摘要：為了有效治理山區(qū)斜坡路基邊坡穩(wěn)定性問題，文章以重慶梁平至四川開江高速公路某坡度較大的邊坡為研究對象，結(jié)合實地勘察數(shù)據(jù)，確定采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁進(jìn)行加固治理，闡述了預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁施工技術(shù)要點，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證了預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固治理的效果。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁可以提高斜坡地基邊坡的穩(wěn)定性，加固效果明顯，有效保障了山區(qū)公路邊坡安全性。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；高速公路；斜坡路基；邊坡加固；錨索抗滑樁

中圖分類號：U416.1+4A260863

0 引言

基于交通強國戰(zhàn)略的背景，我國一直致力于推行交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，西南地區(qū)也大力推進(jìn)新一輪的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)［1］。由于山區(qū)地形地貌均較為復(fù)雜，道路沿線常會存在高陡邊坡，因此經(jīng)常會采用斜坡地基上的高填路堤［2］。在車輛荷載、降雨等長期作用下，邊坡容易失穩(wěn)導(dǎo)致局部溜塌，威脅道路的行車安全。因此，對容易失穩(wěn)的斜坡路基邊坡進(jìn)行有效的加固治理是十分必要的?？够瑯蹲鳛橐环N常用的邊坡加固方式，可以使加固地層的抗力得到有效發(fā)揮。與普通抗滑樁相比，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的受力結(jié)構(gòu)更加合理，可取得更好的支護(hù)與加固效果［3］?；诖吮尘?，本文對預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在斜坡路基邊坡加固治理中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，以期最大限度地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的加固能力，達(dá)到經(jīng)濟合理的目的。

1 工程案例

重慶梁平至四川開江高速公路（重慶段）LKTJ2標(biāo)段K19+791.614～K45+155.810，全長為25.36 km。路基寬度為26 m（分離式路基13 m），行車速度為100 km/h，設(shè)計雙向四車道。本標(biāo)段路線整體走向為南北向?？傮w地勢起伏較大，地形地貌極其復(fù)雜。該工程路段在修建過程中，路基大部分填筑在山地、斜坡之上，斜坡地基高填路堤是該公路路基的主要結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。填筑在斜坡地形上的路基，由于左右兩側(cè)填筑高度不同，在水分的影響下兩側(cè)還會出現(xiàn)沉降差，受水分影響大的一側(cè)更容易產(chǎn)生開裂甚至滑塌。

2 加固治理方案

近年來，邊坡失穩(wěn)加固施工成功案例較多，在方案的選擇原則上，遵循安全可靠且經(jīng)濟的方法，盡可能一次性地根治隱患?？够瑯蹲鳛橐环N有效的邊坡支擋構(gòu)件，能夠根據(jù)工程實際情況選擇樁位，為其應(yīng)用帶來了寬廣的發(fā)展空間。按照結(jié)構(gòu)形式，抗滑樁可分為單排抗滑樁、型鋼架樁和預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁等。目前，抗滑樁已在山區(qū)斜坡路基邊坡加固中得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)場重點對該項目沿線的斜坡路基邊坡進(jìn)行實地勘察，并以勘察報告為基礎(chǔ)展開分析。路基邊坡地質(zhì)軟弱層多、構(gòu)造復(fù)雜，地下水主要為松散巖類空隙水［4］。地層組成主要是粉質(zhì)黏土、泥質(zhì)砂巖，并少量夾帶煤渣、卵石和磚塊等，如表1所示。該類地層具有干燥后堅硬，在旱季自穩(wěn)性好的優(yōu)點。但在突發(fā)性暴雨侵襲作用下，該地層遇水軟化崩解，抗剪能力不強，結(jié)構(gòu)承載力快速降低，極易產(chǎn)生構(gòu)造面的坍塌滑動變形，不利于邊坡穩(wěn)定。在邊坡出現(xiàn)了失穩(wěn)的安全隱患時，如不對其進(jìn)行加固處理，極易發(fā)生邊坡滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。

結(jié)合該工程實際地形條件，單一的抗滑樁加固邊坡能力有限，為實現(xiàn)有效承受邊坡上部邊坡的推力，并抵消邊坡的下推力，擬采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固方式，實現(xiàn)維護(hù)邊坡穩(wěn)定可靠的目標(biāo)［5］。與普通抗滑樁相比，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的樁身彎矩較大、剪力大，受力結(jié)構(gòu)更加合理。另外，預(yù)應(yīng)力錨索使其力學(xué)模式接近簡支梁等超靜定結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

在實地勘察過后，選取某坡度較大的邊坡為研究對象，對其進(jìn)行加固治理。在該高填方路堤邊坡加固方案中，沿著路線方向放置16根單排抗滑樁，樁長按11 m設(shè)計，兩個樁之間的距離為6.0 m，樁身和護(hù)壁都采用C30混凝土。設(shè)計3排錨桿，錨桿長度取24 m，錨固段長12 m，每排錨桿間距取3.0 m，施加預(yù)應(yīng)力。錨索與水平面夾角取30°，錨索主筋由4根直徑為15.2 mm的鋼絞線構(gòu)成?？够瑯逗湾^索的力學(xué)參數(shù)如表2所示。

