抗滑樁支護在上三高速路堤位移治理中的成功應用

王桂軍,金　堯,姚熙庭

(浙江滬杭甬高速公路紹興管理處，浙江　紹興　312071)

浙江交通職業(yè)技術(shù)學院學報，第16卷第2期，2015年6月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.16 No.2,Jun.2015

抗滑樁支護在上三高速路堤位移治理中的成功應用

王桂軍,金堯,姚熙庭

(浙江滬杭甬高速公路紹興管理處，浙江紹興312071)

摘要：根據(jù)上三高速公路K236+756～K236+866段路堤位移的原因和位移段的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，確定用抗滑樁支護治理本位移段，采用抗滑樁治理滑坡是一種常見工程措施，與其他的滑坡位移防治措施相比，抗滑樁支護技術(shù)在治理尚在活動的滑坡體方面，具有其他處理措施無法比擬的優(yōu)越性，介紹了抗滑樁施工質(zhì)量控制及工后沉降監(jiān)測評估。經(jīng)過一年多的觀測，抗滑樁支護治理技術(shù)在綜合整治路堤存在的病害隱患有顯著成效，可在高速公路路堤位移整治中推廣使用。

關(guān)鍵詞：抗滑樁支護；路堤位移處治；沉降監(jiān)測

0引言

上三高速公路K236+756～K236+866段沿江路堤由于受非法采砂及江堤沖刷影響，造成高速公路路堤局部位移、路基縱向開裂，采用抗滑樁治理滑坡是一種常見工程措施，與其他的滑坡位移防治措施相比，具有開挖面小、圬工體積小、施工速度快等優(yōu)點，根據(jù)地質(zhì)勘探該路段尚在活動的滑坡體，但在處治高速公路路堤位移還是首次使用，經(jīng)過施工完工后的監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用抗滑坡處治位移路堤效果更為明顯。

1工程概述

上三高速公路建于1997年，于2000年12月建成通車，設(shè)計時速采用100 km/h，路基寬24.5 m，雙向四車道。公路位于山嶺重丘區(qū)，路基大填大挖較為普遍。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L區(qū)，多年平均降雨量1395.2 mm，雨量分配不均，多集中在5～6月份梅雨季節(jié)和8～9月的臺風季節(jié),巖體易風化。

K236+756～K236+866位于上三高速公路馬岙嶺隧道出口分離式路基右線。路線布設(shè)于山前沖洪積地帶，穿過周岙村村莊。縱斷面顯示K236+756～K236+866段路基填高約3.5 m，縱坡0.3 %。地質(zhì)表層為亞粘土局部淤泥，承載力偏低。對高速公路車輛的正常通行構(gòu)成安全隱患。如圖1、2。

圖1　現(xiàn)狀圖

圖2　典型橫斷面布置示意圖(單位：m)

2病害狀況

2.1　K236+756～K236+856位移段病害現(xiàn)狀

右線行車道出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫方向與行車方向基本平行，裂縫位置位于外側(cè)行車道標線右側(cè)15cm左右，即行車道左輪跡帶。2001年底發(fā)現(xiàn)路面產(chǎn)生縱向裂縫。本段約500 m長路基范圍內(nèi)，路面沉降了5 cm左右。

2.1.1K236+756～K236+856江堤邊坡坍塌

本段江堤邊坡土體出現(xiàn)松散、局部產(chǎn)生碎落。特別是K236+606(K42+050)處江堤土邊坡已發(fā)生局部坍塌(如圖3)。坍塌范圍長6 m，寬1 m，土邊坡坡頂距江面約2 m。塌方段下游為一軋砂場(如圖4)。

圖3　江堤坍塌處

圖4　簡易采砂場

2.1.2K236+756～K236+856路面沉降、裂縫

路面裂縫在2001年底已發(fā)現(xiàn)，但2001年至2005年，工后沉降微輕，但2006年以來，對進行了灌縫和罩面處理，近年來有越來越嚴重的趨勢，通過查閱竣工圖紙發(fā)現(xiàn)該路段的老路瀝青面層結(jié)構(gòu)為4 cm(AK-16)+5 cm(AC-20)+7 cm(AC-25)瀝青混凝土。

