抗滑樁在G30寶天高速公路滑坡治理中的應(yīng)用研究

摘 要：以連霍高速G30甘肅段寶天高速公路K84+500～K84+820段滑坡體治理為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)大型深層滑坡體的地貌特征、結(jié)構(gòu)特征和滑坡對(duì)現(xiàn)有高速公路的破壞情況以及道路行車安全危險(xiǎn)性進(jìn)行描述，重點(diǎn)從大型深層滑坡處治方案以及抗滑樁施工過(guò)程中測(cè)量放線、人工挖孔、護(hù)壁澆筑、鋼筋籠制作和樁身混凝土澆筑等施工工藝進(jìn)行研究，并對(duì)抗滑樁施工過(guò)程中的操作難點(diǎn)和控制要點(diǎn)作出簡(jiǎn)要敘述，最后結(jié)合滑坡檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果總結(jié)了抗滑樁在寶天高速公路滑坡治理中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：抗滑樁；滑坡；治理；高速公路

中圖分類號(hào)：U416.3

我國(guó)是滑坡災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。占國(guó)土面積三分之二的山區(qū)普遍有滑坡分布，尤其以中西部山區(qū)最盛。全國(guó)每年因滑坡災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失在10億元以上，防災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)非常繁重，特別是公路附近的滑坡，往往會(huì)損壞公路設(shè)施，影響過(guò)往車輛和人員的通行安全，甚至?xí)斐扇藛T傷亡的嚴(yán)重后果。因此，對(duì)公路滑坡災(zāi)害的防治是公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)管理的重要工作。在滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理方面，抗滑樁是一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)手段[1]。

文章以寶天高速公路滑坡治理工程中采用的抗滑樁為研究對(duì)象，通過(guò)總結(jié)施工工藝和評(píng)估應(yīng)用效果，以期為后續(xù)類似大型滑坡治理提供一定的參考與借鑒。

1 工程概況

寶（雞）天（水）高速公路牛背至天水段是連霍高速G30在甘肅省內(nèi)的重要路段。2013年，寶天高速公路在持續(xù)強(qiáng)降雨和地震的疊加影響下，發(fā)生多處滑坡、溜塌險(xiǎn)情，滑坡推擠公路路基變形，堵塞路面，嚴(yán)重影響高速公路路基穩(wěn)定和行車安全。其中變形破壞嚴(yán)重，面積最大的滑坡有3處，公路管理單位在實(shí)施了緊急搶救性保通措施，并持續(xù)觀測(cè)滑坡變形的同時(shí)，立即組織勘察設(shè)計(jì)單位對(duì)滑坡體的范圍、深度、面積等基本特征進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，通過(guò)計(jì)算滑坡剩余下滑力和穩(wěn)定性系數(shù)，分析了滑坡的穩(wěn)定性以及在公路后續(xù)使用過(guò)程中的發(fā)展趨勢(shì)，制定了綜合治理方案。根據(jù)實(shí)際滑坡變形發(fā)展趨勢(shì)，為徹底消除高速公路行車安全隱患，實(shí)施了滑坡處治工程。

2 K84+500～K84+820段滑坡特征

2.1 滑坡的地貌特征

G30寶天高速公路在該處以半填半挖路基形式從滑坡前緣通過(guò)，該滑坡路線里程樁號(hào)為K84+500～K84+820，滑坡影響區(qū)長(zhǎng)度為320 m，垂直路線方向最大長(zhǎng)度為200 m，面積約42 000 m2。該滑坡為一大型深層滑坡，平面形態(tài)總體上呈“心”型，滑坡體整體上呈上陡-中緩-下陡之勢(shì)，滑坡體主滑方向地形北高南低，滑坡后部為基巖陡壁；滑坡體上發(fā)育3條南北向沖溝，滑坡前緣坡腳處為G30寶天高速路基部分，滑坡地表坡度約為15°～20°，經(jīng)后期外部營(yíng)力改造，該段斜坡微地貌非常發(fā)育。滑坡的發(fā)生導(dǎo)致該處斜坡原有地表形態(tài)發(fā)生較大改變，使巖土體發(fā)生解體，地表裂隙發(fā)育，原有村莊道路損壞嚴(yán)重，產(chǎn)生大量臺(tái)階狀錯(cuò)落平臺(tái)和沖溝，最大垂直錯(cuò)動(dòng)距離達(dá)6～7 m。

