淺談廣吉高速高填路基邊坡滑坡處治方案的選擇

■樂雪萍 戴永松

(1.洪都建設(shè)集團(tuán)有限公司，南昌 330025；2.江西省天佑水利水電工程建設(shè)有限公司，上饒 333200)

0 引言

路基滑坡是高速公路常見病害，而且穿越丘陵區(qū)，由于軟基地質(zhì)情況隱蔽，地質(zhì)勘探覆蓋不足,受雨水下滲，填土自重加大等， 路堤填筑易形成不均勻沉降和開裂造成滑坡，為確保工程質(zhì)量、降低工程成本，特對各種處治方案進(jìn)行對比分析與選擇。

1 工程簡介

在建廣吉高速公路K14+340～K14+460 為軟基路基，該邊坡最大填土高度22.80m，位于山間谷底之間，場區(qū)處于為丘陵地貌，丘坡較陡。 最大填土高度為22.8m，設(shè)計(jì)邊坡坡率為：第一級1∶1.5，無平臺(tái)，第2 級1∶1.75，平臺(tái)2.0m，第三級1∶2.0。 原設(shè)計(jì)方案為高性能壓路機(jī)增強(qiáng)補(bǔ)壓+土工格柵，地基采用80cm 開山石渣換填。

2 現(xiàn)場施工情況及邊坡滑移垮塌原因分析

現(xiàn)場施工情況，先是清除80cm 表層軟土，露出黃土層，用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓后，用80cm 開山石渣進(jìn)行換填，換填壓實(shí)后+土工格柵進(jìn)行路基分層填筑，并采用每填筑2m 用32t 壓路機(jī)進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓。 路基填高約達(dá)11m 時(shí)，該段的路基右幅出現(xiàn)了沉陷滑移，路基最大沉陷處達(dá)3m多深，同時(shí)右側(cè)路基往外推移，呈現(xiàn)半圓形、寬約20cm的裂縫，造成該段路基坡腳處往外近30m 范圍的農(nóng)田隆起和推移，電線桿傾斜，農(nóng)作物呈傾倒伏。 經(jīng)設(shè)計(jì)單位補(bǔ)充地質(zhì)鉆探， 該段地基土層自地表以下4.6～11m 處存在淤泥質(zhì)土夾層，地基土層從上到下依次為可塑粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、 可塑粉質(zhì)粘土及硬塑粉質(zhì)粘土。 與原設(shè)計(jì)不符。根據(jù)補(bǔ)充勘察，路堤邊坡按照變形破壞前的設(shè)計(jì)坡率建立地質(zhì)模型，采用反復(fù)剪參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，反映了該層土在極限狀態(tài)下的力學(xué)強(qiáng)度。 填高12m 已經(jīng)不穩(wěn)定，填高22.8m 更不穩(wěn)定。 若不經(jīng)過進(jìn)一步軟基處理，直接進(jìn)行路基填筑，將造成路堤不均勻沉降及失穩(wěn)。

3 處治初步方案

為了保證該段高填路基成型后的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，保證通車后的行車安全，需將已填筑的土體挖除進(jìn)行卸載，之后對該段軟基進(jìn)行加固處理。具體處理各方案如下：方案一，素混凝土樁方案；方案二，水泥攪拌樁+支擋樁方案；方案三，橋梁形式跨越。

3.1 方案一，素混凝土樁方案

(1)在素混凝土樁施工前，需對已填筑的路堤開挖，保留1m 填筑土作為素混凝土樁施工平臺(tái)。 挖除回填土總量約5.6 萬m3。

(2)素混凝土樁樁徑為0.4m，間距1.1m，矩形布設(shè)，樁長14m，處理面積約11357m2。

(3)在1m 原狀土頂部設(shè)置0.5m 碎石墊層+土工格柵，引導(dǎo)上部地下水順利排出，避免下滲，破壞地基持力層力學(xué)性能。

(4)素混凝土樁樁身強(qiáng)度、剛度，整體性優(yōu)于水泥攪拌樁、碎石樁，并且施工質(zhì)量易于控制。 但由于樁體數(shù)量巨大，并需跳樁施工，施工工期較長。

(5)本方案預(yù)算增加造價(jià)約1496.19 萬元。

3.2 方案二,水泥攪拌樁+支擋樁

(1)在進(jìn)行水泥攪拌樁施工前，需對已填筑的路堤開挖，保留1m 填筑土作為素混凝土樁施工平臺(tái)。 挖除回填土總量約為5.6 萬m3。

(2) 水泥攪拌樁處理面積共約為7598m2。 樁徑為0.5m， 間距1.3m， 三角形布設(shè)， 樁長14m， 處理面積5537m2；樁徑為0.5m，間距1.5m，三角形布設(shè)，樁長11m，處理面積2061m2。

(3)在實(shí)測裂縫周界范圍內(nèi)邊坡二級平臺(tái)處布設(shè)一排圓形支擋樁，布設(shè)樁號范圍K14+359～K14+460，直線型布設(shè)，樁長24m，樁徑1.2m。 樁間設(shè)置系梁，總計(jì)43 根。

