胡永久

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

高速公路隧道工程施工中，為確保其進口端邊坡穩(wěn)定性，通常采用擋土墻、錨桿、抗滑樁等形式對邊坡實施加固處理[1]，而抗滑樁憑借施工簡便、承載力強、加固效果好、施工擾動小等優(yōu)勢，被廣泛應用于規(guī)模較大的巖體邊坡加固施工中[2-3]。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段針對隧道施工擾動對抗滑樁邊坡穩(wěn)定性影響的研究較少。為此，文章結(jié)合某隧道工程側(cè)方邊坡抗滑樁失效工程實例，針對隧道進口端邊坡抗滑樁失效成因及加固措施進行綜合探究，分析了邊坡滑動產(chǎn)生的原因，提出了切實可行的抗滑樁加固措施，對確保隧道施工安全具有重要意義。

1 工程概況

某高速公路隧道入口部位鄰近建筑物，周圍土體穩(wěn)定性較差，淺層覆蓋土層為粉質(zhì)黏土，局部夾雜碎石，深層土體為強、中風化泥質(zhì)巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體整體性差，極易出現(xiàn)滑移、坍塌。經(jīng)邊坡穩(wěn)定性驗算分析，確定通過抗滑樁對入口處邊坡實施加固處理，抗滑樁規(guī)格為2 m×1.75 m矩形結(jié)構(gòu)，長度20 m，方樁中心距為5 m?？够瑯恫荚O(shè)完成后，經(jīng)檢測各項指標滿足要求后，方可進行隧道左側(cè)洞口施工。施工階段為最大限度增大作業(yè)面，對邊坡實施二次擴挖，造成超挖現(xiàn)象，邊坡上部建筑物產(chǎn)生大規(guī)模開裂，進一步對隧道上部抗滑樁實施檢測，結(jié)果表明7#抗滑樁樁體強度顯著下降，由最初的Ⅱ類樁變?yōu)棰箢悩?，邊坡整體穩(wěn)定狀況不明，存在嚴重安全隱患。

盡管初期根據(jù)相關(guān)標準對隧道邊坡實施加固處理，且抗滑樁各項檢測指標均符合設(shè)計要求，但因無法準確判定隧道施工對邊坡造成的干擾，如邊坡變形、受荷情況等，進而造成抗滑樁加固失效。為有效判定隧道施工對邊坡及抗滑樁造成的干擾，對邊坡及抗滑樁實施實時監(jiān)測，經(jīng)科學計算制定出合理的加固方案。

2 邊坡受擾后抗滑樁現(xiàn)場監(jiān)測

隧道邊坡遭受干擾后，各部位均會出現(xiàn)不同程度變形，具體包括邊坡地表土體位移、深部位移、地表裂縫等[4]。結(jié)合設(shè)計方、施工方及檢測部門提供的相關(guān)資料及現(xiàn)場實際情況，對抗滑樁樁頂位移、深層位移及樁身裂縫實施監(jiān)測。

2.1 抗滑樁樁頂位移

在隧道上部1#~12#抗滑樁頂部依次布設(shè)位移監(jiān)測點，通過全站儀等精密測量儀器對樁頂位移實施監(jiān)測，其監(jiān)測頻率為1次/d。

2.2 抗滑樁深層位移

經(jīng)初步推斷7#抗滑樁樁體破壞與巖土分界面坡體滑動或深層基巖滑動存在一定關(guān)聯(lián)，為準確判定其具體成因，在其周邊布置測斜管，實施深層位移監(jiān)測。由于現(xiàn)場地形限制，在7#抗滑樁兩側(cè)距離坡頂約4 m位置處各設(shè)置1根20 m長的測斜管，如圖1所示，通過CX-3C型測斜儀對邊坡深層橫向位移實施監(jiān)測，其監(jiān)測頻率為1次/d。

