樊 志 紅

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024； 2.山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062)

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談微型樁在邊坡病害處置中的應(yīng)用

樊 志 紅1,2

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024； 2.山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062)

通過評(píng)價(jià)某高速公路邊坡的穩(wěn)定性，分析了該邊坡存在的潛在危害性，并結(jié)合其地質(zhì)、交通、施工等條件，提出了微型群樁聯(lián)合護(hù)面墻的處理方法，達(dá)到了防護(hù)和美化坡面的效果。

邊坡，微型樁，路基，穩(wěn)定性

近年來我國公路建設(shè)飛速發(fā)展，公路修建等級(jí)的提高，出現(xiàn)了大量的高填路堤和深挖路塹，路基邊坡綜合防護(hù)系統(tǒng)研究日漸引起公路部門的重視。路基邊坡作為公路重要組成部分，在使用過程中，受到眾多因素的影響，容易發(fā)生破碎、坍塌甚至滑坡等病害，在日常養(yǎng)護(hù)維修中處置病害的方法眾多，本文將結(jié)合工程實(shí)例，淺談微型樁在邊坡病害處置中的應(yīng)用方法及其優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

項(xiàng)目位于山西省某高速公路，該地區(qū)地形復(fù)雜，黃土丘陵溝壑縱橫，地下水對(duì)路基影響不大。項(xiàng)目所處區(qū)域?qū)儆跍貛Ц珊怠敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，年降水量一般為400 mm～500 mm，年平均溫度10 ℃左右，極端最高氣溫39.9 ℃，極端最低氣溫-27.4 ℃，無霜期150 d～160 d。地表層多為Q3黃土覆蓋，厚度約為10 m，具Ⅱ級(jí)非自重濕陷。該段地層主要由Q3,Q2黃土構(gòu)成，Q2黃土厚度10 m～30 m，總體評(píng)價(jià)穩(wěn)定性較好。

該高速公路按全封閉雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建成，采用山嶺區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80 km/h，橋梁汽車荷載為公路—Ⅰ型，路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ—100，全線采用瀝青混凝土路面，設(shè)計(jì)年限15年，于2005年建成通車。

此次擬進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)的坡體位于該高速公路K70+460～K70+538段(78 m)，目前該段挖方路基邊坡外側(cè)自然地面線較陡，坡率為1∶0.4～1∶0.8，坡體高為18 m～19 m，陡坡下有居民區(qū)分布。按高速公路原設(shè)計(jì)，外側(cè)邊坡距離居民區(qū)較遠(yuǎn)，但隨著近年來居民區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，周邊村民自建房逐漸向高速公路路基范圍靠近，部分區(qū)域甚至侵入路基地界范圍，將原自然坡體人為開挖成陡坡，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性造成很大影響，存在較大安全隱患。

2 邊坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

根據(jù)野外工程地質(zhì)調(diào)查，對(duì)該邊坡的穩(wěn)定性定性分析評(píng)價(jià)如下：

1)通過對(duì)該段邊坡的現(xiàn)場(chǎng)踏勘，該處邊坡目前已多處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；

2)K70+460～K70+538段(78 m)，挖方路基邊坡外側(cè)自然地面線較陡，坡率為1∶0.4～1∶0.8，坡體高為18 m～19 m，陡坡下有居民區(qū)分布，該段邊坡目前緊鄰居民區(qū)，且未設(shè)置任何防護(hù)設(shè)施，長期遭受人為擾動(dòng)，存在安全隱患；

3)該段為挖方路基，綜合排水均依靠兩側(cè)邊溝發(fā)揮作用，目前邊溝使用質(zhì)量和防滲功能均在逐漸減退。隨著時(shí)間的增長，若遇長時(shí)間降雨，地表水得不到及時(shí)排泄，會(huì)通過邊溝下滲坡體，致使土壤含水量飽和，存在發(fā)生滑塌的可能性；

4)坡面風(fēng)化程度逐漸加重，降雨后其吸水量加大，由于目前邊坡沒有任何防護(hù)措施，邊坡穩(wěn)定性會(huì)逐漸降低。

綜上所述，目前該段邊坡尚未出現(xiàn)發(fā)生大面積滑塌的跡象，但仍存在諸多潛在安全隱患，其中K70+460～K70+538段坡體，該段為陡坡體且未設(shè)置任何防護(hù)設(shè)施，目前緊鄰居民區(qū)，存在滑塌的可能性，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

3 潛在危害

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，雖然目前邊坡尚未出現(xiàn)大面積滑塌的跡象，但是仍存在以下潛在隱患：

