加筋土柔性擋墻在高速公路邊坡滑坡處治中的應(yīng)用

石方楠

摘要：加筋土柔性擋墻作為一種柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)物，可以適應(yīng)坡體微量形變且抗震性能良好。文章結(jié)合高速公路膨脹土邊坡滑坡處治案例，通過(guò)對(duì)不同處治方案進(jìn)行比選，介紹了加筋土柔性擋墻的設(shè)計(jì)、工作原理及所達(dá)到的防護(hù)效果，以期為類似高速公路膨脹土邊坡滑坡處治工程提供參考。

關(guān)鍵詞：加筋土擋墻;柔性支護(hù);膨脹土;滑坡處治

中國(guó)分類號(hào)：U417.1+15文章標(biāo)識(shí)碼：A060223

0 引言

加筋土柔性擋墻能適應(yīng)膨脹土邊坡輕微形變，保證邊坡穩(wěn)定，兼?zhèn)涫┕ぐ踩⑦M(jìn)度快的優(yōu)點(diǎn)，不僅能較好地治理高速公路邊坡滑坡問(wèn)題，而且有利于保護(hù)環(huán)境，具有明顯的社會(huì)效益，在高速公路邊坡防護(hù)處治中有較為廣泛的應(yīng)用前景。本文結(jié)合廣西某高速公路膨脹土邊坡滑坡處治的工程實(shí)例，說(shuō)明了滑坡工程概況、加筋土柔性擋墻的設(shè)計(jì)方案及防護(hù)效果。

1 滑坡工程概況

1.1 滑坡基本情況

廣西某高速公路K58+485～K58+545段右側(cè)為四級(jí)挖方邊坡，最大坡高35.53 m，地質(zhì)為弱膨脹性巖土。邊坡采用的坡率是1∶1.25～1∶1.75，防護(hù)類型為拱形骨架+植草綠化，周圍截、排水系統(tǒng)齊全。該高速公路在2017年建成通車，在試運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，K58+485～K58+545段右側(cè)一級(jí)邊坡因受到2019年5月強(qiáng)降雨影響，發(fā)生滑坡，但上部邊坡未出現(xiàn)裂縫。隨后，因連續(xù)強(qiáng)降雨，K58+485～K58+545邊坡變形進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)上部二、三、四級(jí)邊坡出現(xiàn)裂縫、錯(cuò)臺(tái)。

1.2 滑坡基本特征

1.2.1 滑坡空間形態(tài)

滑坡滑動(dòng)方向與線路大樁號(hào)方向夾角約60°，滑動(dòng)走向?yàn)?25°。滑坡總體積約5.28萬(wàn)m3，沿滑移方向長(zhǎng)110 m左右，沿高速公路走向總長(zhǎng)度為60 m左右，滑體的厚度在5～12.5 m之間。滑體整體形態(tài)呈“長(zhǎng)舌狀”，其剪出口位于線路右側(cè)路基邊坡坡腳處，側(cè)翼及后側(cè)邊界清晰可辨。滑面空間形態(tài)近似于圓弧形狀，傾角為上陡下緩，后側(cè)較為陡峭，中前側(cè)比較平緩，角度約50°～60°。滑坡后邊界錯(cuò)臺(tái)（高約3 m）、裂縫較為明顯。

1.2.2 滑坡成因

滑坡成因包括坡體自身原因和外在影響，兩者是有相互關(guān)聯(lián)、互為補(bǔ)充的。滑坡形成是由多種原因綜合影響的，包括地形地貌、坡體構(gòu)造、膨脹性巖土等內(nèi)因，以及連續(xù)強(qiáng)降雨、地下水充足、農(nóng)用機(jī)耕路改路施工等外因。經(jīng)分析討論，確認(rèn)該段邊坡變形破壞主要原因是膨脹性巖土邊坡在連續(xù)強(qiáng)降雨下飽水，坡體土質(zhì)間粘結(jié)力減弱、重力增加，從而引起邊坡變形失穩(wěn)，形成滑坡。

