某高速公路服务区滑坡缺陷抗滑桩处治技术

李 兵,李 夺

(1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,四川成都 610041；2.西南交通大学地质工程系,四川成都 610031)

1 抗滑桩

滑坡作为一种严重的地质灾害，造成交通中断、河道堵塞、破坏村庄和农田，给人民生命财产安全带来巨大的损失，同时，滑坡灾害性质复杂治理费用昂贵，因而受到世界各国的关注[1-3]。抗滑桩是一种典型的抗滑支挡措施，以其经济实用、布置方便和超强的抗滑能力等优点而成为公路边坡防护的重要形式之一[4]。由于抗滑桩是需要将桩体全部或部分埋入地下，在施工过程中，往往因为施工方法不当、施工工序不对、施工管理不到位以及对周边地质结构了解不深，难免形成了很多缺陷桩，造成抗滑能力不足，因此，如何处理缺陷桩、使其达到原设计功能就成了一个需要解决的问题。

某高速公路项目于2015年建成通车。2018年7月4日，项目K97+900～K98+200左侧服务区填方边坡发生滑移、沉降，该滑坡(下称服务区滑坡)最终导致服务区加油站不能正常使用、服务区下穿联络通道及前缘村道损毁不能通行、前缘部分民房损毁无法居住。经现场勘查，服务区滑坡滑体为砂岩、泥岩土石混填体，后缘填筑厚度大，最大厚度14.5 m，前缘厚度相对较薄，厚约3～5 m，结构不均，分布不均，透水性差异较大，局部段形成饱水填土增加自重，或下渗下伏黏性土形成软弱带。滑面为土石界面，为相对隔水层，在雨季地表水下渗的长期浸润作用下，粉质黏土软化，其物理力学性质降低，形成滑动面。

2 抗滑桩缺陷状态

服务区滑坡采用抗滑桩及挡墙进行治理，设计(图1)在服务区联络道上方即滑坡近后缘位置设置一排2.5 m×3.5 m、2.0 m×3.0 m埋置式抗滑桩，桩顶以上毁坏的边坡采用土石混填恢复，坡比1∶1.5，并采用菱形骨架护坡。同时，在填方边坡坡脚处设置抗滑挡土墙和6根抗滑桩，其中抗滑桩桩径为1.8 m×2.5 m，挡土墙共两段，尺寸分别为顶宽3.5 m、高7.5 m和顶宽2.5 m，高5 m。

图1 服务区滑坡支挡措施布置

为了检测桩身质量，对抗滑桩进行了超声波检测，声波透射法是指在预埋声测管之间发射和接收回来的声波，我们依据通过实际测量在混凝土介质中传播的声波参数(例如声波的时间，频率和振幅衰减)的相对变化，从而完成对桩身的完整性进行检测，以确定混凝土桩的缺陷程度并确定其位置。参考相关规范JGJ 106-2014《建筑桩基检测技术规范》，根据声波透射法和钻芯法检测成果，将桩身完整性可划分为以下三类：第I类，仅存在桩底缺陷，缺陷段长度为2.5 m以内，对桩身整体抗剪强度影响较小，满足抗剪强度要求；第II类存在桩底缺陷，桩底缺陷段长度大于2.5 m，对桩身抗剪强度影响较大，但由于仍保留有足够的锚固段，基本满足抗剪强度要求，同时，桩顶还存在接桩缺陷；第III类，桩底缺陷长度接近锚固段长度，不足以提供抗剪强度。服务区滑坡共发现7根桩存在不同程度缺陷，缺陷桩的分布如图1所示，其中A7桩底2.3 m缺陷、A9桩底1.5 m缺陷、A14桩底2 m缺陷、A15桩底1.5 m缺陷，此四根桩为I类缺陷桩，桩底缺陷小于2.5 m。A2桩底4m缺陷且桩顶4 m处有接桩缺陷、A5桩底3 m缺陷且桩顶3 m处有接桩缺陷，这两根桩为II类缺陷桩。A4桩桩底缺陷12 m，为III类缺陷桩。各类缺陷桩的缺陷部位及长度如图2所示。

图2 各类缺陷桩的缺陷部位及长度(单位:m)