3 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁施工

3.1 抗滑樁施工

3.1.1 測量放樣

對邊坡做修整工作，平整挖孔作業(yè)平臺。在開挖之前，根據(jù)設(shè)計圖對抗滑樁施工開展測量放樣。在測量方面工作全部完成之后，做好樁位和護(hù)樁標(biāo)記。

3.1.2 樁孔施工

（1）樁孔開挖。開挖前，安排好開挖邊坡截水排水溝、臨時排水通道和防滲工作，嚴(yán)禁雨期施工［6］。開挖井口部分時，孔頂設(shè)置鎖口盤，樁井開挖2 m后進(jìn)行施工鎖口。挖孔時，采用風(fēng)鎬配合人工開挖，先兩邊、再中間，防止邊坡穩(wěn)定性遭到破壞。在挖孔過程中，經(jīng)常檢查樁孔截面尺寸，不得有欠挖。當(dāng)開挖出碴時，采用人工裝碴，并用人工小斗車運輸。如遇挖孔發(fā)生滲水情況，應(yīng)及時支護(hù)孔壁，并集中排除滲水。若地下水豐富，先采用井點法降低地下水位，再使用槽鋼和工字鋼做臨時支撐，確保開挖施工的安全性。

（2）樁孔護(hù)壁。為了提升樁坑內(nèi)壁的穩(wěn)定性，當(dāng)樁身每挖掘0.5～0.8 m深時，立即實施該段混凝土護(hù)壁。護(hù)壁貼緊圍巖，使用鋼模板，混凝土強度等級為C30。每節(jié)護(hù)壁1 m高，護(hù)壁水平向鋼筋用4根鋼筋相互搭接后焊接牢固，兩節(jié)護(hù)壁間豎向鋼筋搭接長度控制在420 mm左右。

（3）終孔檢查。樁孔開挖至設(shè)計標(biāo)高后，需要對孔底巖土實際情況進(jìn)行檢查，如果滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，鑿除護(hù)壁突出部分，并及時清理孔底雜物，保證鋼筋籠安放平穩(wěn)。

3.1.3 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠采取加工廠集中制作的方式，指派相關(guān)的監(jiān)督人員監(jiān)督制作過程［7］。首先，明確鋼筋籠的制作材料，確保制作材料質(zhì)量過關(guān)。在制作鋼筋籠過程中，要嚴(yán)格按照鋼筋籠規(guī)范制作。主筋接頭采用焊接，接頭數(shù)目、搭接距離與規(guī)范值嚴(yán)格相符。接頭數(shù)目與總受力鋼筋面積之間的比例lt;50%，相鄰主筋的接頭位置應(yīng)錯開35D?？v向主筋位于抗滑樁樁頂以下的2 m內(nèi)，不必設(shè)置接頭。鋼筋籠內(nèi)部設(shè)置“＋”支撐加固，水平向力筋與縱向筋點焊處理，避免鋼筋籠后期出現(xiàn)變形和扭轉(zhuǎn)［8］。鋼筋綁扎前，在孔底鋪10 cm厚的混凝土。在箍筋和主筋之間，用22#鐵絲綁扎結(jié)實，依據(jù)現(xiàn)實需求適當(dāng)進(jìn)行點焊處理。在鋼筋與模板間設(shè)置保護(hù)層墊塊，墊塊應(yīng)與鋼筋扎緊。安裝前，要確定好澆筑混凝土的導(dǎo)管位置，并且鋼筋籠安裝高度與設(shè)計位置高度相符。在樁孔的挖掘工作順利完成后，開始吊裝制作好的鋼筋籠，吊放下孔需就位精準(zhǔn)立直，位移偏差符合規(guī)范及設(shè)計要求，嚴(yán)格防止鋼筋籠破壞孔樁的內(nèi)壁。

3.1.4 澆筑混凝土

驗收合格后，方可進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土澆筑作業(yè)前，做好混凝土的配合比、攪拌、制作、運輸工作。本工程澆筑采用C30混凝土，澆筑作業(yè)時，應(yīng)保持混凝土有足夠的流動性，使用串筒開展分層澆筑作業(yè)。為充分避免粗骨料與水泥砂漿之間產(chǎn)生離析，串筒端部與澆筑面之間留2 m間距。振搗作業(yè)時，連續(xù)澆筑0.5～0.7 m時，采用插入式振搗器，強化振搗效果。澆筑混凝土完成后，在8 h之內(nèi)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，并維持7 d左右；28 d后采用低應(yīng)變動測法檢測樁身完整性，質(zhì)量合格后再進(jìn)行冠梁、樁間板及附屬施工。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工

