，设计时速采用100 km/h，路基宽24.5 m，双向四车道。公路位于山岭重丘区，路基大填大挖较为普遍。气候属亚热带季风区，多年平均降雨量1395.2 mm，雨量分配不均，多集中在5～6月份梅雨季节和8～9月的台风季节,岩体易风化。

K236+756～K236+866位于上三高速公路马岙岭隧道出口分离式路基右线。路线布设于山前冲洪积地带，穿过周岙村村庄。纵断面显示K236+756～K236+866段路基填高约3.5 m，纵坡0.3 %。地质表层为亚粘土局部淤泥，承载力偏低。对高速公路车辆的正常通行构成安全隐患。如图1、2。

图1　现状图

图2　典型横断面布置示意图(单位：m)

2病害状况

2.1　K236+756～K236+856位移段病害现状

右线行车道出现纵向裂缝，裂缝方向与行车方向基本平行，裂缝位置位于外侧行车道标线右侧15cm左右，即行车道左轮迹带。2001年底发现路面产生纵向裂缝。本段约500 m长路基范围内，路面沉降了5 cm左右。

2.1.1K236+756～K236+856江堤边坡坍塌

本段江堤边坡土体出现松散、局部产生碎落。特别是K236+606(K42+050)处江堤土边坡已发生局部坍塌(如图3)。坍塌范围长6 m，宽1 m，土边坡坡顶距江面约2 m。塌方段下游为一轧砂场(如图4)。

图3　江堤坍塌处

图4　简易采砂场

2.1.2K236+756～K236+856路面沉降、裂缝

路面裂缝在2001年底已发现，但2001年至2005年，工后沉降微轻，但2006年以来，对进行了灌缝和罩面处理，近年来有越来越严重的趋势，通过查阅竣工图纸发现该路段的老路沥青面层结构为4 cm(AK-16)+5 cm(AC-20)+7 cm(AC-25)沥青混凝土。

2011年12月27日，该路段路面再次出现2 cm宽的纵向裂缝，并伴有沉降，对该路段进行紧急灌缝处理，纵向裂缝(见图5)，病害处理后的路面(见图6)。

图5　路面纵向裂缝

图6　路面纵向裂缝

2.2　路堤水平位移

K236+796处路堤挡墙产生水平位移(见图7)，相对位移值约3 cm，该位置对应排水沟沟身出现张拉裂缝；排水沟及机耕道病害，2009年发现K236+756～K236+866段高速公路挡墙外侧排水沟沟身外倾，并出现局部的破损；机耕道路面受横向推力后拱起，水泥面板开裂(见图8)。

2.3　地质资料

对K236+400～K237+056段进行了1∶2000地形图测绘，在K236+860、K236+950两处机耕道外侧进行了地质钻探，在K236+500及K237+000两处进行了河床横断面测量。

图7　挡墙位移

图8　机耕道路面拱起

地质钻探显示：表层为素填土，厚度为4.2 m～4.5 m；第二层为淤泥质粉质粘土，层厚1.8 m～2.6 m，物理力学性质较差；其下为粉质粘土层，层厚3.6 m～4.6 m；下卧强风化砂岩，层厚1.8 m；其下为中风化砂岩，未钻穿，地质横断面图(见图9)。

图9　K236+856处地质横断面图

3加固方案设计

3.1　安全性分析

根据K236+400～K237+056段路堤的稳定性分析及地质钻探资料显示，如主线路基及机耕道位移值达到表1中Ⅰ级时，表明沿江路堤处于安全稳定状态，可以正常运营；达到Ⅱ级时，表明沿江路堤已处于极限平衡状态，存在滑动趋势；如位移值达到Ⅲ级时，则路堤已不再稳定，随时会发生大规模滑坍。因此，对于Ⅱ级及Ⅲ级状态应制定应急加固措施，保证路堤的稳定和高速公路的安全运行。拟采取抗滑桩支挡为主的综合整治方案：①挡墙外设置抗滑桩防护；②路基注浆；③江堤加固；④测斜管观测。