2.2 滑坡的結(jié)構(gòu)特征

（1）滑體。滑體主要由第四系全新統(tǒng)坡積、洪積黃土、粉質(zhì)黏土（Q4）、全風(fēng)化泥巖組成，灰黑色、黑褐色粉質(zhì)黏土夾碎石角礫，母巖成分為強(qiáng)風(fēng)化-全風(fēng)化磚紅色泥巖，稍濕-飽和，軟塑-可塑；包含角礫巖，下伏碎石、角礫，由粉質(zhì)黏土填充，結(jié)構(gòu)疏松，角礫巖母巖成分為磚紅色泥質(zhì)砂巖和強(qiáng)風(fēng)化泥巖。下伏灰褐色-深紅色強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，滑體平均厚度約20 m，滑體體積約630 000 m3。

（2）滑帶。滑帶大多數(shù)分布在下伏泥巖強(qiáng)風(fēng)化層，主要成分為灰褐色-深紅色強(qiáng)風(fēng)化泥巖，鉆芯可見揉搓擠壓現(xiàn)象，滑面特征較為明顯，滑動(dòng)面以舒緩波狀在垂直主滑方向和平行主滑方向展布。

（3）滑床。該滑坡滑床主要為強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖。強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖結(jié)構(gòu)松散、抗剪強(qiáng)度低、抗風(fēng)化能力弱，大量降雨通過(guò)結(jié)構(gòu)面滲入后滑床軟化、溶蝕分解，滑坡主滑方向垂直于路面。

滑坡體后緣剪切裂縫處形成的錯(cuò)落平臺(tái)，平行于路線方向，延伸出一道寬10～30 cm，長(zhǎng)140 m的張拉裂縫，局部散布的羽狀裂縫形成1.5 m的錯(cuò)臺(tái)，地下水出露形成滑坡洼地，滑坡體中部同樣形成一道與主滑方向平行，寬10～20 cm，長(zhǎng)35 m的剪切裂縫。滑坡體前緣發(fā)生表面溜塌，隆起變形明顯，前緣鼓脹高度約5～10 cm，鼓脹裂縫分布明顯，局部原有護(hù)面墻破損嚴(yán)重，滑坡壁處形成大高差陡坎，坡體羽狀裂縫縱橫分布，主要裂縫走向基本垂直于滑動(dòng)方向，處于滑動(dòng)破壞階段，按照滑體體積和物質(zhì)組成，該滑坡為大型中-深層堆積層滑坡。

2.3 滑坡的危害性

高速公路從滑坡前緣通過(guò)，由于滑坡軟弱帶抗剪強(qiáng)度降低，滑坡體整體垂直于路線方向滑動(dòng)，擠壓致使路基拱起變形，路面鼓脹0.4～0.56 m，同時(shí)，坡體縱向、橫向裂縫發(fā)育，原有截水溝破損，坡面排水不暢。在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下，滑坡體自重增加，易誘發(fā)前緣次級(jí)滑坡繼續(xù)變形破壞，導(dǎo)致后部滑坡體失去支撐，引起整體滑動(dòng)破壞。因滑坡體蓄積的位能高、體積大，一旦發(fā)生整體滑動(dòng)，將沖撞路基，致使G30完全中斷。

3 滑坡治理方案

3.1 總體設(shè)計(jì)方案

治理工程方案遵循“一次根治，不留后患”的原則，在合理有效的前提下，確保滑坡具有足夠的抗滑穩(wěn)定性。由于本次滑坡由持續(xù)性強(qiáng)降雨和地震引發(fā)，滑坡體的松散土層處于飽和狀態(tài)，根據(jù)該滑坡的變形特征、滑坡類型、滑床巖性、滑坡位能、滑移距離等因素進(jìn)行分析計(jì)算，決定采取以減載與抗滑支擋相結(jié)合，采取“削方卸載+反壓+抗滑樁+樁板墻+截排水措施”的總體方案[2-3]。