3 抗滑桩缺陷原因分析

为进一步确定抗滑桩缺陷情况并分析其原因，分别对缺陷桩进行了钻芯检测。根据取芯结果，以及施工过程的分析，这几根桩产生缺陷是由于雨天施工、护壁施工质量差出现漏水现象所导致[5]。A2桩产生缺陷的原因是浇筑混凝土前未将护壁渗水与降雨积水抽干，浇筑混凝土时外露桩部分因现场地势天气原因未支模，故后有接桩。而A4桩产生缺陷的原因是因浇筑混凝土前几天连续降雨道路不能通行，故采用地泵早上8：00浇筑混凝土，浇筑6 m时，当地综合执法部门强行中断浇筑施工，下午14:00开始突降暴雨，持续2 h，为完成施工计划，第二日凌晨2:00继续采用天泵浇筑，期间有间断性小雨。

对于I类缺陷桩，声波监测在桩底均出现波速减弱、振幅减小甚至消失，说明该抗滑桩缺陷并非一个点缺陷或者局部一处缺陷，而是某一深度带缺陷，产生这种原因主要是因为在桩底出现积水、沉渣过厚、或者成孔不良，由于缺陷段长度不超过2.5 m，桩底仍有足够的锚固长度，根据岩土计算软件分析，该抗滑桩抗剪强度仍满足要求，但桩顶位移增大，安全系数小幅度降低。

对于II类缺陷桩，结合取芯法验证，判定为产生这种缺陷的原因是，混凝土不均匀，产生离析和泌水，桩底砂浆多、粗骨料少，强度低。由于缺陷段长度为3～4 m，桩底仍有足够的锚固长度，该抗滑桩抗剪强度仍满足要求，但桩顶位移增大，安全系数大幅度降低。

对于III类缺陷桩，经取芯验证，桩体混凝土松散，多以细颗粒为主，结合度不高。产生这种缺陷的原因是，混凝土不密实，导致该抗滑桩抗剪强度不满足要求，须进行补桩。

4 缺陷桩治理方案

4.1 I类缺陷桩治理方案

计算表明，当抗滑桩缺陷长度小于2.5 m时，虽然桩顶位移会有一定程度的增大，地基横向容许承载力要求相对提高，但桩顶位移并未超出允许范围(一般为7～10 cm)，不会影响抗滑桩结构安全。为达到原设计安全储备，本文提出在抗滑桩受推力侧布设3根φ168 mm钢管桩并在钢管桩顶设置联系梁连接加固(图3)，联系梁与缺陷抗滑桩的护壁紧密连接，以提高地基横向容许承载力。钢管桩桩间距1.5 m，桩长深入缺陷抗滑桩原设计桩底1 m。

图3 I类缺陷桩处治(单位:cm)

4.2 II类缺陷桩处治方案

如图2(b),此类缺陷桩有两处缺陷，出现于桩底和桩身中上部。针对桩底缺陷，布设4排φ168 mm钢管桩于缺陷桩周围(图4)，并在顶部设置联系梁连接以提高其刚度，联系梁与抗滑桩护壁紧密连接，从而与抗滑桩共同承担下滑力，钢管桩长大于缺陷抗滑桩原设计桩长1 m。对于桩体中上部缺陷，在抗滑桩桩身采用φ168 mm钻孔进行抗滑桩桩身压力注浆加固缺陷位置(图4)，以提高桩身整体强度，桩身注浆孔应深入接桩处(即缺陷段底部)不小于1 m，采用M40水泥砂浆进行注浆，注浆压力0.3～0.5 MPa。

图4 II类缺陷桩处治(单位:cm)

4.3 III类缺陷桩处治方案

III类缺陷桩的处治方案如图5所示，采用在A3抗滑桩和A5抗滑桩之间布设5排钢管桩，并设置联系梁将钢管桩与抗滑桩护壁紧密连接，以微型群桩替代原设计A4抗滑桩抵抗下滑推力，钢管桩桩长22 m，采用梅花形布置方式。

图5 III类缺陷桩处治(单位:cm)

5 结论

(1)服务区滑坡抗滑桩依据缺点部位、缺陷长度及其对抗滑桩使用功能的影响可以分为三类，分别为I类缺陷桩、II类缺陷桩、III类缺陷桩。

(2)I类缺陷桩产生原因主要为在桩底出现积水、沉渣过厚、或者成孔不良。该类抗滑桩抗剪强度仍满足要求，安全系数小幅度降低，可采用桩背钢管桩加固。

(3)II类缺陷桩产生原因主要为混凝土不均匀，产生离析和泌水，桩底砂浆多而粗骨料少安全系数大幅度降低。该类抗滑桩抗剪强度基本满足要求，安全系数大幅度降低，可采用桩周钢管桩及桩身注浆加固。

(4)III类缺陷桩产生的原因主要为混凝土不密实。该类桩抗剪强度不满足要求，须进行补桩处治。采用在两根缺陷抗滑桩之间布设钢管桩加固桩间土体形成加固体以起加固作用。