任友云

（紅河公路局，云南 紅河 661100）

0 引言

路基復(fù)合式支擋通過(guò)多種不同支擋按一定的組合形式共同支擋路基填土的構(gòu)筑物。復(fù)合式支擋采用樁板墻加扶壁式路肩擋墻的組合形式，適用于斜坡填方路段，外側(cè)填土高度超過(guò)12m 且地面橫坡陡于1∶1.25時(shí)，地形條件不允許用支擋外移變?yōu)槁返虊?lái)降低支擋高度的路段，采用樁板墻頂內(nèi)側(cè)填土上設(shè)扶壁式擋土墻組成的復(fù)合式支擋，能有效降低樁板墻的懸臂高度，既克服了樁頂位移超限和保證了樁板墻自身安全，又能支擋較高路基填方，最終達(dá)到路基穩(wěn)定支護(hù)的目的。該復(fù)合式支擋是一種有效治理此類斜坡高填方路基災(zāi)毀的方法，亦可用于新建路基。本文主要通過(guò)工程實(shí)例來(lái)介紹該方法在災(zāi)毀恢復(fù)處治中的應(yīng)用。

1 工程概況

云南省某二級(jí)公路是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生命線，車流量較大，通車已有6年。該路段現(xiàn)狀布置形式為：右側(cè)設(shè)錨拉樁板路肩墻，瀝青混凝土路面，路段為S形曲線。在日常養(yǎng)護(hù)巡查中發(fā)現(xiàn)其中的K65+525—K65+575段右幅路基沉降，路面中部及邊溝溝底縱向開(kāi)裂，裂縫寬度約為3～5cm，最大沉降深度約13cm，右側(cè)錨拉樁板墻有輕微變形，對(duì)此病害做了針對(duì)性應(yīng)急養(yǎng)護(hù)處理。一個(gè)月后碰上雨季極端天氣，由于持續(xù)的強(qiáng)降雨，使該處樁板墻滑移倒塌5 棵，致路基全毀，路基毀壞段長(zhǎng)50m、寬9.1m、最深達(dá)7 m，交通已完全中斷。為確保公路安全運(yùn)行，需進(jìn)行處治。

2 病害調(diào)查及方案設(shè)計(jì)

2.1 滑坡形態(tài)及規(guī)模

災(zāi)后地勘結(jié)果表明，該路段處于不穩(wěn)定向下順坡滑動(dòng)變形中，滑床物質(zhì)主要為人工填土層，滑面主要為人工填土與全風(fēng)化砂泥巖的接觸面，滑坡區(qū)平面形態(tài)呈半圓弧形，滑動(dòng)方向310°，形成的陡坡坡度為70°左右，滑動(dòng)方向與原始坡形傾斜方向及地下水運(yùn)移方向基本一致。滑坡區(qū)軸向上長(zhǎng)約15.0～17.0m，寬約38.0～50.0m，滑坡厚度2.0～9.0m，平均厚度5.5m，平面面積約704m2，滑坡體積約0.39 萬(wàn)m3，該滑坡為推移式土質(zhì)淺層滑坡。

滑坡體所處地形自然坡度較陡，在45～50°之間，填方較厚，產(chǎn)生滑坡前干旱少雨，氣候干燥，淺層土體、全風(fēng)化巖體因含水量減少而產(chǎn)生收縮裂隙，降低了巖土體強(qiáng)度，為地表水下滲提供了通道。雨季的到來(lái)使得淺層巖土體遇水浸潤(rùn)后土體自重增加、孔隙水壓力增大、抗剪強(qiáng)度急劇降低，又在頻繁超重車輛的反復(fù)作用下，造成抗滑樁外傾，形成了滑坡，結(jié)合勘探孔揭露填土厚度，沉降變形影響深度范圍介于5.8～12.0m。

2.2 滑體穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)計(jì)算，滑坡在不利工況下仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)；坍塌后滑坡前緣覆蓋松散棄土，可能形成淺層滑動(dòng)，后緣開(kāi)挖形成高邊坡，在降雨滲入、車輛荷載及振動(dòng)情況下會(huì)進(jìn)一步加劇，坍塌缺口會(huì)進(jìn)一步滑塌，兩邊剩余樁板墻可能造成失穩(wěn)，形成更大范圍的滑坡危害。