（1）削方卸載+反壓。采用放緩?fù)诜竭吰侣省⒃龃笃脚_(tái)寬度的方式，對(duì)K84+500～K24+820段高速公路右側(cè)挖方段部分滑坡體進(jìn)行削方卸載，挖方第一至第三級(jí)邊坡坡率采用1∶1，坡高8 m，一級(jí)平臺(tái)寬度10 m，二級(jí)平臺(tái)寬度20 m，三級(jí)平臺(tái)寬度10 m，第四級(jí)邊坡坡率1∶1.5，一坡到頂。

削方卸載施工采用大型挖掘機(jī)與自卸運(yùn)輸汽車施工，對(duì)高速公路右側(cè)挖方卸載挖除的滑坡體土方，運(yùn)輸棄至路基左側(cè)進(jìn)行反壓增重，棄土填筑平臺(tái)寬度45 m，左側(cè)填方邊坡坡率1∶2。

（2）抗滑樁。根據(jù)勘察及穩(wěn)定性分析結(jié)果，在右幅路基外側(cè)一級(jí)平臺(tái)設(shè)置抗滑樁支擋。路基右側(cè)抗滑樁布置為：在K84+600～K84+700段路基右側(cè)一級(jí)邊坡平臺(tái)上設(shè)置樁徑為3.0 m×2.0 m的抗滑樁21根，抗滑樁間距為5 m，樁長(zhǎng)分別為24 m、30 m。

（3）樁板墻。根據(jù)滑面深度和斷面抗滑樁樁身內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，在K84+570～K84+590段路基右側(cè)坡腳設(shè)置樁徑為2.0 m×1.6 m的抗滑樁及擋土板，抗滑樁間距為5 m，樁長(zhǎng)18 m，共4根，擋土板厚度0.4 m，長(zhǎng)4.1 m，高8m。

（4） 排水工程。由于滑坡后緣為一斜平臺(tái)，斜坡的降雨匯水聚集在斜平臺(tái)內(nèi)滲入滑坡體，進(jìn)一步加劇斜坡的變形滑移。因此在滑坡后緣設(shè)置1道排水溝，將水引入自然溝內(nèi)，再設(shè)置急流槽，把溝內(nèi)流水引入公路排水系統(tǒng)排出。

3.2 總體施工順序

滑坡處治工程總體施工順序?yàn)椋盒遁d→反壓→抗滑樁→樁板墻→排水工程。

首先，組織施工機(jī)械對(duì)路基右側(cè)滑坡體土方按照設(shè)計(jì)的卸載邊坡線進(jìn)行開挖，從上至下，逐級(jí)開挖卸載，同時(shí)將開挖卸載的土方運(yùn)輸至路基左側(cè)反壓區(qū)，逐層填筑壓實(shí)，完成卸載區(qū)土方挖除和反壓回填施工后，開始抗滑樁施工，接著進(jìn)行樁板墻，最后完成排水工程施工。

4 抗滑樁施工及注意事項(xiàng)

在綜合治理方案中，支擋滑坡體，對(duì)滑坡穩(wěn)定具有決定性作用的是抗滑樁。在抗滑樁設(shè)置合理、有效的基礎(chǔ)上，工程施工質(zhì)量的優(yōu)良直接關(guān)系滑坡治理的成敗。因此，要加強(qiáng)對(duì)抗滑樁施工工序全過(guò)程的質(zhì)量管控。

抗滑樁的施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→測(cè)放樁位→鎖口盤施工→開挖樁節(jié)與護(hù)壁施工→樁體鋼筋綁扎→樁體混凝土澆筑[4]。

4.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備包括施工組織設(shè)計(jì)，施工方案制定，人員隊(duì)伍和施工機(jī)械設(shè)備調(diào)配，砂石、水泥、鋼材等原材料和配合比試驗(yàn)檢測(cè)，落實(shí)安全保障措施和編制應(yīng)急預(yù)案等。

