阳翼高速公路ZK152+800处路基滑塌处治设计总结

韩文斌

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

1 项目概况

1.1 工程简介

阳翼高速公路全线按双向四车道高速公路标准建设。设计速度采用80 km/h，整体式路基宽度为23 m，桥涵设计荷载为公路-Ⅰ级。阳翼高速公路路线地形起伏剧烈，山势陡峻，沟壑纵横，桥隧构造物多，工程规模大，全线桥隧比例为39%。项目位于沁水块坳西南部地质构造区，地震活动相对较弱，强度较低，地震基本烈度Ⅶ度。2010年10月建成通车。

ZK152+800—ZK152+870段为半填半挖路基，中桩填高0～7.82 m，左幅边坡最大填高约36 m，填方边坡坡率为1∶1，填方边坡设有框架锚杆防护。2013年汛期内阳翼高速公路全线降雨频繁，导致ZK152+800处路基出现滑塌。

1.2 滑塌发育特征

左幅路面开裂下沉，裂缝大体呈圆弧状，最大下沉量约16 cm。左侧填方坡脚发育一道鼓胀裂缝，可见长度约10 m左右，裂缝宽2 cm左右。左侧距离填方坡脚5～10 m处S334公路出现鼓胀，长度约20 m，最大鼓起高度约60 cm。S334路基靠高速公路侧边坡渗水严重，呈线状持续渗流，出水范围长约50 m。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

阳翼高速公路ZK152+800—ZK152+870段填方路段地貌单元属构造剥蚀中低山区，微地貌为基岩斜坡。该滑坡位于沁河北岸，区内地势整体北高南低，地面高程在1002～1237 m之间，地形起伏较大，沁河北岸陡峻。坡体小型冲沟较发育，冲沟多近南北走向，沟谷切割较深。

2.2 地质岩性

经地质调查，结合人工挖孔桩的地质资料，填方路基从路面向下共分4层：

a）0～0.8 m 路基面层、基层、底基层。

b）0.8～7.82 m 上路床填料为硬质石渣，以下路基填料成分为强风化泥岩、砂岩。

c）根据现场露头调查，原地基为全至强风化页岩，倾向大致同路线前进方向，倾角15°，夹有中厚层状砂岩，砂岩较破碎，强风化。

2.3 水文

本段属斜坡路段，山体植被发育，水土保持较好。降雨沿破碎砂岩裂隙带下渗、运移，并在底部泥岩地层处富集，山体松散岩类裂隙水较为发育。坡脚的岩石裂隙以泉眼和渗流的形式排泄。

3 边坡滑塌原因分析

根据地形地貌、工程地质、水文地质等因素综合分析，主要有3个因素：

a）ZK152+800—ZK152+870段填土前原地面的坡度较陡，最大坡度约36°，属于典型的陡坡路堤，原设计采用开挖台阶及加铺土工格栅的措施，增加路堤的稳定性。

b）边坡陡高。受路基左侧S334线的影响，填方路堤边坡坡率为由1∶1.5（8 m以下为1∶1.75），变更为边坡坡率1∶1，设置了框架锚杆防护，临空高度约36 m。

c）长时间的降雨下渗，使滑塌体自重增加；同时地下水浸泡、软化岩土体，使其抗剪强度降低，抗滑力减小。在此综合作用之下，半幅路基沿填挖交界面发生滑塌。

4 边坡滑塌处治方案

在充分收集原设计及施工的基础资料后，假定滑动面为填方体和原地面的接触面，由于岩层倾向垂直滑塌方向，下伏地层为软质泥岩，不排除挫断泥岩基底的可能性。在缺乏岩土参数的情况下，采用极限平衡法进行推算综合的C、φ值，安全系数采用1.3，计算剩余下滑力，然后采用理正岩土系列软件计算进行抗滑结构设计。

4.1 微型桩+高压旋喷桩固结填方土体

根据地质资料，路基填料主要为风化泥岩，孔隙率较大。在路基下沉开裂以后，路基中张拉裂隙发育。先采用微型桩+高压旋喷桩固结填方土体。

ZK152+800—ZK152+870段左幅路基范围内，布置6排微型桩、高压旋喷桩加固路基土体梅花型布设，间距1.5 m。布桩由左侧路基边缘开始，微型桩和高压旋喷桩的组合方式为：梅花型中心设置高压旋喷桩，每个梅花的6角点设置微型桩。滑塌处治平面图详见图1，滑塌处治横断面图详见图2。

图1 滑塌处治平面布置图

图2 滑塌处治横断面图（单位：mm）(比例：1∶500)