圖1 抗滑樁及測斜管剖面位置示意圖

2.3 樁身后方土體裂縫

因6#、7#抗滑樁樁體后方土體產(chǎn)生大規(guī)模開裂，為準確了解裂縫發(fā)展情況，及時評估抗滑樁及邊坡性能，選擇3條較為典型的裂縫，按6#~8#樁順序依次編號1~3，利用鋼尺對裂縫寬度實施檢測，檢測頻率為1次/d。若裂縫寬度異常增大或外部土體產(chǎn)生明顯垂直位移，表明邊坡變形較大，極易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象[5]。

3 抗滑樁變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 抗滑樁樁頂位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

抗滑樁樁頂位移監(jiān)測自5月27日實施，為有效降低安全風險，最大限度保證工程總體安全，暫停隧道施工，因此可不考慮隧道施工對邊坡造成的干擾。監(jiān)測期間抗滑樁產(chǎn)生的累計位移逐步增加，各樁樁頂水平位移如圖2所示。

圖2 1#~12#樁樁頂水平位移

通過圖2能夠看出：①5月27日至7月28日，6#、7#、10#樁頂部累計位移最大，其值依次為25.1mm、37.4 mm、19.9 mm，變形速率依次為0.41 mm/d、0.59 mm/d、0.32 mm/d；②6#、7#樁頂部累計位移呈現(xiàn)逐步增大現(xiàn)象，其他各樁變形基本趨于穩(wěn)定。

3.2 深層位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

6#、7#、8#抗滑樁土體深層位移監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖3所示。通過圖3能夠看出：①1#、2#檢測孔深層位移分布圖為折線形，當深度為10 m時產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)折；②根據(jù)測斜管布設(shè)深度和現(xiàn)場地質(zhì)狀況，深度10 m處主要為覆蓋層與巖層結(jié)合部位；③0~10 m范圍內(nèi)曲線較為完整，充分表明覆蓋層與巖層出現(xiàn)了整體滑移現(xiàn)象，具體破壞形式為結(jié)合處產(chǎn)生了滑動，根本原因是覆蓋層與巖層之間受外部干擾產(chǎn)生了相對位移；④10~20 m范圍內(nèi)曲線大致相同，表明基巖未產(chǎn)生位移，總體保持穩(wěn)定狀態(tài)；⑤深度超出10 m后，1#、2#檢測孔最大水平位移依次為29.74 mm、26.02 mm，變化速率依次為0.51 mm/d、0.45 mm/d。

圖3 深層水平位移

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示覆蓋層與基巖之間存在相對位移，邊坡在二者結(jié)合部位產(chǎn)生相對滑移。

3.3 樁身后緣土體裂縫監(jiān)測分析

依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的記錄數(shù)據(jù)，并進行分析得出3根典型抗滑樁后緣土體裂縫寬度發(fā)展趨勢：

（1）截至7月28日，1#、2#、3#抗滑樁裂縫寬度增量依次為22 mm、31 mm、21 mm，增長速率依次為0.34 mm/d、0.48 mm/d、0.32 mm/d。

（2）裂縫寬度處于持續(xù)增加狀態(tài)，表明邊坡土體變形處于持續(xù)發(fā)展階段，應連續(xù)監(jiān)測。

（3）為有效保證邊坡穩(wěn)定及后續(xù)施工安全，應對邊坡實施加固處理[6]。

3.4 抗滑樁失效原因分析

結(jié)合第三方檢測結(jié)果，首次檢測，7#抗滑樁聲速、波幅等各項指標均低于標準值，屬Ⅱ類樁；再次檢測時，其聲速、波幅等各項指標仍低于標準值，且曲線產(chǎn)生了明顯的折線變形，評定為Ⅲ類樁。對兩次檢測數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)，首次檢測存在病害的1-2、1-3斷面，二次檢測時其病害呈現(xiàn)持續(xù)發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)生了新的病害[7]。