2.3 方案擬定

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析，最終決定采用復(fù)合式樁板墻加扶壁式路肩擋墻二級(jí)支擋形式，以盡快恢復(fù)公路的安全運(yùn)行狀態(tài)。其總體的設(shè)置為：在右幅滑塌路基外2m 處設(shè)置樁板墻，樁基截面尺寸為1.5×2m，樁中心間距為6m；待樁板墻施工完成后，墻背回填完成，再下挖2m后設(shè)置鋼筋混凝土扶壁式路肩擋土墻，墻高6.5m，基礎(chǔ)埋深必須保證2m。組合支擋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景如圖1所示。

圖1 組合支擋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景

3 施工工序及主要施工工藝

復(fù)合式支擋總體施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→施工放樣→樁板墻→注漿→回填至樁頂→扶壁式擋墻→回填→鋪筑路面→驗(yàn)收。其中，樁板墻施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→施工放樣→清除表面松土→鎖口及護(hù)壁施工→開(kāi)挖→護(hù)壁施工→清孔→終孔檢查→鋼筋籠制作與安裝→澆筑樁身混凝土→抗滑樁檢測(cè)。

護(hù)壁施工要點(diǎn)有：①護(hù)壁支護(hù)宜用就地灌注混凝土，灌注前應(yīng)清除巖壁上的松動(dòng)石塊、浮土；②護(hù)壁厚度應(yīng)符合圖紙規(guī)定；③在滑動(dòng)面處承受較大推力的護(hù)壁和孔口，應(yīng)加強(qiáng)鋼筋施工；④護(hù)壁混凝土模板的支架可于灌注后24h拆除，開(kāi)挖應(yīng)在上一節(jié)護(hù)壁混凝土終凝以后進(jìn)行；⑤在圍巖松軟破碎和有滑動(dòng)面的節(jié)段，應(yīng)在護(hù)壁內(nèi)順滑坡方向用臨時(shí)橫撐加強(qiáng)支護(hù)，并注意觀察其受力情況，及時(shí)進(jìn)行加固。

抗滑樁質(zhì)量控制要點(diǎn)有：①灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè)，且符合技術(shù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定，如因故中斷灌注，其接縫面應(yīng)作特殊處理，嚴(yán)禁施工縫處于滑動(dòng)面上；②在施工過(guò)程中，為確保施工人員安全，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè),防止發(fā)生突然事故；③挖孔過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查樁身凈空尺寸和平面位置，孔的中軸線偏斜不得大于孔深的0.5%，截面尺寸必須滿足設(shè)計(jì)要求，孔口平面位置與設(shè)計(jì)樁位偏差不得大于5cm；④挖孔至設(shè)計(jì)高程后，應(yīng)進(jìn)行孔底處理，做到平整，無(wú)松渣、泥污等，如地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位妥善處理。

4 復(fù)合式支擋的優(yōu)點(diǎn)、適用性及組合結(jié)構(gòu)分析

4.1 復(fù)合式支擋的優(yōu)點(diǎn)

兩種支擋按一定的方式組合，可有效降低下級(jí)支擋樁板墻的懸臂高度，應(yīng)盡量控制在12m以內(nèi)，這樣樁截面、樁基入土深度均得以減小，工程更趨于安全經(jīng)濟(jì)。扶壁式路肩擋墻自身截面尺寸小、重量輕且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，墻踵板的寬度與上方填土高度匹配，對(duì)地基承載力的要求不高，抗傾覆穩(wěn)定性也較好。

4.2 組合結(jié)構(gòu)的適用范圍

組合結(jié)構(gòu)適用于以下情況：山區(qū)公路的斜坡高填一側(cè)，地面橫坡陡于1∶1.25，樁體懸臂高度超12m，又無(wú)法用路堤墻來(lái)降低支擋高度的路段；新建通過(guò)不能避讓的老滑坡的高填路段；斜坡高填但場(chǎng)地地質(zhì)不適宜建橋的高填路段。

4.3 組合結(jié)構(gòu)分析

4.3.1 組合形式構(gòu)思

如采用扶壁式路肩擋土墻直接設(shè)置在樁板墻頂，兩者之間為剛性連接，樁頂以上的土壓力水平分力基本靠連接鋼筋的抗拉和抗剪來(lái)承擔(dān)；墻踵板上填土一般較厚，其產(chǎn)生的垂直壓力較大，墻踵板底土體難免會(huì)產(chǎn)生輕微變形和沉降，壓力導(dǎo)致扶壁墻有下沉趨勢(shì)，抵抗此力仍然靠?jī)烧咧g的連接鋼筋的抗拉來(lái)承擔(dān)，所以需要的配筋多，且連接處截面局部需擴(kuò)大才能滿足要求。由于樁板墻和扶壁墻雖材料一致，但因兩者受力變形差異較大，扶壁墻在兩樁之間部分容易出現(xiàn)裂縫。

