丁海軍，歐蘇北，俞紅光

（浙江數(shù)智交院科技股份有限公司，杭州 310000）

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，公路建設(shè)面臨的地形、地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，高填深挖路基也越來越多，其穩(wěn)定性對(duì)公路的運(yùn)行安全有著很大的制約[1]。填方路基一般所處的環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，長期暴露于野外環(huán)境中，填土的密實(shí)與自然固結(jié)都需要較長的時(shí)間才能完成，且常年受上部荷載作用，因此，在施工過程中和工程完工之后發(fā)生的病害較多，且治理難度大、費(fèi)用高。對(duì)于填方邊坡病害的處置，目前主要有堆載反壓、削方減載、錨固加固、抗滑樁加固、截排水和注漿加固等[2]。

泡沫混凝土是采用物理方法將發(fā)泡劑水溶液與水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻和料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學(xué)作用硬化形成的一種帶有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)材料[3]。其憑借較低的導(dǎo)熱系數(shù)，最早被廣泛運(yùn)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，主要用于屋面的防水保溫隔熱和地面輻射供暖工程[4]。近年來，隨著土木工程的快速發(fā)展，泡沫輕質(zhì)混凝土因具有輕質(zhì)性、自立性、流動(dòng)性、施工便捷等特點(diǎn)，在路基拼寬、軟土路堤填筑、路堤病害處理、橋頭跳車治理等交通建設(shè)領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用[5-7]。

本文以某山區(qū)公路高填方路基滑坡處治為例，提出采用抗滑樁純支擋加固和基于泡沫混凝土減載的抗滑樁聯(lián)合加固方案，從安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)便捷等方面綜合比選，為今后類似的高填方路基設(shè)計(jì)或病害治理提供參考。

2 工程概況

貴州某公路高填方路基位于山間谷地，該處山體陡峻，為中低山山地河谷地貌，原始地表內(nèi)陡外緩，內(nèi)側(cè)地表坡度10°～15°，外側(cè)坡腳區(qū)域地形平坦，種有果樹等作物。該高填方路基中心填高約18 m，分兩級(jí)填筑，坡面采用框格骨架植草防護(hù)。路堤填筑完后，受連續(xù)降雨影響，外側(cè)填方邊坡產(chǎn)生滑移，坡面裂縫幾天內(nèi)迅速發(fā)展并基本貫通，坡面防護(hù)結(jié)構(gòu)、涵洞、坡腳水渠、地方道路、圍墻等均出現(xiàn)不同程度的變形、破壞。

根據(jù)地質(zhì)鉆孔（見圖1），該填方路基上覆約2～6 m 粉質(zhì)黏土（坡腳農(nóng)田區(qū)域土層較厚約5～6 m，靠近山體側(cè)覆土較薄，約2 m），下伏基巖為三疊系松子坎組泥灰?guī)r。整體來看，溝谷下游（即滑坡坡腳區(qū)域）土層厚，且由于其地形平坦、排水不暢，土體含水率較高，工程特性一般。在連續(xù)降雨影響下，溝谷上游雨水短期內(nèi)大量匯聚于此，土體強(qiáng)度降低，不足以承載上覆高填路基荷載，致路基失穩(wěn)，產(chǎn)生滑移病害。

圖1 典型鉆孔芯樣圖

3 加固方案

由于路基基本填筑完成，挖除現(xiàn)狀路基，重新對(duì)地基進(jìn)行加固，不僅影響項(xiàng)目進(jìn)度，其代價(jià)也較高。本次治理，對(duì)在坡腳設(shè)抗滑樁純支擋的方案與采用泡沫混凝土換填減載的方案進(jìn)行比選。根據(jù)治理費(fèi)用、施工便利及工期等因素?fù)駜?yōu)推薦。

目前，邊坡穩(wěn)定性定量分析方法中極限平衡法和有限單元法最為常用[8]。極限平衡法引入了一些簡化和假定，這雖使該方法的嚴(yán)密性受到損害，但對(duì)計(jì)算結(jié)果的精度影響并不大，且能給出物理意義明確的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)指標(biāo)以及可能的滑動(dòng)面，具有概念比較直觀、計(jì)算工作量小、計(jì)算精度滿足工程要求等優(yōu)點(diǎn)[9]。本工程路基邊坡穩(wěn)定性分析主要采用極限平衡法。首先，根據(jù)地勘資料進(jìn)行反演分析，獲得土體參數(shù)如表1所示。