2 滑坡治理方案比選

根據(jù)對(duì)滑坡工程概況分析，滑坡處治應(yīng)重點(diǎn)在加強(qiáng)坡體支護(hù)，同時(shí)完善地下水、地表水排水設(shè)施，保證邊坡穩(wěn)定，不再變形。

從邊坡實(shí)際情況出發(fā)，擬定以下方案對(duì)滑坡進(jìn)行處治：

2.1 抗滑樁方案

在二級(jí)挖方邊坡平臺(tái)布設(shè)14根截面直徑尺寸均為2.2 m的圓形抗滑樁對(duì)坡體進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)在一級(jí)邊坡設(shè)置大體積格賓擋土墻抵抗樁前剩余下滑力。抗滑樁總樁長(zhǎng)406 m，最小樁長(zhǎng)26 m，全長(zhǎng)打入土中，樁間距為4 m，樁頂采用混凝土帽梁連系，所需混凝土數(shù)量為1 542 m3;方案造價(jià)為729.3萬(wàn)元（見(jiàn)表1）。該方案采用抗滑樁作為設(shè)計(jì)周期內(nèi)永久支護(hù)構(gòu)造，下滑坡體土壓力傳遞給抗滑樁體，樁體再傳遞力至下層土體，由此不僅可以保證邊坡穩(wěn)定，具有較好的防護(hù)效果，同時(shí)不需補(bǔ)征地、挖方工程量小、排水設(shè)施工程量較小。但需增設(shè)抗滑樁長(zhǎng)度較長(zhǎng)、格賓擋墻圬工量大，造價(jià)高，且施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、滑坡體不穩(wěn)定，對(duì)施工過(guò)程影響很大，同時(shí)樁體裸露，造型突兀，影響外觀。

2.2 加筋土柔性擋墻方案

在挖除滑坡體后，采用柔性支護(hù)回填至設(shè)計(jì)坡面，坡體設(shè)置仰斜式排水溝。采用的柔性支護(hù)體尺寸根據(jù)滑坡體位置不同，采用不同寬度及高度（最大寬度20 m，最小寬度6 m;最大高度32 m，最小高度8 m）;方案造價(jià)553.7萬(wàn)元（見(jiàn)表1）。該方案采取柔性支護(hù)回填進(jìn)行防護(hù)，下滑坡體土壓力傳遞給柔性擋墻，柔性擋墻通過(guò)墻體及土工格柵平衡土壓力，保證邊坡穩(wěn)定。柔性支護(hù)能適應(yīng)地基的不均勻沉降及膨脹土的輕微變形，具有較好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，防護(hù)效果好;能充分利用原有邊坡土體，減少棄土，造價(jià)較低，生態(tài)環(huán)保;同時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行綠化，與相鄰邊坡協(xié)調(diào)一致，造型美觀。其缺點(diǎn)是加筋土擋墻施工時(shí)需要較大臨時(shí)用地以堆放作為回填料的挖方，同時(shí)挖方、填方工程量較大。

比較以上滑坡處治方案，從全壽命周期成本角度出發(fā)，綜合考慮造價(jià)、進(jìn)度、安全等因素，因加筋土擋墻節(jié)省工程金額、生態(tài)環(huán)保，同時(shí)施工所用圬工量少、棄土少、施工安全，兼顧造型美觀、與自然和諧，所以加筋土柔性擋墻方案作為推薦方案實(shí)施。

3 滑坡治理方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)廣西地區(qū)膨脹土邊坡的治理經(jīng)驗(yàn)，挖除滑坡體并采用柔性支護(hù)回填，同時(shí)將既有坡面適當(dāng)放緩。在柔性支護(hù)后部設(shè)置排水層確保地表水及地下水及時(shí)排出。

（1）加筋土柔性擋墻坡率為1∶1.5～1∶1.75，每級(jí)柔性支護(hù)底部設(shè)置一道平臺(tái)截水溝;邊坡開(kāi)挖線5 m范圍外設(shè)置路塹頂截水溝。

（2）為保證基底穩(wěn)定，加筋土擋墻支護(hù)體基礎(chǔ)深1.5 m，設(shè)置兩層，下層采用碎石墊層0.5 m，上層采用土工格柵反包碎石0.5 m，層間距為0.5 m，共兩層。