4.2 測(cè)放樁位

用測(cè)量?jī)x器將設(shè)計(jì)樁位在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣，測(cè)量放樣必須按照設(shè)計(jì)圖紙中的坐標(biāo)進(jìn)行放樣，并保證樁位的偏差不超過(guò)2 cm，在測(cè)量完成后，在樁的四周利用十字點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)記，以便后續(xù)施工時(shí)復(fù)測(cè)樁位，及時(shí)調(diào)整樁位偏差。

4.3 鎖口盤施工

完成施工放樣后，接著開始鎖口盤施工。對(duì)抗滑樁周邊外2 m范圍用厚25 cm的C25混凝土進(jìn)行澆筑，鎖口盤混凝土強(qiáng)度滿足要求后，開始首節(jié)土方開挖施工。鎖口盤的主要作用是保護(hù)井口土體不被破壞，防止井口塌方。因此，鎖口盤上不得堆放開挖的棄土和其他荷載，須做安全標(biāo)識(shí)[5]。

4.4 開挖樁節(jié)與護(hù)壁施工

抗滑樁開挖采用人工挖孔的施工方法，在人工挖孔施工前，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備包括場(chǎng)地平整、截水溝的開挖、護(hù)圈的澆筑、通風(fēng)照明設(shè)施的安裝及安全爬梯和施工平臺(tái)等設(shè)施的檢修。首節(jié)開挖深度按1 m控制，開挖至深度后，及時(shí)支模進(jìn)行護(hù)壁混凝土施工。

挖孔樁開挖時(shí)中心偏位誤差必須在規(guī)范允許值中，保證樁身垂直度，斷面尺寸要和設(shè)計(jì)保持一致，每開挖一節(jié)，必須進(jìn)行地質(zhì)編錄，記錄巖性變化情況，根據(jù)開挖的土樣與已編錄土樣巖性做對(duì)比，確定滑坡體深度和滑面位置，如發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)不符，必須與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后，由設(shè)計(jì)院動(dòng)態(tài)調(diào)整施工圖設(shè)計(jì)。本段滑坡體存在風(fēng)化泥巖，在施工過(guò)程中遇到小型巖石，采用小型風(fēng)鎬鑿除，遇到體積較大、硬度較高的巖石，采用鉆爆的方法。挖孔樁在開挖后必須及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)，做到開挖一節(jié)，支護(hù)一節(jié)，每節(jié)的開挖深度不超過(guò)1 m，每一節(jié)樁孔開挖完成后，必須對(duì)孔徑、中心偏位和垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)，滿足要求后，應(yīng)及時(shí)報(bào)檢并進(jìn)行模板的支撐施工，模板施工完成后需復(fù)核內(nèi)模的直徑和模板的垂直度，并做好模板的加固和密封，防止護(hù)壁澆筑時(shí)脹模和漏漿。

挖孔樁必須用C20混凝土進(jìn)行護(hù)壁施工，每層護(hù)壁厚度約25 cm，長(zhǎng)度約1 m，護(hù)壁支模時(shí)，護(hù)壁內(nèi)模尺寸必須保證樁身的截面凈空，在護(hù)壁砼澆筑過(guò)程中使用小型振動(dòng)棒充分振搗，保證混凝土與孔壁接觸良好，在混凝土護(hù)壁到達(dá)一定強(qiáng)度后拆除模板，為了保證工期，護(hù)壁砼中加入速凝劑，護(hù)壁施工應(yīng)保證護(hù)壁表面的光滑和垂直，護(hù)壁完成后樁孔中心位置必須與樁中心在同一垂線上。在孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)清理孔底積水和殘?jiān)⑦M(jìn)行驗(yàn)槽，樁底采用1∶3的水泥砂漿鋪底。

