高填土路基邊坡工程中的錨桿和鋼管樁聯合加固技術

喻又平

（廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理處，廣東河源 517000）

1 引言

高填方路基相較于常規路基來講，具備較大的修筑高度和較大的累積形變可能，通常在設計、作業和水文地理等因素的負面影響下，使其在后續運用過程中易生成路基側滑現象。在采取應急支護措施時，若未能選取適宜的措施將會導致路基處出現塌方，進而導致嚴重的經濟和生命損失。如何選取適宜、經濟效益較高的支護措施以應對路基側滑狀況，是保持高填方地基穩固性和公路正常運營的重要因素。

2 工程概況

由于每年夏季均持續出現強降水，某高速公路K25+680~K25+740段路基在施工填筑到上部路床的過程中，在道路右側方橫縱向均生成開縫狀況，橫向開縫寬度為0.5~1.0 cm。通過實地勘察、檢測可知，公路中隔離線右側方區域的縱向開縫為圓弧的形狀，拱頂處于路基右側方偏向道路內側的行車線內，開縫的兩端點均沿路肩的兩側延伸至邊緣，即橫向開縫穿透了路基整體。地勢方面，公路左邊的地表高程比右邊要高，從左側到右側基本上是一個約10%的斜坡，右邊的斜坡底部有蓄水的痕跡，鑒于路基生成側滑還處在發育階段，所以右邊的路堤坡沒有明顯凸起部分，坡底處也沒有顯著凸起現象。

3 工程地質條件

參照建造后的路基所留存的施工地質鉆孔信息顯示，在勘察區域內將施工場域從上到下劃分成4層，巖土特性如下。

1）素填土層的充填物料關鍵以片麻巖小碎塊和碎石為主，取芯呈現出碎塊或者石粒狀，部分區域為短柱樣。在開鉆進程中進尺要均勻，適宜深度為9~10 m。

2）粉質黏土呈黃棕色，斷面更為粗糙，韌性適中，土壤成色不均勻，部分物料以砂礫為主，層厚0.5~1.0 m。

3）片麻巖整體均風化后呈淺灰色，巖體風化作用較強，礦物質組成要素均遭到嚴重侵蝕，鉆進取芯為砂土狀態，因風化不勻導致在強風化狀態下生成巖體碎塊，層厚1.0~2.0 m。

4）片麻巖進強烈風化后呈灰黃狀，巖體遭受風化強度較高，為片麻結構狀態，巖體間開縫發育較好，鉆進取芯為砂礫和碎屑狀態，塊體直徑通常為2~6 cm，70%的取芯概率，層深通常控制在11.0 m之內[1]。

4 路基病害原因

考察現場調查和勘測結果可知，此高填土路基之所以生成側滑，關鍵要素在于路基所處區域地形陡峭且變化大，推動部分路基生成應力較高區域和聚集區域。另外，由于在施工過程中長時段持續降水，路堤填修物料均是具有高滲透能力的砂礫、碎塊土層，由于持續的雨水滲透，使得土壤存水率增大，土體的流變性能也隨之發生改變，強度下降，從而造成路堤局部向外側方滑移推動，從而生成縱向開縫。此外，在后續測控中，還發現了斜坡的底端存在著大量積水，從而為斜坡滑移提供了充足的條件。為了防止高填方路基坡體邊緣滑移現象加重，確保工程建設和行車安全，對此段路基開展穩固處理顯得尤為迫切。

5 路基加固設計

5.1 設計方案

在保證公路正常運行的情況下，采取的加固處理方式既要節約作業造價，又要維護臨近生態環境安全，且所需時長較短。鑒于路基下部存有較穩定的風化片麻巖基礎，可以在作業中選擇防滑鋼管樁來增加路基的穩固性。

在驗算未加固前的坡體安全參數的過程中，鑒于需將線路垂直走向、原地質走向由從南到北的客水流動納入考慮范圍，因此，在開展斜坡穩固性的校核作業時，應將舊有地形線上下兩端0.5 m之內的土壤抗剪強度減小，斜坡處于非穩定狀況。根據邊坡安全系數1.3可有效推知出斜坡其余下滑力，此下滑力是以鋼管樁與上部錨桿一同承載的，共配置2排鋼管樁，排與排間間距為1.5 m，樁與樁距離為1.0 m[2]。

5.2 鉆孔注漿

注漿技術是將混合制成后的漿液在預設的壓強下通過注漿管道注漿到土壤內，使漿液充分浸透、填入并補足土壤顆粒之間的空隙，在漿液固化凝結后與土壤黏合而成新的固化物，從而增強地基荷載功用以提升其抗形變能力。該工程均配置豎向鉆孔，孔徑在75~90 mm，深度鉆至巖體基巖部位，每隔3 m成一孔，排距3 m，布設為矩形狀，注漿壓力為0.3~0.6 MPa。

5.3 全長黏結錨桿

為了削減鋼管樁生成的內力，在樁頂提前配置了一列錨桿，錨桿向外的一端安設在樁頂端的連接梁上，桿身上每距離1.5 m處配置一對中定位托架，將樁身和錨桿向外的一端以混凝土注漿的方式與連接梁連接起來，錨桿的類型為全長黏結錨桿。

5.4 抗滑鋼管樁

在穩定性極差的巖性土壤中，采用抗滑樁形式的結構作為地基的加固方法是相當有效的。在開展作業的進程中，在路基的邊沿處和路肩之間，分別配置了兩組徑長237 mm、厚8 mm的鋼管樁，布設樁主要參照“梅花”狀布設，其基坑深度需超過5 m。用C30混凝土澆筑鋼管內部，外面部分用M30砂漿注漿[3]。