2011年12月27日，該路段路面再次出現(xiàn)2 cm寬的縱向裂縫，并伴有沉降，對該路段進行緊急灌縫處理，縱向裂縫(見圖5)，病害處理后的路面(見圖6)。

圖5　路面縱向裂縫

圖6　路面縱向裂縫

2.2　路堤水平位移

K236+796處路堤擋墻產(chǎn)生水平位移(見圖7)，相對位移值約3 cm，該位置對應排水溝溝身出現(xiàn)張拉裂縫；排水溝及機耕道病害，2009年發(fā)現(xiàn)K236+756～K236+866段高速公路擋墻外側(cè)排水溝溝身外傾，并出現(xiàn)局部的破損；機耕道路面受橫向推力后拱起，水泥面板開裂(見圖8)。

2.3　地質(zhì)資料

對K236+400～K237+056段進行了1∶2000地形圖測繪，在K236+860、K236+950兩處機耕道外側(cè)進行了地質(zhì)鉆探，在K236+500及K237+000兩處進行了河床橫斷面測量。

圖7　擋墻位移

圖8　機耕道路面拱起

地質(zhì)鉆探顯示：表層為素填土，厚度為4.2 m～4.5 m；第二層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚1.8 m～2.6 m，物理力學性質(zhì)較差；其下為粉質(zhì)粘土層，層厚3.6 m～4.6 m；下臥強風化砂巖，層厚1.8 m；其下為中風化砂巖，未鉆穿，地質(zhì)橫斷面圖(見圖9)。

圖9　K236+856處地質(zhì)橫斷面圖

3加固方案設(shè)計

3.1　安全性分析

根據(jù)K236+400～K237+056段路堤的穩(wěn)定性分析及地質(zhì)鉆探資料顯示，如主線路基及機耕道位移值達到表1中Ⅰ級時，表明沿江路堤處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，可以正常運營；達到Ⅱ級時，表明沿江路堤已處于極限平衡狀態(tài)，存在滑動趨勢；如位移值達到Ⅲ級時，則路堤已不再穩(wěn)定，隨時會發(fā)生大規(guī)?；?。因此，對于Ⅱ級及Ⅲ級狀態(tài)應制定應急加固措施，保證路堤的穩(wěn)定和高速公路的安全運行。擬采取抗滑樁支擋為主的綜合整治方案：①擋墻外設(shè)置抗滑樁防護；②路基注漿；③江堤加固；④測斜管觀測。

表1　路堤安全狀態(tài)預警等級分類表

3.2　加固方案

3.2.1抗滑樁支擋

機耕道外側(cè)設(shè)置鋼筋砼抗滑樁加固。根據(jù)K236+400～K237+056段的位移狀況，擬增設(shè)了31根抗滑樁?？够瑯恫捎脠A形截面，直徑為1.5 m，中對中間距為5 m，樁頂采用橫系梁聯(lián)接?？够瑯栋淬@孔灌注樁施工。橫系梁采用矩形截面，頂寬2 m，高2 m，端部與抗滑樁錨成一體，每10 m設(shè)1道伸縮縫，縫寬2cm?？够瑯都皺M系梁均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標號為C30?？够瑯稑兜浊度胫酗L化基巖深度不小于3D。

抗滑樁樁長≤30m時，縱向主筋通長布置，擋土側(cè)120°范圍內(nèi)，主筋加密布設(shè)，共設(shè)置32根Φ28 HRB335鋼筋?？够瑯稑堕L>30m時，樁長30 m以內(nèi)縱向主筋通長加密布設(shè)，共設(shè)置32根Φ28 HRB335鋼筋；樁長30 m以外部分，主筋截斷20根。

3.2.2注漿

高速公路及機耕道路基采用內(nèi)徑φ50 mm花管注漿，花管按2排平行布置，橫向孔距為2.5 m，縱向孔距為5 m，交錯布設(shè)。高速公路注漿深4 m，機耕道注漿深2 m。