表1 路基穩(wěn)定分析參數(shù)表

3.1 抗滑樁方案

該方案在填方坡腳設(shè)抗滑樁純支擋，加強(qiáng)滑體前緣阻滑力以提高路基穩(wěn)定性，樁位的設(shè)置應(yīng)使?jié)撛诨娌粡臉俄敿舫觥８鶕?jù)Slope 邊坡穩(wěn)定分析，本工程在抗滑樁縱向間距5 m，單樁抗剪承載力3 750 kN 下，路堤整體穩(wěn)定安全系數(shù)1.305（見圖2）。進(jìn)一步通過理正抗滑樁分析模塊計(jì)算該滑面對(duì)應(yīng)樁后滑體剩余下滑力為1 260 kN/m，樁前滑體抗力500 kN/m，確定采用1.5m×2.5m 的方樁支擋，樁長20 m，嵌固段10 m。

圖2 抗滑樁加固路堤整體穩(wěn)定安全系數(shù)

3.2 泡沫混凝土-抗滑樁聯(lián)合加固方案

從滑坡形態(tài)來看，后緣裂縫位于填方坡面，滑體主要位于右側(cè)填方邊坡。該區(qū)域覆土層較厚，地基較為薄弱。若能減少該區(qū)域的填土荷載，對(duì)提高路基整體穩(wěn)定性具有極大的作用。

泡沫混凝土因具有自立、輕質(zhì)等工程特性，一方面可降低放坡填筑高度，減少填土荷載；另一方面，其重度約路堤填料的1/3，可進(jìn)一步減輕填土荷載，而且泡沫混凝土的價(jià)格也相對(duì)較低?；诖耍竟こ烫岢隽嘶谂菽炷?抗滑樁的聯(lián)合加固方案，如圖3 所示。

圖3 泡沫混凝土-抗滑樁聯(lián)合加固方案設(shè)計(jì)圖

經(jīng)分析，該填方路基采用泡沫混凝土減載后整體穩(wěn)定安全系數(shù)提升顯著（達(dá)1.202），路基基本穩(wěn)定[10]?？紤]到路基下方房屋密集，在填方坡腳增設(shè)一排支護(hù)圓樁，進(jìn)一步提高路基穩(wěn)定系數(shù)，控制變形。

根據(jù)分析，圓樁單樁抗剪承載力1 500 kN 下，泡沫混凝土-抗滑樁聯(lián)合加固路堤的整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.304（見圖4）。此時(shí)樁后滑體剩余下滑力為350 kN/m（對(duì)比看出，減載后剩余下滑力顯著減小，由純支擋方案下的1 260 kN/m 減小至350 kN/m，大大降低了對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的要求），樁前滑體抗力90 kN/m，采用直徑1.5 m 的圓樁支擋即可。

圖4 泡沫混凝土-抗滑樁聯(lián)合加固路堤穩(wěn)定安全系數(shù)

4 方案比選

針對(duì)K70+405～K70+455 段填方滑坡病害，提出了在坡腳設(shè)抗滑樁純支擋的強(qiáng)加固方案和基于泡沫混凝土減載的抗滑樁聯(lián)合加固方案。

1）強(qiáng)加固方案：坡腳設(shè)1.5 m×2.5 m（沿滑坡推力方向長度為2.5 m）方樁支擋，抗滑樁縱向間距5 m，樁長20 m，嵌固段長10m，共設(shè)置抗滑樁11 根。

2）減載-支擋聯(lián)合加固方案：采用輕質(zhì)泡沫混凝土換填路基，泡沫混凝土填筑高度15 m。并在坡腳區(qū)域設(shè)直徑1.5 m 圓樁支擋，支護(hù)樁縱向間距5 m，樁長15 m，嵌固段長7 m，共設(shè)置支護(hù)樁11 根。

根據(jù)表2 方案對(duì)比分析，該填方路基采用輕質(zhì)泡沫混凝土換填后，滑體上方減載效應(yīng)顯著，坡腳可設(shè)圓樁支擋。其施工簡單、安全，且造價(jià)更具優(yōu)勢，推薦選用泡沫混凝土-抗滑樁聯(lián)合加固方案。

表2 方案比選一覽表

5 結(jié)語

本文以貴州某公路高填方路基滑坡治理為例，對(duì)采用抗滑樁純支擋加固和基于泡沫混凝土減載的抗滑樁聯(lián)合加固方案進(jìn)行分析、比選，結(jié)果表明：泡沫混凝土由于其輕質(zhì)、自立的工程特性，能大幅降低填方荷載；同時(shí)，由于其流動(dòng)性良好，泵送速度快、充實(shí)度高，施工較為便利，在地基承載力不足、路基穩(wěn)定性不足、用地受限路段具有廣闊的應(yīng)用前景，為今后類似的工程設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。