5.5 混凝土聯系梁

為了確保鋼管樁在整體層面上的受力分布，在每一排樁頂均配置有1根40 cm×40 cm的連接梁，這樣就可以將錨桿+鋼管樁+樁內土壤緊密組合在一起，從而組合形成空間鋼架建構體系，有效提高了樁的承載能力和抗彎矩性能。

6 施工技術

鑒于舊有坡體早已生成滑移狀態，所以高效安排開工次序有助于順利開展加固防護作業。此次加固作業的開工次序是：鋼管樁布設作業→路基開孔成漿作業→錨桿作業→配置聯系梁。

6.1 鋼管樁施工

1）鉆孔布設需依據實地樁點指定方位來配置，利用全站儀，參照設計列間距離1.0 m，排間距離1.5 m，孔位誤差低于10 mm，再以全站儀定位樁點和判定孔口高度，并將高度詳細記載下來，以鉆探合適的孔深度，孔徑則為350 mm。

2）需參照施工預設方案開展生產和布設鋼管樁作業，樁間的交匯處需最先開展坡口加工作業，且以焊接的方式將坡口加工完畢，焊接口外端需利用大于鋼管外徑的多層鋼管呈圓周狀有序勻稱加固。在預埋完畢的鋼管內部注漿C30砂漿，外層以泵輸送M30砂漿，制漿為32.5常規硅酸鹽水泥，注漿壓強為0.6 MPa。

6.2 路基鉆孔注漿

1）成孔前，需參照實地控制點精確布設作業軸線和成孔方位，孔直徑為75~90 mm，全部為豎向孔，以干成孔法開展鉆探作業，若過程中形成塌方或遭遇塊石下落等狀況時，應換用硬性合金鉆頭，鉆機在井眼周圍開展鉆探作業，成孔方位必須保持在預設指定點的5 cm之內。

2）制漿進程中主要為水泥質煤灰漿液，制漿混合比例：水泥∶粉煤灰=4∶1，煤灰水配制比為0.5~0.55，采用32.5R混合復合硅酸鹽水泥。

3）在注漿作業開展前需預埋形變監測點，以避免因注漿作用力影響導致地表生成過度形變而對已建造完畢的路基造成損害。鉆孔封閉深度需在1.5 m及以上，注漿壓力則為0.3~0.6 MPa。在作業開展期間應仔細監測地表高程變化和水平位移狀況，以防止路基側傾。為了避免砂漿沿著舊開縫溢出，在注漿之前，應先將已存有的開縫注漿、填補完畢，在達到預設壓力并維持該狀態15 min后，方可停止注漿作業。

6.3 錨桿施工

1）錨桿定點和成孔鉆探需參照實地標高控制方位，以水準儀參照預設距離1.2 m判定錨桿所在方位，孔位誤差需在100 mm及以下。錨桿與水平方向的角度為40°，錨桿應確保在巖體5 m內，鉆孔直徑在100 mm及以上。

2）生產和布設錨桿均使用φ32 mm的2號螺栓，在桿體上每1.5 m處布置一對中定位托架，以確保鋼筋外層具有適宜厚度的混凝土防護層。在孔內清潔完畢后，將已加工好的錨桿插入鉆孔，并對其外露部分和地點進行檢驗，以保證其外端部分能與鋼管樁及后續配置的聯系梁對接。

3）孔內注漿主要通過泵將M30水泥漿輸送至錨孔內，水煤灰配比0.4∶1，以32.5R常規硅酸鹽水泥開展作業，注漿壓力為0.5~1.0 MPa。

6.4 連續梁施工

在生產、布設鋼管樁及錨桿的作業均終止后，再開展連接梁配置作業。首先，在鋼管樁所設的作業軸線上挖出截面在40 cm×40 cm及以上的溝槽，將槽內浮土清除后，參照預設需求布設2道鋼筋，每道均設有φ20 mm鋼筋5根，箍筋為φ6 mm@25 cm，將鋼管和鋼筋焊接，再以天然土壤為模板直接開展混凝土注漿作業。每距離20 m配置1條寬2 cm的伸縮縫，并將瀝青麻筋填入其內部。

7 樁側土壓力監測結果分析

在作業期間土壓力計檢測到的壓力變化曲線如圖1所示。

圖1 土壓力變化曲線

由圖1可知，除了3號土壓力計以外，1號、2號和4號土壓力計所檢測的土壓力的變化幅度趨于一致，這是土壓力計在埋地后，地基和面層作業開展引起的水平土壓力的改變。6月16日土壓力之所以大幅度提升，主要在于下層鋪設作業剛完畢，再加上6月中旬持續幾天的強降水，導致土體給予樁的壓力增加，隨后漸漸穩定。3號土壓力計在埋置后雖然土壓力略有增加，但其變化區間仍低于0.1 MPa，并逐步回復到正常水平，表明在鋼管樁的防護狀態下，斜坡已逐步趨于應力均衡，這表明以鋼管樁開展土體防護作業是有效的。

8 結語

綜上所述，高填土路基是國內目前公路建設中最為普遍的一種路基，其邊坡的加固作業十分關鍵。實踐證明，在地基上引入抗滑樁+錨桿+鉆孔注漿組合技術，可以極大地改善路基的抗側滑性能。該路基圖紙的設計、作業工序和動態監控作業對同類項目的準備、作業和運行管控具有一定的參考價值。