表1　路堤安全状态预警等级分类表

3.2　加固方案

3.2.1抗滑桩支挡

机耕道外侧设置钢筋砼抗滑桩加固。根据K236+400～K237+056段的位移状况，拟增设了31根抗滑桩。抗滑桩采用圆形截面，直径为1.5 m，中对中间距为5 m，桩顶采用横系梁联接。抗滑桩按钻孔灌注桩施工。横系梁采用矩形截面，顶宽2 m，高2 m，端部与抗滑桩锚成一体，每10 m设1道伸缩缝，缝宽2cm。抗滑桩及横系梁均采用钢筋混凝土结构，混凝土标号为C30。抗滑桩桩底嵌入中风化基岩深度不小于3D。

抗滑桩桩长≤30m时，纵向主筋通长布置，挡土侧120°范围内，主筋加密布设，共设置32根Φ28 HRB335钢筋。抗滑桩桩长>30m时，桩长30 m以内纵向主筋通长加密布设，共设置32根Φ28 HRB335钢筋；桩长30 m以外部分，主筋截断20根。

3.2.2注浆

高速公路及机耕道路基采用内径φ50 mm花管注浆，花管按2排平行布置，横向孔距为2.5 m，纵向孔距为5 m，交错布设。高速公路注浆深4 m，机耕道注浆深2 m。

3.2.3江堤加固

抗滑桩外侧设置反压护坡道，坡率1∶2，采用清宕渣填筑压实。护坡道外侧设置顶宽2 m，坡率1∶2抛石防护。

3.2.4测斜管观测

高速公路桩基承台外侧及抗滑桩内侧共设置3排测斜管进行位移观测；在抗滑桩中心共埋设2根测斜管，长期观测桩基的变形情况。

3.2.5桩身内力监测

在3、14、22号抗滑桩纵向受拉筋中间一根设置钢筋计，每1.5 m设置1个，可采用φ36GJL-3型钢筋应力计，额定应力400 MPa，工作温度-30℃～+70℃。与钢筋的联接方式可采用螺纹套管联接、挤压接头联接、对焊联接等。该路段主要施工内容(见图10)。

图10　K236+400～K237+056施工内容汇总

4施工工艺

1.先实施D400排水管及两侧D100引水管，埋设高速公路桩基承台外侧及机耕道挡墙外侧测斜管，进行施工期间位移监测。

2.开挖江堤边坡，台阶宽2 m，向内设置0.4%的斜坡，采用清宕渣回填反压(见图11)。

3.在边坡外侧设置顶宽2 m，坡率1∶2抛石防护。

图11　反压护坡道整平

4.开挖机耕道挡墙外侧江堤，开挖高度3 m，设置抗滑桩施工平台。抗滑桩布置断面图施工图(见图12、13)。

图12　抗滑桩布置断面图

图13　开挖抗滑桩平台

4.1　原材料的试验及配合比的选定

抗滑桩所有原材料进场前必须进行试验及检验，合格后方能进场使用，同时根据设计文件混凝土的标号作好配合比的设计工作。

4.2　模板制作及钢筋加工

抗滑桩护壁模板采用钢模板；钢筋加工在加工房内进行，按设计文件要求对钢筋进行加工。

4.3　测量放线

施工前对抗滑桩进行准确测量放线，并设置护桩以便桩孔开挖过程中及时进行校核。

4.4　位移观测

为观测滑坡位移情况，在桩体及桩外设置观测点，每天早、晚各观测一次并作好记录。

4.5　钻孔灌注桩施工工艺

抗滑桩采用正循环钻进成孔，二次反循环换浆清孔。整套施工方法为：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量→凿除桩头→浇筑横系梁。抗滑桩施工流程(见图14)。

图14　抗滑桩施工流程图

4.6　钻孔埋设横系梁内侧测斜管4.7　横系梁外侧

江堤边坡采用清宕渣回填反压，坡率1∶2。横系梁与机耕道挡墙之间采用C20砼浇筑, 抗滑桩钻孔施工(见图15)、横系梁施工(见图16)。该路段抗滑桩桩长、钢筋用量及混凝土用量数量(见表2)。

