天水北互通立交某路段滑坡處治與方案評價

陸鵬、紀仁芹

（1.中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430000；2.武漢華夏理工學院，湖北 武漢， 430000）

0 引言

天水北互通立交位于天水1#隧道和天水2#隧道之間的羅玉溝，設連接線與天水市成紀大道銜接，為天水市城市北部片區提供出行服務。

1 工程概況

互通所在區為河谷，地形開闊平坦，周邊為黃土山地，互通區基底上部為淺層黃土，下部為砂土。CPK0+084—CPK0+320 段左側深路塹原設計為五級挖方邊坡，邊坡最大高度為32m。2020年3月18日原設計第五級邊坡發生部分垮塌，拱形骨架防護脫落。

結合地勘資料對邊坡防護方案進行調整，2020年5月28日下午，在護坡樁施工過程中，天水北互通收費站CPK0+084—CPK0+320 左側挖方邊坡再次發生垮塌。

2 穩定性計算

根據《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）和《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）的規定與要求，對高陡斜坡的典型工程地質剖面，進行基于剛體極限平衡方法的多剖面、多工況的穩定性計算分析。所采用的穩定性計算方法主要為Janbu 條分法[1]。

根據計算結果：在開挖之前，各剖面在天然與飽水工況下穩定系數均大于1.2，邊坡為穩定狀態；在地震工況下，240 剖面穩定系數小于1.05，邊坡為欠穩定狀態；開挖之后和前緣反壓前，各剖面在各工況下穩定系數均小于1，為不穩定狀態；前緣反壓后，各剖面在天然與飽水工況下穩定系數均大于1.2，邊坡為穩定狀態；在地震工況下，各剖面穩定系數在1～1.05，邊坡為欠穩定狀態。計算結果和現場實際情況一致[2]。

3 處治方案及評估

以CPK0+140—CPK0+310 段為例：

第一級邊坡坡腳設2m×3m 抗滑樁，樁長為22m，懸臂端8m，樁間距5m。抗滑樁開挖施工前，為確保邊坡穩定，在坡腳處增設一排鋼管樁，樁徑63cm，樁中心距1.5m，樁長為12m。第2～第6 級邊坡坡率為1∶1.5，采用框格梁防護。

對拌和站平臺靠近場坪邊坡一側部分垮塌形成的缺口，采用回填土處理，并增設5.5m 高擋土墻支擋，擋土墻埋深1.5m，與原料場背后擋土墻形成整體。為排除坡體地表水和地下滲水，在邊坡范圍設置坡頂截水溝、平臺排水溝，并在邊坡土體增設深層排水管。在拌和站平臺靠山一側，增設0.8m×0.8m 碎石盲溝，用來排出土體內滯水[3]。

3.1 加固力計算

根據現有設計方案，對上、下排樁所需加固力進行計算，計算時考慮了后緣陡傾裂隙中的水壓力，并將坡頂加載設為30kN/m2。剖面工況如圖1、圖2、圖3 所示，計算結果見表1。

表1 設樁處所需加固力計算結果

圖1 240 剖面下排樁處天然工況

圖2 240 剖面下排樁處飽水工況

圖3 240 剖面上排樁處天然工況

3.2 抗滑樁設計計算

3.2.1 抗滑樁樁位、樁間距、樁長等參數的復核

上排樁：根據設計，在坡頂處共布設45 根圓孔灌注樁。樁截面直徑為2.2m，樁長28m，最大懸臂端10.9m，間距4.0m，樁頂采用冠梁整體澆筑，抗滑樁的錨固段長度為樁長的1/3～1/2，滿足規范要求。

下排樁：根據設計，在下方坡體坡腳共布設35 根人工挖孔抗滑樁。樁截面尺寸均為2m×3m，樁長22m，最大懸臂端8m，間距5.0m。樁前采用板墻連接。抗滑樁的錨固段長度為樁長的1/3～1/2，滿足規范要求。