抗滑樁必須遵循隔樁跳打的原則，為減少施工過(guò)程對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，挖孔樁應(yīng)合理安排開挖和澆筑順序。施工過(guò)程中還需要根據(jù)天氣情況設(shè)置遮陽(yáng)防雨棚，降低天氣對(duì)工程的影響[6]。

4.5 樁體鋼筋籠制作

首先，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求對(duì)進(jìn)場(chǎng)鋼材進(jìn)行檢驗(yàn)，確保原材料質(zhì)量合格。對(duì)不同規(guī)格的鋼筋進(jìn)行分類存放。鋼筋籠在鋼筋集中加工場(chǎng)分段制作，鋼筋籠嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求制作，鋼筋籠主筋采用機(jī)械連接接頭，接頭位置相互錯(cuò)開，同一截面內(nèi)，接頭數(shù)量不超過(guò)鋼筋總數(shù)的四分之一，同時(shí)有接頭的截面之間的距離不少于2.5 m。鋼筋籠分段制作好后，用平板車運(yùn)輸至挖好的樁孔進(jìn)行安裝，鋼筋籠采用大噸位吊車吊入樁孔內(nèi)，分段吊裝連接后最好精確安裝就位。

4.6 樁體混凝土澆筑

抗滑樁樁身采用C30混凝土澆筑，澆筑前要排干樁底積水并清理干凈。為防止混凝土離析，混凝土使用串筒澆筑，串筒距澆筑面的高度不得大于2 m，按照0.3～0.5 m的層厚分層澆筑、分層振搗，振搗棒在振搗過(guò)程中應(yīng)“快插慢拔，插點(diǎn)均勻”，在振搗上一層時(shí)振搗棒應(yīng)插入下一層5 cm以上。樁身砼應(yīng)邊灌注邊振搗，全樁混凝土不間斷一氣呵成。

5 監(jiān)測(cè)與效果評(píng)價(jià)

為長(zhǎng)期實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)滑坡變形，并跟蹤評(píng)估滑坡治理工程效果，寶天高速滑坡監(jiān)測(cè)采用項(xiàng)目專門研發(fā)的Slope Online滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立起滑坡區(qū)地表和地下深部的立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，在施工過(guò)程中，根據(jù)滑坡邊坡位移量和地下水水位高度數(shù)值變化，對(duì)滑坡體的變形趨勢(shì)進(jìn)行初步判定，通過(guò)已完工抗滑樁和支擋物所受偏壓力的監(jiān)測(cè)，對(duì)滑坡體后續(xù)的位移量和達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整施工工序，保證施工進(jìn)度和施工過(guò)程中的安全性，是信息化施工的重要組成部分和前提。在持續(xù)觀測(cè)階段，通過(guò)對(duì)地表變形檢測(cè)、裂縫錯(cuò)位檢測(cè)、擋墻位移檢測(cè)、抗滑樁樁背土壓力檢測(cè)、樁身變形檢測(cè)、樁頂位移檢測(cè)、樁鋼筋最大應(yīng)力檢測(cè)、地下水位檢測(cè)等立體檢測(cè)，監(jiān)控滑坡體的穩(wěn)定性。根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果，該滑坡治理工程實(shí)施后，滑坡變形收斂，安全隱患得到徹底的防治，驗(yàn)證了抗滑樁在滑坡治理工程中的安全性和有效性，以及治理方案的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)合理性。

6 結(jié)語(yǔ)

抗滑樁是在滑坡防止工程中的主要技術(shù)措施，在滑坡治理過(guò)程不易擾動(dòng)滑坡體的平衡狀態(tài)。與其他工程相比，具有工程量少、施工破壞小、安全可靠、靈活便利等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)人工挖孔樁的棄渣能直接校核滑坡的地質(zhì)情況，并補(bǔ)充完善原有設(shè)計(jì)。施工過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)熟悉整體施工工藝和質(zhì)量控制措施，保證樁身的各項(xiàng)參數(shù)到達(dá)預(yù)期效果，通過(guò)寶天高速滑坡治理的成功案例表明，在治理中-深層大型滑坡中，抗滑樁為最有效和合理的工程技術(shù)措施。

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