結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實際情況分析，邊坡產(chǎn)生變形的具體原因如下：①5月持續(xù)降雨，造成邊坡土體強度顯著降低；②隧道施工盲目擴展施工面，造成坡體內(nèi)部產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，使邊坡變形顯著增加；③采用理正系統(tǒng)模擬分析，得出邊坡穩(wěn)定性降低30%左右，且在一定程度上增大抗滑樁上部荷載，各樁體經(jīng)邊坡滑移作用產(chǎn)生相對位移，7#抗滑樁病害位置因坡體剪切應力集中作用，造成病害加劇，由最初的Ⅱ類樁逐步發(fā)展成Ⅲ類樁，從而失效。

4 加固方案分析

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，邊坡巖土結(jié)合部位出現(xiàn)相對滑動現(xiàn)象，為有效增強邊坡穩(wěn)定性，確保后續(xù)施工安全，制定了切實可行的邊坡加固方案[8]，對7#抗滑樁實施樁體加固，并在偏向邊坡頂部位置加設(shè)4根抗滑樁。

4.1 加固7#抗滑樁

經(jīng)綜合評定7#抗滑樁屬Ⅲ類樁，已無法滿足使用要求，為確保坡頂抗滑樁施工安全，先對7#抗滑樁實施補強加固。具體方案如下：①對7#抗滑樁周邊坡體進行鉆孔注漿；孔徑為110 mm，孔深18.5 m，并向下延伸5 m；②漿液采用C40水泥漿，通過高壓注漿方式進行連續(xù)注漿，防止中途停頓產(chǎn)生施工縫；③利用φ110 mm鉆機在緊鄰山體一側(cè)開設(shè)3列補強孔，每列鉆3個補強孔，在各補強孔內(nèi)設(shè)置20#A工字鋼，具體布置形式如圖4所示，工字鋼應深入病害部位3 m以上；④補強孔、注漿孔位置應結(jié)合現(xiàn)場具體情況確定。

圖4 補強孔布置示意圖（cm）

通過理正巖土系統(tǒng)對為7#抗滑樁加固效果實施綜合評估，數(shù)據(jù)顯示：①7#抗滑樁周邊巖體滑移荷載為600.12 kN，以此作為抗滑樁內(nèi)力計算荷載；②7#抗滑樁緊鄰山體一層受彎鋼筋布置形式為2排3束φ28 mm，經(jīng)科學計算，使用工字鋼加固后，其抗彎強度提高6 065.175 kN·m，相比原設(shè)計方案增大45%。

4.2 增設(shè)抗滑樁

結(jié)合第一排樁布設(shè)形式及力學性能分析[9-10]，在距其偏向坡頂方位5 m處加設(shè)4根規(guī)格為1.75 m（寬）×2.0 m（長）的方樁。由于隧道入口處巖體為碎石類塑性粉質(zhì)黏土，且周邊坡體已出現(xiàn)滑動，方樁布設(shè)形式應與第一排樁呈品字形分布，其中心距為5 m。

通過計算分析可知，邊坡加固初步設(shè)計方案穩(wěn)定性系數(shù)為1.2，通過補強加固，方案為7#樁加固+4根抗滑樁，實施后其邊坡總體穩(wěn)定性系數(shù)增加36%，顯著提升了施工安全；經(jīng)監(jiān)測抗滑樁位移速率不超過0.2 mm/d，效果顯著，滿足后續(xù)施工要求。

5 結(jié)論

綜上所述，案例公路隧道進口端邊坡開挖施工階段，導致了坡體沿巖土交界面產(chǎn)生滑動變形，但深層巖體穩(wěn)定性較好。文章分析了該處抗滑樁失效成因，并提出了加固措施。主要結(jié)論如下：

（1）7#抗滑樁失效的根本原因在于隧道施工造成的干擾，邊坡在巖土結(jié)合部位產(chǎn)生相對滑動，遭受坡體滑動推力顯著增大，經(jīng)推剪應力持續(xù)作用，逐步產(chǎn)生剪切破壞，變?yōu)棰箢悩丁?/p>

（2）采用“7#樁注漿補強+坡頂增設(shè)4根抗滑樁”加固方案，樁體抗彎強度較原設(shè)計方案提升45%；隧道入口處坡體整體穩(wěn)定性系數(shù)較原設(shè)計方案提高36%，加固效果顯著，值得推廣應用。