龍萬學(xué)邱樹茂李昌龍李 鑫

微型樁加固邊坡的原位監(jiān)測及效果評(píng)價(jià)

龍萬學(xué)1邱樹茂2李昌龍1李 鑫2

(1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州貴陽 550081; 2.北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044)

針對(duì)某高速公路滑坡的加固方案，對(duì)加固后樁側(cè)土壓力與樁身的變形情況進(jìn)行了監(jiān)測，并分析了支擋結(jié)構(gòu)物的受力狀態(tài)，評(píng)價(jià)了集約式微型樁群加固滑坡的效果，為邊坡的加固設(shè)計(jì)提供參考。

邊坡，微型樁，變形監(jiān)測，土壓力

0 引言

近年來，隨著滑坡地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)，學(xué)者對(duì)滑坡危害的認(rèn)識(shí)及其發(fā)生發(fā)展機(jī)理的深入研究，防治工程也在向輕型化、小型化、經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。微型樁作為一種輕便快速的支擋措施，目前廣泛的應(yīng)用到滑坡的防治工程中。為了直觀的反映微型樁群加固滑坡時(shí)樁群內(nèi)部受力的發(fā)展機(jī)制，本文基于實(shí)際工程對(duì)該輕型支擋綜合處治措施加固路基邊坡進(jìn)行了長期的跟蹤監(jiān)測試驗(yàn)，并評(píng)價(jià)其加固效果。

1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

1.1 試驗(yàn)邊坡地質(zhì)條件

K19+560～K19+680段填方路基位于廈門至成都公路貴州境畢節(jié)至生機(jī)(黔川界)段高速公路工程第2合同段境內(nèi)，設(shè)計(jì)中線最大填高約10 m。左側(cè)最高為一級(jí)，右側(cè)最高為二級(jí)，右側(cè)填方坡腳設(shè)抗滑擋墻。設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)。K19+560～K19+ 680填方基礎(chǔ)滑坡處治過程中，受切角臨空及地質(zhì)、雨水作用，左側(cè)上邊坡產(chǎn)生牽引式滑坡，滑坡體呈圈椅狀，滑坡體后緣擴(kuò)張至距路基水平距離約100 m處平臺(tái)，滑坡體中部出現(xiàn)明顯滑坡壁，滑坡體上張拉裂縫發(fā)育，填方路堤右側(cè)鎖腳墻開裂。滑體下方是居民區(qū)，該滑坡嚴(yán)重威脅到生命財(cái)產(chǎn)安全，制約了畢生高速公路的建設(shè)。

1)地層巖性。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探，場區(qū)內(nèi)出露的地層為第四系全新統(tǒng)殘坡積層(Qel+dl)、侏羅系下統(tǒng)自流井組(J1z)，地層特征如下:a.第四系全新統(tǒng)坡積層(Qel+dl):粉質(zhì)粘土:紫褐色，軟塑狀，局部夾砂，表層土降雨之后強(qiáng)度極低，受到太陽暴曬后強(qiáng)度非常高;一般情況，承載力基本容許值400 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值100 kPa。b.侏羅系下統(tǒng)自流井組(J1z):粉砂質(zhì)泥巖:褐紅色，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖質(zhì)軟，巖芯呈碎塊狀，強(qiáng)風(fēng)化。粉砂質(zhì)泥巖:褐紅色、灰褐色，中厚層狀，巖體完整，巖石新鮮，巖質(zhì)較軟，巖芯呈柱狀及少量塊狀，中風(fēng)化。

2)地質(zhì)構(gòu)造?？辈靺^(qū)無斷裂構(gòu)造，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀270°∠8°，巖體較破碎。

3)滑坡特征。該滑坡為路基填方引起坡體沿著軟弱層滑動(dòng)，屬于推移式滑坡。通過深部位移監(jiān)測滑動(dòng)面大致可分為兩層:第一層位于覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化泥巖的分界處，第二層位于強(qiáng)風(fēng)化泥巖中，滑面最大深度約為10 m。

1.2 邊坡加固方案

整體治理方案。一級(jí)平臺(tái)用2×3 m(間距6 m，共4根)和3×4 m(間距7 m，共5根)兩種抗滑樁支擋，二級(jí)平臺(tái)用1.8× 2.4 m(間距6 m，共5根)抗滑樁支擋，三級(jí)平臺(tái)用鋼管樁加固(樁徑為150 mm，鋼管φ108、壁厚6 mm，內(nèi)置3根φ32螺紋鋼筋，樁間距為2 m，梅花形布置，共90根，滑坡剪出口采用擋土墻固腳(墻高5 m，總長35 m)，見圖1。

圖1 治理斷面圖（比例：1∶400）

2 監(jiān)測點(diǎn)位的選擇與元器布設(shè)

為直觀的反映滑坡推力作用下集約式微型樁群內(nèi)部受力發(fā)展機(jī)制，評(píng)價(jià)輕型支擋結(jié)構(gòu)綜合治理措施，本文對(duì)滑坡的深孔位移、微型樁彎曲應(yīng)力及樁群內(nèi)部土壓力分布等情況開展長期監(jiān)測。

1)監(jiān)測儀器。本次微型樁監(jiān)測采用振弦式土壓力盒、測斜管配合使用，其具體參數(shù)見表1。

表1 監(jiān)測儀器主要參數(shù)