图15　抗滑桩施工图

图16　横系梁施工

表2　上三高速公路沿江路堤(K236+756～K236+866)桩基工程量汇总表

51年来的监测结果

(1)目前该路段沿江路堤总体基本稳定。根据观测数据，各测斜管施工期与交工期位移数据对比见表3。

(2)通过对D01～D08共8个测斜管监测数据分析，施工期累计位移量、月度位移量和平均日位移量均大幅高于交工后相应位移量，表明施工对路堤稳定性影响较大。

未施工前，路堤处于极限平衡状态，施工期间的开挖、回填、三台钻机同时钻孔、冲击抓施工对岩层的振动等，对原有的极限平衡状态产生了一定的扰动和破坏，土体应力释放后，原有的极限平衡状态被打破。机耕道下方填料压实不足，在钻机持续振动下，填料自身也会产生局部压缩沉降。

表3　各测斜管施工期和交工期位移数据对比表

5.1　坡体渗水分析

D05孔施工期位移量达36.58 mm，交工后位移量达16.66 mm，在各测斜孔中位移量最大。

D05孔两侧机耕道挡墙下部有两处出水口，水量较大，该段路堤下常年有地下水侵蚀，并有一定的水头差。地下水的存在，增大了路堤容重，降低了路堤及地基的土体强度，同时对路堤及地基产生较大的渗透力。该处水的渗透是位移增大的主要原因。

5.2　监测结果分析

根据抗滑桩内力计算及位移监测结果，目前各抗滑桩实测桩顶位移为6～24 mm，经反算目前作用于桩顶的剩余下滑力为205～300 kN，小于原设计值360 kN，原设计留有一定的安全储备。根据实测位移反算下滑力得到的位移曲线，位移变化点都集中在桩顶以下11～12.5 m左右，以下位移基本为零；根据实测位移曲线，位移变化点位于桩顶以下20m左右，20 m以下位移基本为零，锚固段长度符合设计要求。设计抗滑桩与检测基本相符，原抗滑桩支挡设计方案基本可行。

6结语

本路基位移段安全评估在2006年至2011年，施工单位于2012年按照设计方案精心加固后，有效地控制了位移的继续发生，加固后至今已1年多，经专业单位监测，该段路堤基本稳定，可以说，用抗滑桩对本路堤位移进行加固是有效的、合理的和安全的。当然，高速公路是百年大计，路堤是否能够长期稳定还需要时间的考验，目前仅仅只是开始，但是，抗滑桩作为路堤治理中的一种有效方法，已经得到了认可，相信抗滑桩在今后的边坡工程中将发挥更重要的作用。

参考文献：

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[4]DB50/5029-20H04,地质灾害防治工程设计规范[S]

A Successful Application of Anti-slide Pile Supporting in Solving the Embankment Displacement along Shangyu—Sanmen Highway

WANG Gui-jun,JIN Ya,YAO Xi-ting

(Zhejiang Expressway Co.,LTD Shaoxing Management Office,Shaoxing 312071, China)

Abstract:Due to the cause of K236+756 ～K236+866 section of the embankment displacement along Shangyu—Sanmen Highway and engineering geological and hydrogeological condition, the anti slide pile supporting is widely used in governing the embankment displacement.Compared with other measures of landslide displacement, it is a common engineering measure. In terms of governing the embankment displacement, the anti slide pile supporting technology is superior to other treatment measures. This paper emphatically introduces the anti-slide pile construction quality control and post-construction settlement monitoring and evaluation. Aftermore than a year of observation,the anti-slide pile supporting technology has significant effect on the comprehensive improvement of the embankment, which can be widely used in highway embankment displacement regulation.

Key words:the anti-slide pile supporting;embankment displacement treatment; settlement monitoring

文章编号：1671-234X(2015)02-0005-06

中图分类号:U412-

文献标识码：A-doi：10.3969/j.issn.1671-234X.2015.02.002

作者简介：王桂军(1980-)，男，浙江上虞人，工程师，E-mail：wgj208585@163.com。

收稿日期：2015-02-28