某高速公路路堑边坡桩板墙变形的加固处治

王利平

(中交通力建设股份有限公司，陕西 西安 710075)

桩板墙源自滑坡治理中的抗滑桩，桩间设置简支于桩上的挡板后达到挡土效果，相比于传统挡墙，桩板墙具有承载能力大、适用范围广、施工安全、质量可控等优点。由于造价较高，桩板墙更多使用于重要工程的大型高陡边坡或滑坡等特殊工程，桩身尺寸、桩长、桩间距等设计参数主要依据地质条件和放坡条件确定。华南某山区高速公路岩质路堑边坡，为避开与山坡顶部既有乡道的干扰，采用悬臂18 m桩板墙及时收坡，施工过程中出现了桩顶超常位移，经补勘查明岩土变化情况，进行了加固处治。

1 原设计与施工情况

某华南山区高速公路沿山脚连续切坡通过两座低山，深挖路堑长213 m，中心最大挖深约18.23 m，由于乡道利用上半山坡地形回头展线，故公路路堑需尽快收坡以免干扰，设计分三级，一级悬臂18 m桩板墙，设桩33根，二、三级为锚杆框架梁，二级坡率1∶0.5，三级坡率1∶0.75，边坡最大高度46.74 m。

原地质勘察断面揭示，地层上部为第四系全新统坡残积碎石土、下伏基岩为石炭系硅质岩，岩层产状与边坡倾向相反，岩体较完整，构造裂隙不发育。

2012年初，二三级边坡锚杆框架与一级边坡支挡桩施工完成，在清理桩前土石方过程中，发现坡顶乡道产生裂缝，随进行了桩顶位移监测，监测显示位移较大的为8#～14#桩，最大的11#桩3月12号位移18 cm，采用桩前堆土反压后位移趋缓，6月进入雨季后位移再次加剧，8月28号11#桩顶位移累计达63 cm，8#～14#其他桩位移均在40 cm以上，桩身完整未发现裂缝，坡顶乡道裂缝产生约2 cm错台，表明边坡正在蠕变阶段。

2 桩顶位移原因分析

根据现场开挖所揭示地层：1#～10#桩间出露全～强风化硅质岩，岩体破碎，节理裂隙发育，10#～14#桩间出露碎石土，夹杂孤石漂石，14#～24#桩间出露强～中风化硅质岩，岩层完整性好，25#～33#桩间出露全～强风化硅质岩，原勘察断面ZK68+140，位于15#～16#桩间，实际开挖地层与勘察地层完全一致，但由于短距离内地层岩性的剧烈变化，已不能用此断面代表10#～14#桩间最不利地质情况，补充勘察断面ZK68+120。

根据补勘，边坡坡体以碎石土为主，厚度22～30 m，其下全风化硅质岩厚5～30 m，下伏强～中风化硅质岩，桩身悬臂端均位于碎石土中，锚固段10 m中5 m处于全风化硅质岩、5 m处于强～中风化硅质岩。

对比前后两处勘察结果，相距20 m地层岩性及风化程度发生了大幅变化，说明该段地层岩性混杂，岩层界面变化频繁，岩土混杂，桩提供的抗力不足以与桩后土压力抗衡，边坡开挖后，在桩后土压力作用下桩身向外倾斜导致桩顶位移，在桩前紧急采取5 m高填土反压后倾斜趋缓，6～8月连续降雨，雨水的下渗导致土体重力加大从而引起土压力加大，而坡体土强度随含水量增加进一步降低，所以雨季位移加剧。

3 治理方案与稳定性计算

变更方案考虑了拆桩削坡放缓方案与利用桩进行边坡加固两种方案，后因坡顶的乡道无改线条件而放弃，对加固方案进行分析计算。采用规范推荐的极限平衡法，通过对现状边坡的定性分析和定量计算，拟定潜在滑面，根据经验与反算取得计算参数，各支挡工程协同受力，具体如下。

(1)桩顶位移超高50 cm的桩不考虑桩的受力，按大地梁使用，超过20 cm的桩可适当受力。

(2)按补勘断面ZK68+120作为代表断面计算(12#桩位置)，根据现场踏勘及地质钻孔资料，桩后土体主要为碎石土、全风化硅质岩、底部为强中～风化硅质岩，坡体还未形成贯通的滑动面，按以下两种方法计算下滑力并取大值：①根据坡顶拉裂缝与岩层分界线拟定潜在滑动面，根据桩顶位移反算得到土体综合内摩擦角，计算不考虑桩受力情况下的剩余下滑力；②按库伦土压力计算，桩后土体综合摩擦角根据类似工程经验取值36.5°，计算不考虑桩受力情况下的土压力与破裂面。根据两种方法计算结果最终以方法2土压力为设计指标。

(3)根据规范要求达到的安全系数，采取的支挡措施最少需要提供约3 530 kN的抗力，现状支挡桩抵抗下滑力原则上不计。

(4)拟定加固方案：首先考虑原设计的防护已施工，对边坡稳定有一定的作用，维持原设计坡率与防护形式，针对抵抗力不足采用在边坡加设锚索的方案进行支挡加固，一级边坡支挡桩上设五束锚索，支挡桩间设置锚索地梁，地梁上设置五束锚索。二、三级边坡已施工锚杆框架梁，在框架梁上设置地梁，地梁上设置锚索，形成桩与锚索、挡土板与地梁锚索、锚杆框架梁与地梁锚索协同受力。

(5)岩体与注浆体界面粘结强度取240 kPa(按中密碎石土低限取值)，锚孔直径150 mm，锚固段长度13 m，单束锚索设计锚固力Pd=730 kN，采用7根Φ15.2 mm高强度钢绞线制成。

考虑一级锚索地梁设置在桩间挡土板上，挡土板对地基容许承载力有提高，二、三级边坡地梁设置在原锚杆框架梁上，原锚杆框架梁对地基容许承载力有提高，边坡地基土容许承载力取值为280 kPa。

根据拟定的方案，经过计算ZK68+120断面边坡锚索提供的抗滑力为3 590 kN，满足边坡稳定性要求。

(6)边坡平台采用C20混凝土封闭。每级边坡平台设置截水沟，坡顶乡道内侧水沟采用浆砌片石硬化。

由于该段岩性变化频繁，施工过程中锚索长度随入岩深度进行了调整。

4 结 语

加固工程于2013年3月完成，根据监测资料由锚索加固完成至2016年9月历经3个雨季，抗滑桩桩顶位移最大3.5 cm，目前该边坡处于稳定状态，每年雨季持续监测。

(1)此段深路堑边坡在勘察设计阶段布置地质横断面一处，虽满足公路工程地质勘察规范要求工作量，但未达到查明地层情况的目的。提醒设计人员，对于地质条件复杂、设置重要工程路段应加强加密勘察工作，为设计提供可靠的基础资料。

(2)桩板墙悬臂长度不宜过长，一般土质路堑边坡悬臂不宜超过10 m，岩质边坡视岩层情况不宜超过12 m，超过此范围应加设锚索与桩共同受力，能大幅提高桩的支档能力。

(3)施工过程中应加强与施工单位沟通，要求及时反馈施工信息，尤其是与设计的地质资料不符时，需及时调整变更。