3.2.3江堤加固

抗滑樁外側(cè)設(shè)置反壓護坡道，坡率1∶2，采用清宕渣填筑壓實。護坡道外側(cè)設(shè)置頂寬2 m，坡率1∶2拋石防護。

3.2.4測斜管觀測

高速公路樁基承臺外側(cè)及抗滑樁內(nèi)側(cè)共設(shè)置3排測斜管進行位移觀測；在抗滑樁中心共埋設(shè)2根測斜管，長期觀測樁基的變形情況。

3.2.5樁身內(nèi)力監(jiān)測

在3、14、22號抗滑樁縱向受拉筋中間一根設(shè)置鋼筋計，每1.5 m設(shè)置1個，可采用φ36GJL-3型鋼筋應力計，額定應力400 MPa，工作溫度-30℃～+70℃。與鋼筋的聯(lián)接方式可采用螺紋套管聯(lián)接、擠壓接頭聯(lián)接、對焊聯(lián)接等。該路段主要施工內(nèi)容(見圖10)。

圖10　K236+400～K237+056施工內(nèi)容匯總

4施工工藝

1.先實施D400排水管及兩側(cè)D100引水管，埋設(shè)高速公路樁基承臺外側(cè)及機耕道擋墻外側(cè)測斜管，進行施工期間位移監(jiān)測。

2.開挖江堤邊坡，臺階寬2 m，向內(nèi)設(shè)置0.4%的斜坡，采用清宕渣回填反壓(見圖11)。

3.在邊坡外側(cè)設(shè)置頂寬2 m，坡率1∶2拋石防護。

圖11　反壓護坡道整平

4.開挖機耕道擋墻外側(cè)江堤，開挖高度3 m，設(shè)置抗滑樁施工平臺?？够瑯恫贾脭嗝鎴D施工圖(見圖12、13)。

圖12　抗滑樁布置斷面圖

圖13　開挖抗滑樁平臺

4.1　原材料的試驗及配合比的選定

抗滑樁所有原材料進場前必須進行試驗及檢驗，合格后方能進場使用，同時根據(jù)設(shè)計文件混凝土的標號作好配合比的設(shè)計工作。

4.2　模板制作及鋼筋加工

抗滑樁護壁模板采用鋼模板；鋼筋加工在加工房內(nèi)進行，按設(shè)計文件要求對鋼筋進行加工。

4.3　測量放線

施工前對抗滑樁進行準確測量放線，并設(shè)置護樁以便樁孔開挖過程中及時進行校核。

4.4　位移觀測

為觀測滑坡位移情況，在樁體及樁外設(shè)置觀測點，每天早、晚各觀測一次并作好記錄。

4.5　鉆孔灌注樁施工工藝

抗滑樁采用正循環(huán)鉆進成孔，二次反循環(huán)換漿清孔。整套施工方法為：平整場地→泥漿制備→埋設(shè)護筒→鋪設(shè)工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質(zhì)量→鑿除樁頭→澆筑橫系梁?？够瑯妒┕ち鞒?見圖14)。

圖14　抗滑樁施工流程圖

4.6　鉆孔埋設(shè)橫系梁內(nèi)側(cè)測斜管4.7　橫系梁外側(cè)

江堤邊坡采用清宕渣回填反壓，坡率1∶2。橫系梁與機耕道擋墻之間采用C20砼澆筑, 抗滑樁鉆孔施工(見圖15)、橫系梁施工(見圖16)。該路段抗滑樁樁長、鋼筋用量及混凝土用量數(shù)量(見表2)。

圖15　抗滑樁施工圖

圖16　橫系梁施工

表2　上三高速公路沿江路堤(K236+756～K236+866)樁基工程量匯總表

51年來的監(jiān)測結(jié)果

(1)目前該路段沿江路堤總體基本穩(wěn)定。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，各測斜管施工期與交工期位移數(shù)據(jù)對比見表3。