3.2.1 錨孔施工

鉆孔前，應(yīng)檢查孔口及周邊土地是否穩(wěn)定。錨孔孔位按設(shè)計要求準(zhǔn)確定位在坡面上，孔位驗收后方可鉆孔。由于本工程區(qū)域內(nèi)巖土質(zhì)松散、破碎，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)成孔，并要求無水干鉆，禁止水鉆，保證錨索與邊坡粘結(jié)性能。鉆頭直徑要略大于孔徑，鉆孔深度大于設(shè)計深度0.5 m。在鉆進(jìn)過程中，鉆孔速度根據(jù)鉆機性能和錨固地層的實際情況調(diào)整，鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后空鉆出土，采用高壓空氣沖出孔內(nèi)粉塵和積水。

3.2.2 錨索施工

本工程錨索采用15.24 mm鋼絞線編索，錨索結(jié)構(gòu)組成包括錨端鎖定段、錨固段、張拉段，其斜托和封頭均采用C30混凝土現(xiàn)澆。錨索長度長于設(shè)計長度1.5 m，錨固段間隔為0.5 m，張拉段間隔為1.5 m。在錨索中置25 mm塑料注漿管，外置22 mm二次注漿鍍鋅鋼管。鋼絞線采用無齒鋸切割，嚴(yán)禁用電弧燒斷或者氣焊切割。錨索鋼絞線需除銹使用，自由段采用環(huán)氧樹脂涂膜層、涂油和塑膠保護(hù)層包裹，形成多層防腐效果。錨索制作完成后，采用人工抬運至施工現(xiàn)場。錨索安裝采用人工方式，將裝好注漿管的錨索一并插入孔底。

3.2.3 錨索注漿

采用注漿機分兩次注漿，第一次采用M35水泥砂漿，注漿壓力≥0.7 MPa，注漿管和孔底的距離為100 mm。為確保一次注漿成型，禁止注漿期間，上拔注漿管。注漿強度達(dá)5 MPa后穩(wěn)定2 h，再開展二次注漿工作，二次注漿壓力控制在3 MPa，使用M35純水泥漿。

3.2.4 張拉和鎖定

當(dāng)錨固體混凝土達(dá)到設(shè)計強度的80%后，開始錨索張拉。為克服地層徐變導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失，錨索張拉需要分兩次進(jìn)行。第1次張拉分五級，依次為設(shè)計預(yù)應(yīng)力的25%、50%、75%、100%、110%。最后一次也稱為超張拉，穩(wěn)拉30 min后鎖錨。鎖定48 h后，開始第2次補償張拉，張拉至設(shè)計荷載的0.9倍，驗收合格后，切除多余鋼絞線，并對錨索、錨具做好除銹防腐處理，最后用C30混凝土封錨。

4 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁效果分析

4.1 現(xiàn)場測試方案

為了驗證該邊坡加固治理效果，在預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁邊坡上部和下部分別埋設(shè)全向位移計，采集測量數(shù)據(jù)，監(jiān)測抗滑樁深層次位移情況。共布置6個監(jiān)測點，分別距離坡頂0.4 m、1.4 m、2.4 m、3.4 m、4.4 m、5.4 m，監(jiān)測周期為3個月。在邊坡監(jiān)測過程中，如遇預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁變形速率突然增大，應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測次數(shù)，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。通過監(jiān)測點采集邊坡變形數(shù)據(jù)，如表3所示。

4.2 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

根據(jù)表3數(shù)據(jù)繪制位移曲線，如圖3和圖4所示。

由圖3和圖4可知，監(jiān)測點1～6豎向位移變化趨勢基本相同，總體變形量不大，豎向位移最大值為1.032 mm，累計值為16.333 mm，邊坡豎向位移基本穩(wěn)定，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁有效控制了邊坡的變形。監(jiān)測點1～6水平位移變化隨著時間的推移逐漸穩(wěn)定。其中，邊坡頂部的測點1～3在監(jiān)測初期位移變化較大，主要集中在前兩個月，但到了第三個月也趨于穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡中部和底部測點4～6水平位移變化趨勢始終基本一致，處于穩(wěn)定狀態(tài)。水平位移最大值為1.518 mm，累計值為17.083 mm。結(jié)合監(jiān)測結(jié)果和位移曲線圖，該邊坡豎向位移和水平位移均較小，由此認(rèn)為，穩(wěn)定性明顯提高。

5 結(jié)語

斜坡路基邊坡是山區(qū)高速公路路基采用的主要結(jié)構(gòu)型式，其穩(wěn)定性評價及有效治理在山區(qū)公路工程項目中發(fā)揮著重要作用。本文結(jié)合重慶梁平至四川開江高速公路某邊坡實例，對斜坡路基邊坡穩(wěn)定性和治理方案進(jìn)行分析。實踐證明，在斜坡路基邊坡合理設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索防滑樁，可以大大提高邊坡穩(wěn)定性，降低坍塌、滑坡等事故的發(fā)生概率，對整個項目的建設(shè)及后期運營具有重要意義。

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收稿日期：2023-10-16

作者簡介：李 威（1988—），工程師，研究方向：工程地質(zhì)、巖土工程。