考慮利弊后，復(fù)合式支擋組合采用樁板墻與扶壁路肩墻完全分離的組合方式。樁板墻施工完成且填土至樁頂，在樁頂內(nèi)側(cè)1.5m 處設(shè)扶壁墻，即墻趾離擋土板0.2m 左右。扶壁墻與樁頂填土視為一體，對(duì)樁板墻來(lái)說(shuō)均為其上方荷載，樁體承受樁后填土及其上方填土荷載的共同作用；扶壁路肩墻承載力由樁后填方提供，整體承受墻后土壓力即可；實(shí)質(zhì)相當(dāng)于兩級(jí)支擋。

4.3.2 具體組合形式

樁板墻加扶壁式路肩擋墻組成復(fù)合支擋，按上下位置分兩級(jí)布置，其中下級(jí)設(shè)樁板墻，上級(jí)為扶壁式路肩擋墻。通過(guò)計(jì)算，在右幅滑塌路基外2m 處設(shè)置樁板墻，樁基截面尺寸為1.5×2m，樁中心間距為6m；待樁板墻施工完成后，墻背回填，再設(shè)置混凝土扶壁式路肩擋土墻，墻高6.5m，墻寬0.3m，扶肋間距2.7m，扶肋厚0.3m，并設(shè)防滑凸榫，基礎(chǔ)埋深必須保證2m。

4.3.3 計(jì)算分析

（1）樁板墻

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，已探明有明顯和潛在滑動(dòng)面，樁板墻受力模式為：滑面以上樁后受滑坡剩余下滑力，滑面以上樁前覆土的抗滑力因橫坡較陡而有下滑趨勢(shì)不予考慮，滑面以下為嵌固段，樁頂以上的扶壁墻和填土均作為填土整體考慮。

采用理正巖土軟件計(jì)算可得，剩余下滑力為646kN，剩余下滑力角度為32°，剩余下滑力水平分力為548kN，剩余下滑力豎直分力為342kN，分布范圍為樁頂以下（0～5m）范圍。擬樁截面尺寸為1.5×2m，背側(cè)為擋土側(cè)，面?zhèn)葹榉菗跬羵?cè)，采用m 法計(jì)算，背側(cè)最大彎矩為16 906kN.m，出現(xiàn)在距離樁頂9.4m 處，最大剪力為3 289kN，出現(xiàn)在距離樁頂5m 處，樁頂最大位移為53mm，滿足各項(xiàng)規(guī)范要求。

（2）扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻之所以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，主要與其墻身自重和墻踵板上方填土重力有關(guān)。另外，墻趾板的設(shè)置還可以進(jìn)一步提升擋土墻自身的抗傾覆穩(wěn)定性，降低擋土墻基底所承受的應(yīng)力。針對(duì)本扶壁式擋土墻擬定墻高6.5m，墻寬0.3m，墻趾懸挑長(zhǎng)1m，墻踵懸挑長(zhǎng)3.8m，底板厚0.5m，扶肋間距2.7m，扶肋厚0.3m，并設(shè)防滑凸榫。

對(duì)擬定的墻身截面尺寸進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化后，對(duì)墻身穩(wěn)定性、基底應(yīng)力、合力偏心距、裂縫寬度等進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果為：滑移力111.47kN，抗滑力365.24kN，滑移驗(yàn)算滿足Kc=3.276 ＞1.300；傾覆力矩=122.79kN·m，抗傾覆力矩1 660.73kN·m，傾覆驗(yàn)算滿足K0=13.524 ＞1.300；基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足e= -0.244 ＜1.020m；墻踵處地基承載力驗(yàn)算滿足：壓應(yīng)力=138.903 ＜812.5kPa；墻面板強(qiáng)度計(jì)算，最大裂縫寬度δfmax=0.068mm ＜δflimit= 0.2mm[1]。