(4)在1m 原狀土頂部設(shè)置0.5m 碎石墊層+土工格柵，引導(dǎo)上部地下水順利排出，避免下滲，破壞地基持力層力學(xué)性能。

(5)樁后設(shè)置反壓護(hù)道及灌溉渠，寬度8m，采用1∶2.0坡度放坡。

(6)水泥攪拌樁+支擋樁組合方案，解決了路基滑移的側(cè)向應(yīng)力和路基地基承載力不足的問題， 較素混凝土樁更加經(jīng)濟(jì)， 且素混凝土樁的抗剪效果較支擋樁效果差很多。

(7)本方案預(yù)算增加造價(jià)約701.36 萬元。

3.3 方案三,橋梁方案

(1)橋梁方案通過樁基礎(chǔ)克服軟弱地基造成的不良影響，充分利用淺層、深層土的側(cè)摩阻。

(2)全橋共2 聯(lián)，4×20+4×20m；上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼(后張)小箱梁，先簡支后連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。

(3)橋梁方案整體安全性可靠，施工質(zhì)量可控，后期維護(hù)費(fèi)較少。

(4)本方案預(yù)算增加造價(jià)約1149.38 萬元。

4 方案比選

采用層次分析法對定性指標(biāo)定量化的1-9 標(biāo)度評分，標(biāo)度越大越好，越能令人滿意，通過百分制計(jì)算三種方案最終得分，得分最高為最優(yōu)方案。具體定性指標(biāo)定量化評分見圖1。

圖1 1-9 標(biāo)度評分圖

在對三種方案性能分析的基礎(chǔ)上， 作功能分析和整理，根據(jù)重要性給予不同的權(quán)重指標(biāo)，權(quán)重分配如下：施工工期0.3、建設(shè)費(fèi)用0.2、環(huán)境影響0.2、技術(shù)可靠性0.1、施工難易0.1、施工安全性0.1。

4.1 施工工期方面

方案一周期較長，約4 個(gè)月，由于樁體數(shù)量巨大，并需跳樁施工，施工工期較長；方案二周期短，約3 個(gè)月，水泥攪拌樁與支擋樁可同時(shí)施工；方案三周期一般，約3.5個(gè)月，上下部可同時(shí)施工。

4.2 建設(shè)費(fèi)用

方案一預(yù)算增加造價(jià)約1496.19 萬元； 方案二預(yù)算增加造價(jià)約701.36 萬元； 方案三預(yù)算增加造價(jià)約1149.38 萬元。

4.3 對環(huán)境的影響

方案一噪音污染嚴(yán)重，泥漿易污染周邊場地，混凝土要用到砂石材料，需求量較大，開采破壞生態(tài)環(huán)境；方案二噪音污染較少；每延米只需用水泥50kg，只有樁基用到少量混凝土;方案三噪音污染嚴(yán)重，泥漿易污染周邊場地,樁基、梁板要大量用到混凝土，砂石地材需求量很大，且因原設(shè)計(jì)本標(biāo)段內(nèi)土方填挖平衡造成了棄方， 極大地破壞了生態(tài)環(huán)境。

4.4 技術(shù)可靠性方面

方案一地基承載力可滿足質(zhì)量要求， 但抗剪性能不佳；方案二既可滿足路基土體荷載要求，又可滿足抗剪要求；方案三采用摩擦樁處理軟基效果明顯，可滿足要求。

4.5 施工難易性方面

方案一施工工藝運(yùn)用較少，操作性不強(qiáng)；方案二施工工藝較成熟，可操作性強(qiáng)；方案三施工工藝較成熟，操作性強(qiáng)。

4.6 施工安全性方面

方案一危險(xiǎn)源較少，無重大危險(xiǎn)源；方案二危險(xiǎn)源較少，無重大危險(xiǎn)源；方案三危險(xiǎn)源較多，墩柱，蓋梁施工高空作業(yè)、 預(yù)制梁架設(shè)吊裝有重大危險(xiǎn)源。 方案對比見表1，方案最終得分表見表2。

表1 方案對比表

表2 方案最終得分表

5 完工后檢測結(jié)果

水泥攪拌樁施工完成后， 委托有資質(zhì)的第三方測單位，由建設(shè)、監(jiān)理、施工單位共同隨機(jī)選取確定了9 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)(慢速維持荷載法)，實(shí)測復(fù)合地基承載力特征值均不小于150kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果表

土方填筑至路床標(biāo)高， 經(jīng)過6 個(gè)月沉降觀測結(jié)果表明該段軟基工后沉降3.2cm， 符合設(shè)計(jì)控制在4cm 以內(nèi)的要求，滿足工程建設(shè)需求。

6 結(jié)束語

綜上所述， 采用水泥攪拌樁+支擋樁的組合方案，是一種可靠的較優(yōu)方案，每延米只需用水泥50kg，避免了大量使用混凝土，避免了棄方，極大地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，為國家節(jié)約投資，低耗高能，少投多產(chǎn)，取得了良好的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。