3.2.2 抗滑樁內力位移計算

滑動面以上樁身內力的計算，可根據一般結構力學公式直接計算；滑動面以下樁身內力的計算，應首先根據錨固段的換算長度，確定屬于剛性樁還是彈性樁，然后采用相應的公式計算樁身的內力和變形。當為剛性樁時，按剛性樁計算；當為彈性樁時，按彈性樁計算。否則會出現較大的誤差。計算時，還須根據設樁處的地層情況選擇K 法或m 法。根據本段坡體的地質情況，這里選擇m 法按彈性樁進行計算。計算程序采用理正計算軟件[4]。

選取最大加固力240 剖面，分別進行上排和下排抗滑樁內力位移計算。其中下排人工挖孔樁的埋深5m，滑面加固力為1042kN，抗滑樁懸臂端為8m，滑面至坡腳平臺還有3m 懸臂，此處考慮樁背主動土壓力，經計算約為162kN。因此整個抗滑樁懸臂端需提供的加固力為1204kN；上排圓形灌注樁需提供最大加固力為428kN。

主要剖面處的內力計算結果如圖4 所示。

圖4 240 剖面下排抗滑樁內力計算結果

3.2.3 配筋量計算

抗滑樁樁頂位移和最大配筋量計算結果見表2。

表2 抗滑樁樁頂位移和最大配筋量計算結果統計表

下排人工挖孔樁背側縱筋共布設了108 根φ32 的鋼筋，配筋量為86858mm2。上排圓形灌注樁樁背側縱筋共布設了54 根φ32 的鋼筋，其配筋量為43429mm2。均大于表2 中的計算配筋量，截面最大配筋量滿足要求。

3.2.4 樁頂位移計算

上排圓形灌注樁樁頂位移為68mm，小于懸臂端的1/100，滿足規范要求。

下排人工挖孔樁樁頂位移為77mm，小于懸臂端的1/100，滿足規范要求。

3.3 越頂滑動計算

3.3.1 下排樁樁頂越頂滑動計算

下排抗滑樁樁頂以上邊坡較高，且部分斷面巖土界面距離樁頂坡腳較近，存在沿樁頂滑出的潛在風險。因此，對上、下兩排樁之間的坡體，沿著下排抗滑樁樁頂滑出的穩定系數進行計算。計算時，滑動面沿著黃土與泥巖交界面的部分，計算參數選用修正的滑動面的參數，滑動面位于黃土中的部分，選用修正的黃土的參數，計算結果見表3。

表3 下排樁頂越頂滑動穩定性計算結果

從計算結果可知：240 剖面在天然和飽水工況下，穩定系數滿足規范要求。在地震工況下穩定系數為1.041，為欠穩定狀態，不滿足規范要求的1.05 的穩定系數，建議采取框架錨桿等必要的工程措施。

3.3.2 上排樁樁頂越頂滑動計算

對上排抗滑樁樁頂上方坡體的穩定系數進行計算，計算時選用修正的黃土的參數。剖面工況如圖4、圖5 所示，計算結果見表4。

圖4 240 剖面天然工況

圖5 240 剖面飽水工況

表4 上排樁頂越頂滑動穩定性計算結果

從計算結果可知，各剖面在各工況下穩定系數均滿足規范要求，上排樁樁頂上方坡體不會發生滑動。

4 結語

對現有設計方案進行計算，可知兩排抗滑樁的錨固段長度為樁長的1/3～1/2，滿足規范要求。兩排樁截面最大配筋量滿足規范要求。上排圓形灌注樁樁頂位移為68mm，下排人工挖孔樁樁頂位移為77mm，均小于懸臂端的1/100，滿足規范要求。

對上、下兩排樁之間的坡體沿著下排抗滑樁樁頂滑出的穩定系數計算可知，240 剖面在地震工況下穩定系數為1.041，為欠穩定狀態，不滿足規范要求的1.05 的穩定系數，建議采取框架錨桿等必要的工程措施。對上排抗滑樁樁頂上方坡體的穩定系數計算可知，3 個剖面在各工況下穩定系數均滿足規范要求，上排樁樁頂上方坡體不會發生滑動。

建議在坡體后方設置排水盲溝，截斷地下水向邊坡滲流的徑流途徑，同時采用集水井、深部排水孔等手段加強坡體地下水的泄排，完善排水系統。