2)監(jiān)測方案。采用土壓力盒監(jiān)測微型樁所受的側(cè)向應(yīng)力，即滑坡推力分解后作用在樁上的點(diǎn)荷載;測斜管監(jiān)測微型樁在滑坡推力作用下的變形。儀器布置見圖2，土壓力盒沿著樁長向布置間距為2 m，隨著滑動(dòng)面的變化稍有調(diào)整。

圖2 監(jiān)測儀器布置圖

2.1 樁間土壓力分布特征分析

設(shè)土壓力盒主要用于監(jiān)測輕型支擋措施完成后，微型樁群內(nèi)部各排樁的水平向土壓力增減量隨時(shí)間的分布特征，即滑坡體對(duì)微型樁的水平推力變化情況。土壓力盒緊貼微型樁布置，分別埋設(shè)在微型樁1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)樁側(cè)，深度分別為1.5 m，3.2 m 和5.9 m。

現(xiàn)場實(shí)測土壓力變化量與時(shí)間關(guān)系曲線如圖3所示，分析圖3曲線特征，可得如下結(jié)論:1)輕型支擋結(jié)構(gòu)綜合治理措施完成以后，隨著時(shí)間的增長，各深度處土壓力值均表現(xiàn)為先減小后增大再緩降的趨勢(shì)。2)由圖3可見，各排樁側(cè)土壓力值的增減均表現(xiàn)出較好的一致性，說明微型樁群內(nèi)部土壓力傳遞介質(zhì)——頂板和樁間土體共同發(fā)揮作用，微型樁群的整體抗滑機(jī)制得以體現(xiàn)。此外，1號(hào)～3號(hào)及2號(hào)～4號(hào)樁側(cè)土壓力的變化量表現(xiàn)出依次遞減的分布規(guī)律，以1.0 m深度處土壓力變化量為例，1號(hào)～3號(hào)樁側(cè)土壓力最大減量比為1.3∶0.7，體現(xiàn)出微型樁群的抗滑效果顯著。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，以后在類似工程設(shè)計(jì)中建議加強(qiáng)第一排樁樁身配筋，降低第三排樁身配筋。3)各排樁側(cè)土壓力的變化量峰值均表現(xiàn)為隨著深度的增加而減小，說明微型樁綜合治理措施完成以后，支擋結(jié)構(gòu)對(duì)深部滑體應(yīng)力分布的影響大于淺層滑體，深部滑體的蠕滑趨勢(shì)得到有效遏制。

圖3 樁側(cè)土壓力變化曲線

2.2 樁身變形監(jiān)測

樁身變位采用測斜儀進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，累計(jì)采集兩次，微型樁施工完畢采集第一次作為初始值，樁身變形情況見圖4和圖5。

圖4 1號(hào)樁樁身變位曲線

圖5 2號(hào)樁樁身變位曲線

根據(jù)兩根微型樁變位監(jiān)測情況分析，可得如下結(jié)論:

1)從監(jiān)測數(shù)據(jù)不難看出，1號(hào)微型樁受力后產(chǎn)生的變形較大，2號(hào)微型樁僅產(chǎn)生微小的變形，說明第一排微型樁承受了大部分的下滑力，第二排微型樁承擔(dān)少量下滑力。2)微型樁的變形主要以彈性變形為主;且直接與樁土接觸部分的巖土體堅(jiān)硬程度及樁周巖土體所傳遞給樁的應(yīng)力分布形式有關(guān)。3)滑動(dòng)面位置在5 m深度處。4)微型樁變形很小，最大變形不到2 mm，說明微型樁起到了很好的支擋效果。

3 結(jié)語

針對(duì)K19+560～K19+680滑坡加固方案，開展了樁側(cè)土壓力、樁身變形的長期監(jiān)測，深入分析支擋結(jié)構(gòu)物的受力狀態(tài)，并對(duì)集約式微型樁群加固K19+560～K19+680滑坡的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了以下結(jié)論:1)微型樁內(nèi)部各排樁土壓力的增減存在一致性，說明樁群內(nèi)部土壓力傳遞介質(zhì)——頂板和樁間土體共同發(fā)揮作用，體現(xiàn)出微型樁群的整體抗滑機(jī)制。2)第一排微型樁受力和變形均大于第二排微型樁?？紤]經(jīng)濟(jì)，可以在微型樁的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，建議增加第一排微型樁的樁身配筋，減少第二排微型樁樁身配筋。3)該工程中，微型樁的變形以彈性變形為主，說明微型樁支護(hù)體系的治理效果顯著。

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In situ monitoring and effect evaluation of micro pile reinforced slope

Long Wanxue1Qiu Shumao2Li Changlong1Li Xin2
(1.Guizhou Transportation Planning Survey＆Design Academe Co.，Ltd，Guiyang 550081，China; 2.School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)

In light the highway landslide reinforcing scheme，the paper monitors the reinforced lateral pile earth pressure and pile deformation conditions，analyzes the retaining structure stress conditions，and evaluates intensive micro-pile group reinforcing the landslide effect，provide reference for slope reinforcement design.

slope，micro-pile，deformation monitoring，earth pressure

U416.14

:A

1009-6825(2016)35-0081-03

2016-10-10

龍萬學(xué)(1971-)，男，碩士，研究員