岩石路堑边坡抗滑桩加固效果分析

赵 永

（山西路桥第七工程有限公司长治分公司，山西 长治 046000）

引言

公路边坡抗滑桩加固具有抗滑能力强、桩体可灵活布置、施工工艺简单、污工工程量少等技术优势，在公路边坡防护中得到了广泛的应用［1］。然而，抗滑桩加固工程造价高，对总体工程造价影响较大，设计施工中应做好成本控制［2］。

1 岩石路堑边坡抗滑桩支护方案

1.1 岩石路堑边坡概况

某高速公路沿线分布有多处深挖路堑，其中K25+325—K25+736 段路堑边坡最大高度为14 m 左右，最小高度为12 m 左右。该地区为山岭重丘区，路堑左侧自然边坡坡度为15～20 °，路基中心线处开挖深度为9～14 m。该路段坡面为黏土、内部夹碎石，呈硬塑性，厚度为3～4 m，下部基岩为炭质页岩、泥岩、砂质页岩等，岩石裂隙纹理发育，较破碎，大部分上部岩体风化程度为强风化，厚度为7～10 m，下部岩体为弱风化。该区域雨季降雨量大，地表水沿地表裂隙渗入岩体内部，对边坡稳定性影响较大。在路堑开挖过程中，发现路堑左侧边坡坡面出现裂缝，裂缝自下而上开裂，出现了局部坍塌现象。裂缝后缘位于路堑顶部边沟附近，边坡只出现了局部浅层失稳，规模不大，但有继续发展的趋势。为了提高边坡的稳定性，控制边坡变形，拟采用抗滑桩进行加固。

1.2 岩石路堑边坡防护方案

为提高岩石路堑边坡稳定性，变更原设计方案，路堑左侧边坡采用上部刷坡减载、坡脚抗滑桩加固，并优化地表截排水设计。路堑左侧边坡原设计路堑上部边坡坡度设计值为1 ∶1.5，采用拱形骨架护面墙防护，下部边坡坡度为1 ∶1.25，采用浆砌片石防护，设计宽度为2 m 的边坡平台，坡脚设计采用重力式挡土墙防护，挡土墙高度为3～9 m。变更后上部边坡坡度为1 ∶2.5，下部边坡坡度为1 ∶2，采用浆砌片石拱形骨架防护，边坡平台宽度为6 m。边坡顶部布置截水沟，每级边坡上部设置急流槽，边坡平台设置排水沟，优化边坡截排水设计，降低地表水对边坡稳定性的影响。K25+489—K25+542 段边坡坡脚设置抗滑桩+挡土墙加固，桩长为18～19 m，截面尺寸为2.25 m×2.5 m，桩距为5 m，桩体嵌入弱风化层不少于5 m，共12 根，抗滑桩防护横断面见图1。K25+325—K25+489 段、K25+542—K25+736段坡脚采用重力式挡土墙防护，挡土墙墙高4～5 m。右侧坡面高度较低，坡面采用浆砌片石护面墙防护，坡脚采用挡土墙支挡。

图1 路堑边坡抗滑桩防护横断面

2 边坡坡面与抗滑桩监测方案

为确定岩石路堑抗滑桩加固效果，分别在抗滑桩桩顶和边坡坡面上部布置测点和量测仪器，对边坡表面位移、桩身弯矩和桩身位移进行监测，分析监测数据确定岩石路堑边坡的稳定性。边坡与抗滑桩监测内容与方法：（1）边坡坡面和桩顶表面位移采用全站仪进行水平和垂直位移进行监测，dx 为边坡坡面垂直的方向，指向坡面外部为正，指向坡面内部为负；dy 为与坡面平行的方向，dz表示相对高程，测点上移为正，下沉为负［3］。（2）在桩体内部布置测斜管，通过测斜仪监测抗滑桩水平位移［4］。（3）在抗滑桩不同高度布置测点，自桩顶以下1 m，每隔2 m 布置一个测点，对不同深度桩身弯矩进行监测，分析确定不同深度抗滑桩桩身的变形情况。

3 岩石路堑边坡抗滑桩加固效果分析

3.1 边坡坡面表面位移监测结果分析

边坡表面位移采用徕卡Viva TS16 高精度全站仪进行监测，在右侧边坡上部布设观测基站，后视点设置在稳定的基岩上，测点布置在坡面、边坡平台上部，并在施工过程中做好保护。选取第二台阶上部的两个有代表性测点P11 和P21（抗滑桩上）的监测结果进行分析，监测结果见表1。

分析表1 可知，边坡的水平位移有向外的趋势，坡面dx、dy、dz 三个方向的位移变化趋势存在一致性，均呈现开挖前期增速较快，后期逐步平稳的趋势，说明边坡防护结构可有效控制坡面变形。P11 测点dx 方向的坐标增量分别为33.1 mm，dy 方向的坐标增量分别为-7.7 mm，dz 方向的坐标增量分别为-35.0 mm，在监测前五个月变形速度较快，后三个月变形速率逐步趋缓，最终达到了稳定状态。分析P21 测点监测结果，也呈现前期增速快，后期逐渐变缓的趋势。结合现场施工安排分析，在抗滑桩施工结束后边坡坡面和抗滑桩变形速率逐步趋缓，后期虽然有小幅度增长，但变形幅度不大，说明抗滑桩对边坡变形进行了有效控制。

表1 边坡表面位移监测结果统计

3.2 桩身弯矩监测结果分析

在边坡防护施工过程中，实施动态管理，通过分析监测结果确定边坡的稳定性，调整支护参数。桩身弯矩测点埋设位置与钢筋计位置一致，第一个测点位于1 m 深度位置，以后深度每增加2 m 布置一个测点。以边坡边缘和边坡中部的H1、H5 两个测桩作为弯矩监测对象，收集监测数据绘制桩身不同位置弯矩变化曲线见图2。

图2 桩身不同位置弯矩变化曲线

分析图2 可知，桩身负弯矩在深度为11 m 处达到最大值，桩身承受负弯矩。H1、H5 两个测桩的弯矩变化趋势基本一致，出现最大负弯矩的位置也一致，说明边坡滑动面基本处于桩身11 m 深度左右。

3.3 桩身位移监测结果分析

在抗滑桩桩身上部布置测斜管，对不同深度桩体的水平位移进行监测，分析边坡的稳定性。以边坡边缘和边坡中部的H1、H5 两个测桩作为桩身水平位移监测对象，收集监测数据绘制桩身不同位置水平位移变化曲线见图3。

图3 桩身不同位置水平位移变化曲线

分析图3 可知，桩顶的水平位移最大，随着深度的增加，桩身水平位移呈现递减的趋势。桩体上半段水平位移较大，下半段水平位移较小，且在11 m 位置有增大的趋势，证实了上述桩身弯矩监测分析预测结果，在深度大约为11 m 位置存在滑动面。结合表1 桩顶水平位移监测结果，得出在监测前期桩顶水平位移较大，后期逐步趋缓，监测结束时达到了稳定状态。

4 结语

分析边坡表面位移监测结果，施工前期边坡变形较大，在抗滑桩完工后变形速率逐步趋缓，并逐渐达到了稳定状态。在深度为11 m 位置桩身弯矩达到了最大值，且桩身位移也有明显增加，说明在11 m深度附近存在滑动面，结合桩顶位移监测结果，得出监测前期位移增幅较大，后期逐步趋于稳定。采用抗滑桩支护后边坡变形得到了有效控制，加固方案可行，达到了预期效果。