（3）加筋體填料采用滑坡挖土回填，填土不足部分采用借土回填，每一層松鋪填料厚度≤30 cm，施工方式與填筑路堤相同，壓實(shí)度≥85%。

（4）加筋土擋墻后排水層水平寬度≥1 m，回填材料為透水性碎石或砂礫，保證排水順暢;為防止土工格柵損壞，柔性邊坡完成后及時(shí)回填填料。采用的滲溝規(guī)格為寬度×深度=0.5 m×0.5 m。

（5）采用“兩布一膜”作為加筋土擋墻柔性支護(hù)體各級(jí)平臺(tái)以及基礎(chǔ)底部的隔水、防水材料，同時(shí)墻面回填30 cm種植土進(jìn)行種植綠化。

（6）加筋土擋墻回填壓實(shí)時(shí)，土工格柵的間距為50 cm（壓實(shí)后間距）;將格柵拉緊并錨固在填料的錨釘間距為1.2 m;本層U型釘對(duì)下層預(yù)留的1.5 m格柵進(jìn)行反包，并與上層U型釘相連。

（7）加筋土擋墻柔性支護(hù)上部邊坡采用噴射混凝土封閉，裂縫位置兩側(cè)2 m范圍內(nèi)鋪設(shè)“兩布一膜”后再封閉邊坡。

（8）加筋土柔性擋墻支護(hù)如下頁(yè)圖1所示。

3.2 加筋土擋墻原理

加筋土擋墻是每?jī)蓪犹钔梁髮⑼凉じ駯佩^固在填料上，填筑超挖土方并壓實(shí)，從而形成柔性加筋體;同時(shí)設(shè)置地下、地上排水設(shè)施確保柔性加筋體整體運(yùn)作良好。

（1）格柵與土體間相互作用，可以提升加筋土的整體抗剪切能力，使加筋土具有較好的整體性能。

（2）根據(jù)滑坡體位置不同而使用不同尺寸的柔性加筋體，其具有足夠的自重，可以抵抗滑坡體不同位置對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的土體壓力，從而滿足邊坡穩(wěn)定要求。

（3）柔性支護(hù)體系具備完善的地表、地下排水設(shè)施，確保支護(hù)體系整體作用良好。

3.3 施工后坡體穩(wěn)定性分析

使用理正巖土計(jì)算系列軟件對(duì)該滑坡K58+500處典型橫斷面進(jìn)行施工后邊坡穩(wěn)定性分析，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。根據(jù)驗(yàn)收結(jié)果，該邊坡設(shè)置柔性支護(hù)體系后，計(jì)算出最不利狀態(tài)下安全系數(shù)為1.321（≥1.2），計(jì)算結(jié)果如表2所示，滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

4 防護(hù)效果

在滑坡處治方案施工后，邊坡穩(wěn)定，未出現(xiàn)開(kāi)裂、滑坡等現(xiàn)象，起到了有效防護(hù)支擋的作用。在邊坡穩(wěn)定后對(duì)坡面進(jìn)行了植物綠化施工，使滑坡范圍內(nèi)基本恢復(fù)至原有環(huán)境。滑坡處治完成后，邊坡造型美觀、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、生態(tài)環(huán)保、綠化良好，體現(xiàn)了路與自然協(xié)調(diào)的精品、進(jìn)步、和諧建設(shè)理念，因此可以認(rèn)定滑坡處治效果比較理想。

5 結(jié)語(yǔ)

加筋土擋墻柔性支護(hù)抗震性能優(yōu)良，工程費(fèi)用較低，不僅外形美觀、生態(tài)環(huán)保、與自然協(xié)調(diào)，而且施工安全、進(jìn)度快，具有良好的社會(huì)效益，是對(duì)部分膨脹土邊坡滑坡的有效處治措施。根據(jù)本工程實(shí)施的防護(hù)效果，加筋土擋墻柔性支護(hù)完成后，邊坡處于穩(wěn)定、安全狀態(tài)，可為類似膨脹土滑坡處治工程提供參考。

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