(2)通過對D01～D08共8個測斜管監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，施工期累計位移量、月度位移量和平均日位移量均大幅高于交工后相應位移量，表明施工對路堤穩(wěn)定性影響較大。

未施工前，路堤處于極限平衡狀態(tài)，施工期間的開挖、回填、三臺鉆機同時鉆孔、沖擊抓施工對巖層的振動等，對原有的極限平衡狀態(tài)產(chǎn)生了一定的擾動和破壞，土體應力釋放后，原有的極限平衡狀態(tài)被打破。機耕道下方填料壓實不足，在鉆機持續(xù)振動下，填料自身也會產(chǎn)生局部壓縮沉降。

表3　各測斜管施工期和交工期位移數(shù)據(jù)對比表

5.1　坡體滲水分析

D05孔施工期位移量達36.58 mm，交工后位移量達16.66 mm，在各測斜孔中位移量最大。

D05孔兩側(cè)機耕道擋墻下部有兩處出水口，水量較大，該段路堤下常年有地下水侵蝕，并有一定的水頭差。地下水的存在，增大了路堤容重，降低了路堤及地基的土體強度，同時對路堤及地基產(chǎn)生較大的滲透力。該處水的滲透是位移增大的主要原因。

5.2　監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)抗滑樁內(nèi)力計算及位移監(jiān)測結(jié)果，目前各抗滑樁實測樁頂位移為6～24 mm，經(jīng)反算目前作用于樁頂?shù)氖Ｓ嘞禄?05～300 kN，小于原設(shè)計值360 kN，原設(shè)計留有一定的安全儲備。根據(jù)實測位移反算下滑力得到的位移曲線，位移變化點都集中在樁頂以下11～12.5 m左右，以下位移基本為零；根據(jù)實測位移曲線，位移變化點位于樁頂以下20m左右，20 m以下位移基本為零，錨固段長度符合設(shè)計要求。設(shè)計抗滑樁與檢測基本相符，原抗滑樁支擋設(shè)計方案基本可行。

6結(jié)語

本路基位移段安全評估在2006年至2011年，施工單位于2012年按照設(shè)計方案精心加固后，有效地控制了位移的繼續(xù)發(fā)生，加固后至今已1年多，經(jīng)專業(yè)單位監(jiān)測，該段路堤基本穩(wěn)定，可以說，用抗滑樁對本路堤位移進行加固是有效的、合理的和安全的。當然，高速公路是百年大計，路堤是否能夠長期穩(wěn)定還需要時間的考驗，目前僅僅只是開始，但是，抗滑樁作為路堤治理中的一種有效方法，已經(jīng)得到了認可，相信抗滑樁在今后的邊坡工程中將發(fā)揮更重要的作用。

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A Successful Application of Anti-slide Pile Supporting in Solving the Embankment Displacement along Shangyu—Sanmen Highway

WANG Gui-jun,JIN Ya,YAO Xi-ting

(Zhejiang Expressway Co.,LTD Shaoxing Management Office,Shaoxing 312071, China)

Abstract:Due to the cause of K236+756 ～K236+866 section of the embankment displacement along Shangyu—Sanmen Highway and engineering geological and hydrogeological condition, the anti slide pile supporting is widely used in governing the embankment displacement.Compared with other measures of landslide displacement, it is a common engineering measure. In terms of governing the embankment displacement, the anti slide pile supporting technology is superior to other treatment measures. This paper emphatically introduces the anti-slide pile construction quality control and post-construction settlement monitoring and evaluation. Aftermore than a year of observation,the anti-slide pile supporting technology has significant effect on the comprehensive improvement of the embankment, which can be widely used in highway embankment displacement regulation.

Key words:the anti-slide pile supporting;embankment displacement treatment; settlement monitoring

文章編號：1671-234X(2015)02-0005-06

中圖分類號:U412-

文獻標識碼：A-doi：10.3969/j.issn.1671-234X.2015.02.002

作者簡介：王桂軍(1980-)，男，浙江上虞人，工程師，E-mail：wgj208585@163.com。

收稿日期：2015-02-28