天水北互通立交某路段滑坡处治与方案评价

陆鹏、纪仁芹

（1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430000；2.武汉华夏理工学院，湖北 武汉， 430000）

0 引言

天水北互通立交位于天水1隧道和天水2隧道之间的罗玉沟，设连接线与天水市成纪大道衔接，为天水市城市北部片区提供出行服务。

1 工程概况

互通所在区为河谷，地形开阔平坦，周边为黄土山地，互通区基底上部为浅层黄土，下部为砂土。CPK0+084—CPK0+320 段左侧深路堑原设计为五级挖方边坡，边坡最大高度为32m。2020年3月18日原设计第五级边坡发生部分垮塌，拱形骨架防护脱落。

结合地勘资料对边坡防护方案进行调整，2020年5月28日下午，在护坡桩施工过程中，天水北互通收费站CPK0+084—CPK0+320 左侧挖方边坡再次发生垮塌。

2 稳定性计算

根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）和《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）的规定与要求，对高陡斜坡的典型工程地质剖面，进行基于刚体极限平衡方法的多剖面、多工况的稳定性计算分析。所采用的稳定性计算方法主要为Janbu 条分法。

根据计算结果：在开挖之前，各剖面在天然与饱水工况下稳定系数均大于1.2，边坡为稳定状态；在地震工况下，240 剖面稳定系数小于1.05，边坡为欠稳定状态；开挖之后和前缘反压前，各剖面在各工况下稳定系数均小于1，为不稳定状态；前缘反压后，各剖面在天然与饱水工况下稳定系数均大于1.2，边坡为稳定状态；在地震工况下，各剖面稳定系数在1～1.05，边坡为欠稳定状态。计算结果和现场实际情况一致。

3 处治方案及评估

以CPK0+140—CPK0+310 段为例：

第一级边坡坡脚设2m×3m 抗滑桩，桩长为22m，悬臂端8m，桩间距5m。抗滑桩开挖施工前，为确保边坡稳定，在坡脚处增设一排钢管桩，桩径63cm，桩中心距1.5m，桩长为12m。第2～第6 级边坡坡率为1∶1.5，采用框格梁防护。

对拌和站平台靠近场坪边坡一侧部分垮塌形成的缺口，采用回填土处理，并增设5.5m 高挡土墙支挡，挡土墙埋深1.5m，与原料场背后挡土墙形成整体。为排除坡体地表水和地下渗水，在边坡范围设置坡顶截水沟、平台排水沟，并在边坡土体增设深层排水管。在拌和站平台靠山一侧，增设0.8m×0.8m 碎石盲沟，用来排出土体内滞水。

3.1 加固力计算

根据现有设计方案，对上、下排桩所需加固力进行计算，计算时考虑了后缘陡倾裂隙中的水压力，并将坡顶加载设为30kN/m。剖面工况如图1、图2、图3 所示，计算结果见表1。

表1 设桩处所需加固力计算结果

图1 240 剖面下排桩处天然工况

图2 240 剖面下排桩处饱水工况

图3 240 剖面上排桩处天然工况

3.2 抗滑桩设计计算

3.2.1 抗滑桩桩位、桩间距、桩长等参数的复核

上排桩：根据设计，在坡顶处共布设45 根圆孔灌注桩。桩截面直径为2.2m，桩长28m，最大悬臂端10.9m，间距4.0m，桩顶采用冠梁整体浇筑，抗滑桩的锚固段长度为桩长的1/3～1/2，满足规范要求。

下排桩：根据设计，在下方坡体坡脚共布设35 根人工挖孔抗滑桩。桩截面尺寸均为2m×3m，桩长22m，最大悬臂端8m，间距5.0m。桩前采用板墙连接。抗滑桩的锚固段长度为桩长的1/3～1/2，满足规范要求。