5 復(fù)合式支擋整體工藝控制

5.1 排水設(shè)施

復(fù)合式支擋排水設(shè)施的作用主要體現(xiàn)在以下3 方面：①疏干墻后填料中的水分，避免路面積水滲入路基，出現(xiàn)墻后填土積水，增大墻身的靜水壓力；②防止在含水量不斷增加的情況下，黏性土填料產(chǎn)生過(guò)大的膨脹力；③在季節(jié)性冰凍地區(qū)，可得到明顯降低一些填料的凍脹壓力。

扶壁式擋土墻施工注意事項(xiàng)有：①對(duì)抗滑所導(dǎo)致的變形問(wèn)題進(jìn)行充分的考慮，對(duì)土體遭到破壞，難以全面施工的問(wèn)題進(jìn)行充分的考慮；②在開(kāi)挖施工中，可以選擇臨時(shí)性、較陡的邊坡分段位置，若將扶壁式擋土墻應(yīng)用到已經(jīng)滑坡的位置，則須做好相應(yīng)的排水工作，并給出行之有效的施工方案；③扶壁式擋土墻需要進(jìn)行集中施工，確保一次性完成扶壁式擋土墻的施工作業(yè)，將二次返工的概率降到最低，有效提升施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短施工工期[2]。

5.2 回填

在扶壁式擋土墻施工過(guò)程中，如果回填擋土墻混凝土強(qiáng)度已高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，則需要及時(shí)回填?；靥顣r(shí)需要注意以下幾方面：①回填順序是先填墻趾、再填墻踵，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層壓實(shí)，且扶壁間等高回填；②擋土墻回填土料的選擇，要保證其透水性好，例如砂土、礫石及碎石等，這種類型土有著相對(duì)穩(wěn)定的抗剪強(qiáng)度，利于排水，如果是更為重要、高度更高的擋土墻，黏土因性能不夠穩(wěn)定而不能用作回填土料[3]。

5.3 復(fù)合支擋

針對(duì)K65+525—K65+575 段施工，復(fù)合支擋的應(yīng)用還需注意以下幾點(diǎn)：①清除滑坍體，將坍塌土體及已倒塌樁板墻的外露部分清除干凈；②在排水過(guò)程中，為防止大氣降水直接進(jìn)入滑坡體，加劇滑坡變形，要理順恢復(fù)路基左側(cè)邊溝；③復(fù)合支擋要使用二級(jí)支擋，即樁板墻+扶壁式擋墻。

6 扶壁式擋土墻在公路應(yīng)用中的質(zhì)量控制

6.1 加強(qiáng)基底處理

當(dāng)開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即可正式開(kāi)始基底夯實(shí)施工，夯實(shí)度要控制在90%以上：首先，將塊石或碎石填充到基底；然后，進(jìn)行夯實(shí)施工，確?；灼矫媾c設(shè)計(jì)標(biāo)高相同。

6.2 模板安裝

為了保證模板安裝質(zhì)量，需要注意以下幾方面：①嚴(yán)格控制模板標(biāo)高的準(zhǔn)確度，避免出現(xiàn)鋼模板線形不規(guī)則的情況，如果模板受損，則必須進(jìn)行更換；②兩個(gè)相鄰模板之間要拼接嚴(yán)密，否則在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，擋土墻可能出現(xiàn)漏漿；③嚴(yán)格控制模板強(qiáng)度，使其達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求，為擋土墻的施工質(zhì)量提供保障[4]。

6.3 混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)需要注意以下幾方面：①嚴(yán)格控制水泥、骨料等施工材料的質(zhì)量，各類施工材料的性能指標(biāo)都要符合設(shè)計(jì)要求且必須進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)；②施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和配合比，嚴(yán)禁澆筑混凝土?xí)r任意調(diào)整；③加強(qiáng)混凝土擋土墻養(yǎng)護(hù)，避免脫模后出現(xiàn)混凝土表面裂縫等問(wèn)題。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在山區(qū)公路災(zāi)毀恢復(fù)重建工程的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，復(fù)合式支擋的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其發(fā)揮了占地小、施工工藝簡(jiǎn)單、施工周期短等優(yōu)勢(shì)。為加強(qiáng)復(fù)合式支擋在公路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并保證其施工質(zhì)量，須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，然后根據(jù)實(shí)際情況制定合理的設(shè)計(jì)方案，并加以有效落實(shí)。在治理施工過(guò)程中，須加強(qiáng)滑體監(jiān)測(cè)、施工驗(yàn)槽等，同時(shí)采取施工安全作業(yè)措施，確保施工作業(yè)人員、機(jī)械設(shè)備等的安全。