4.1.1 微型桩

4.1.1.1 微型桩的作用

表1 路基顶面桩长布置表 m

设置微型桩，一方面加固了路基填料，最主要的一点，锁住了填方土体和原地面的软弱结构面，防止填方土体从边坡中部剪出。

4.1.1.2 微型桩工程布置

微型桩直径19 cm，主体为5根φ32钢筋，采用正五边形固定支架绑扎固定，沿桩身方向每2 m设置一道。正五边形固定支架上，在不同时相邻的3个边的中点部位焊接3 cm长的钢筋头，钢筋头沿半径方向，作为对中支架。注浆体为水泥浆液，掺加1.5%的早强剂，水灰比为1∶1.5，注浆压力0.4～0.7 MPa。微型桩要求嵌入原地面（原路基填筑时的原地面）深度为填土厚度的0.7～1倍。具体桩长见桩长一览表，由于岩层内倾，砂岩夹层裂隙发育，在钻孔后，如果孔内出现明显的积水，应进行抽干后再施工桩体。

4.1.2 高压旋喷桩

高压旋喷桩直径50 cm，注浆材料主要为42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1，注浆压力不小于20 MPa，施工前应进行试桩，以优化并最终确定合理的注浆参数。旋喷桩深度钻至原路基填筑地面线处即可。

微型桩和旋喷桩的组合方式及微型桩大样图详见图3。

图3 微型桩旋喷桩组合机微型桩大样图

4.2 填方坡脚抗滑桩支挡

在左侧填方坡脚设置一排抗滑桩，桩身为2×3 m的矩形桩，间距6 m，桩长26 m。桩身采用C30钢筋混凝土，混凝土粗骨料粒径不大于60 mm。桩底采用1∶3的水泥砂浆铺底，厚10 cm。抗滑桩现浇混凝土护壁，厚度30 cm，桩底扩大，每层护壁高度为100 cm，上下护壁搭接10 cm，配筋按相关设计图纸施工。

由于边坡较陡，为了防止滑塌体沿边坡剪出，出现越顶滑动，抗滑桩应高出原地面6 m，呈悬臂状，高出部分和路基边坡之间设置C15片石混凝土横向支撑梁，梁宽3 m，梁顶面横坡坡率为1∶5。

4.3 排水设计

由于本段路基毁坏主要诱因为水的侵入，因此防排水是该项目处治措施的重要组成部分，运营期间排水设施能否正常发挥作用是该滑塌体处治的关键因素。现边坡岩体渗水严重，应在集中渗水处设置仰斜式泄水孔，加快地下水的排泄，加速岩土体的固结。泄水孔仰角为10°，间距根据实际渗水点确定，孔深10～20 m。泄水孔采用直径10 cm的PVC管，上半部设置两排进水孔，孔间距5 cm，PVC管需用渗水土工布进行包裹，防止堵塞。

对边坡外漏的砂岩层进行砂浆抹面封闭，其中大的裂隙必要时进行灌缝。

5 施工情况

路基顶面，先施工微型桩再施工高压旋喷桩。路基填土加固完成后，再施工坡脚抗滑桩。抗滑桩应跳槽开挖；抗滑桩施工完毕后，施工横向支撑梁。

由于该工程为应急抢险工程，为了赢得时间，未进行专项钻探，滑塌体的厚度、滑动面的形态、具体的岩土体力学参数都存在一定的不确定性。另外受天气、地下水等因素影响，边坡岩土体可能发生进一步的变形破坏。在施工过程中，进行持续的沉降、位移观测。施工的同时，进行岩土芯样的力学参数试验，验证设计参数，并及时反馈设计单位，为动态设计提供基础资料。

抗滑桩施工过程中对桩壁的地层、擦痕、出水点等每米拍照编号留存，及时修正桩长桩径。

6 结语

此处边坡滑塌，为斜坡地段，半填半挖路基沿原地面产生的整体滑塌，并错动了基岩底座（砂泥岩地层）。主要诱发因素为斜坡地基上人工堆载加荷，和地表水下渗导致土体自重增加及软岩土体雨水软化等。类似滑塌比较常见，病害发生后的安全责任重大、社会影响严重，必须及时响应，快速处理。若前期投入大量的时间进行勘探，边坡病害将会进一步加剧，可能错失最佳处理时机，故应采用以地质调查为主，拟定初步处治方案，在施工的过程中，收集地质资料、岩土参数及时验证并调整设计。处治方案，考虑了整体稳定性及局部稳定性。充分利用了未破损的既有边坡防护工程设施，采用微型桩预防性加固软弱结构面，高压旋喷桩加固松散土体，抗滑桩保证路堤整体稳定，排水系统维持公路工程长治久安的综合处治措施。

截止发稿，该滑塌处治工程效果良好，原有病害得到充分处治，路基稳定。该项目属于应急抢修工程，时间紧，设计时没有完备的工程地质勘察成果，设计难度极大。在详细的地质调查的基础上，认真分析病害发生的原因、发展的趋势、排查未完全表现出来的隐患，合理评价既有工程设施的可靠程度之后，综合分析、全面防控、充分利用，制定了安全可靠造价合理的处置方案。该项滑塌处治取得了良好的社会和经济效益，可为以后的应急抢修工程处治提供借鉴参考。