3.2.2 抗滑桩内力位移计算

滑动面以上桩身内力的计算，可根据一般结构力学公式直接计算；滑动面以下桩身内力的计算，应首先根据锚固段的换算长度，确定属于刚性桩还是弹性桩，然后采用相应的公式计算桩身的内力和变形。当为刚性桩时，按刚性桩计算；当为弹性桩时，按弹性桩计算。否则会出现较大的误差。计算时，还须根据设桩处的地层情况选择K 法或m 法。根据本段坡体的地质情况，这里选择m 法按弹性桩进行计算。计算程序采用理正计算软件。

选取最大加固力240 剖面，分别进行上排和下排抗滑桩内力位移计算。其中下排人工挖孔桩的埋深5m，滑面加固力为1042kN，抗滑桩悬臂端为8m，滑面至坡脚平台还有3m 悬臂，此处考虑桩背主动土压力，经计算约为162kN。因此整个抗滑桩悬臂端需提供的加固力为1204kN；上排圆形灌注桩需提供最大加固力为428kN。

主要剖面处的内力计算结果如图4 所示。

图4 240 剖面下排抗滑桩内力计算结果

3.2.3 配筋量计算

抗滑桩桩顶位移和最大配筋量计算结果见表2。

表2 抗滑桩桩顶位移和最大配筋量计算结果统计表

下排人工挖孔桩背侧纵筋共布设了108 根φ32 的钢筋，配筋量为86858mm。上排圆形灌注桩桩背侧纵筋共布设了54 根φ32 的钢筋，其配筋量为43429mm。均大于表2 中的计算配筋量，截面最大配筋量满足要求。

3.2.4 桩顶位移计算

上排圆形灌注桩桩顶位移为68mm，小于悬臂端的1/100，满足规范要求。

下排人工挖孔桩桩顶位移为77mm，小于悬臂端的1/100，满足规范要求。

3.3 越顶滑动计算

3.3.1 下排桩桩顶越顶滑动计算

下排抗滑桩桩顶以上边坡较高，且部分断面岩土界面距离桩顶坡脚较近，存在沿桩顶滑出的潜在风险。因此，对上、下两排桩之间的坡体，沿着下排抗滑桩桩顶滑出的稳定系数进行计算。计算时，滑动面沿着黄土与泥岩交界面的部分，计算参数选用修正的滑动面的参数，滑动面位于黄土中的部分，选用修正的黄土的参数，计算结果见表3。

表3 下排桩顶越顶滑动稳定性计算结果

从计算结果可知：240 剖面在天然和饱水工况下，稳定系数满足规范要求。在地震工况下稳定系数为1.041，为欠稳定状态，不满足规范要求的1.05 的稳定系数，建议采取框架锚杆等必要的工程措施。

3.3.2 上排桩桩顶越顶滑动计算

对上排抗滑桩桩顶上方坡体的稳定系数进行计算，计算时选用修正的黄土的参数。剖面工况如图4、图5 所示，计算结果见表4。

图4 240 剖面天然工况

图5 240 剖面饱水工况

表4 上排桩顶越顶滑动稳定性计算结果

从计算结果可知，各剖面在各工况下稳定系数均满足规范要求，上排桩桩顶上方坡体不会发生滑动。

4 结语

对现有设计方案进行计算，可知两排抗滑桩的锚固段长度为桩长的1/3～1/2，满足规范要求。两排桩截面最大配筋量满足规范要求。上排圆形灌注桩桩顶位移为68mm，下排人工挖孔桩桩顶位移为77mm，均小于悬臂端的1/100，满足规范要求。

对上、下两排桩之间的坡体沿着下排抗滑桩桩顶滑出的稳定系数计算可知，240 剖面在地震工况下稳定系数为1.041，为欠稳定状态，不满足规范要求的1.05 的稳定系数，建议采取框架锚杆等必要的工程措施。对上排抗滑桩桩顶上方坡体的稳定系数计算可知，3 个剖面在各工况下稳定系数均满足规范要求，上排桩桩顶上方坡体不会发生滑动。

建议在坡体后方设置排水盲沟，截断地下水向边坡渗流的径流途径，同时采用集水井、深部排水孔等手段加强坡体地下水的泄排，完善排水系统。