1)由于房屋距離邊坡過近，難免繼續(xù)遭受人為因素的擾動(dòng)；

2)該段為挖方路基，綜合排水均依靠兩側(cè)邊溝發(fā)揮作用，目前邊溝使用質(zhì)量和防滲功能均在逐漸減退。隨著時(shí)間的增長，若遇長時(shí)間降雨，地表水得不到及時(shí)排泄，會(huì)通過邊溝下滲坡體，致使土壤含水量飽和，發(fā)生滑塌；

3)坡面風(fēng)化程度逐漸加重，降雨后其吸水量加大，由于目前邊坡沒有任何防護(hù)措施，邊坡穩(wěn)定性降低，當(dāng)變形積累到一定程度時(shí)就會(huì)滑塌；

4)該路段位于直線，載重汽車行駛速度較快，流量大，通過路面上汽車荷載的反復(fù)作用造成的震動(dòng)與其他因素組合時(shí)，也會(huì)加速坡體發(fā)生滑塌。

4 項(xiàng)目建設(shè)條件分析

1)工程地質(zhì)條件。

該高速公路所處區(qū)域地層有新生界第四紀(jì)全新世(Q4)沖洪積物、上更新世(Q3)堆積物、上第三紀(jì)上新統(tǒng)(N2)沖洪堆積物及上古生界二疊系(P)、石炭系(C)煤系地層、下古生界奧陶系(O)、寒武系碳酸鹽系、太古界片麻巖、呂梁期花崗巖組成。

該項(xiàng)目區(qū)地形復(fù)雜，黃土丘陵溝壑縱橫。地表層多為Q3黃土覆蓋，厚度約10 m，具Ⅱ級(jí)非自重濕陷。該段地層主要由Q3，Q2黃土構(gòu)成，Q2黃土厚度10 m～30 m，總體評(píng)價(jià)穩(wěn)定性較好。

2)水文地質(zhì)條件。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，鉆探揭示的地下水類型為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水，屬潛水類型，由地表水、大氣降水共同補(bǔ)給，分布不連續(xù)。

3)交通運(yùn)輸條件。

該高速公路是G20青島到銀川國道主干線的重要組成部分，又是附近城市出口道路的主要路段，項(xiàng)目地交通方便，便于施工機(jī)械和設(shè)備材料的出入。

4)施工作業(yè)條件。

坡腳施工場(chǎng)地狹窄，施工運(yùn)輸條件困難，可施工護(hù)砌工程，坡頂施工需對(duì)高速公路進(jìn)行交通管制，阻斷右幅交通，并入左幅行駛。總體而言，坡頂處由于可以借用高速公路路面施工，場(chǎng)地開闊，便于機(jī)械作業(yè)及材料堆放，但對(duì)高速公路交通有一定影響，坡腳處距離房屋很近，場(chǎng)地狹窄，施工條件不利。

5)其他條件。

公用設(shè)施如電力、施工用水等也較為容易獲得，只需選取好恰當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)時(shí)機(jī)，避開雨季作業(yè)。

5 邊坡工程治理方案

經(jīng)過多方論證，最終治理方案確定為微型群樁結(jié)合護(hù)面墻的方法。

微型樁指樁徑小于400 mm，長細(xì)比大于30，由壓力灌注水泥砂漿或細(xì)石混凝土與加筋材組成的灌注樁，依據(jù)其受力需求加筋材可以選擇鋼筋、鋼棒、鋼管或型鋼等。其主要特點(diǎn)是：施工便利、單樁耗材少；樁孔孔徑小，施工振動(dòng)小，對(duì)原邊坡的影響較??；

可達(dá)深度理想，能穿透各種障礙物，可以適應(yīng)各種地質(zhì)條件；可承受受拉和受壓的軸向應(yīng)力，也可承受彎曲應(yīng)力，而位移很小。

由于微型樁具有以上優(yōu)點(diǎn)，近年來在邊坡的支護(hù)工程中與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，對(duì)控制邊坡位移變形，增強(qiáng)邊坡的安全性穩(wěn)定性方面起到突出作用，在眾多工程項(xiàng)目中有成功的應(yīng)用。

該方案是在路基外側(cè)坡頂處打入2排～3排(根據(jù)地形調(diào)整)直徑為300 mm的鋼軌微型樁，其縱向間距為2.5 m，橫向間距1.5 m～2.5 m，微型樁在平面上呈梅花型布置。微型樁樁長h以村莊地平面為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，要求樁端嵌入村莊地平面以下6 m，樁體加筋材主體為P43舊鋼軌，軌頂埋入地表以下2 m。坡腳處砌筑2 m高漿砌片石護(hù)面墻，護(hù)面墻以上部分坡面挖坑植營養(yǎng)缽灌木。

方案示意圖如圖1所示。

治理方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析:

優(yōu)點(diǎn)：1)利用廢舊鋼軌制作微型樁，廢物利用節(jié)能環(huán)保，節(jié)省造價(jià)；2)微型樁施工便利、單樁耗材少，樁孔孔徑小，施工振動(dòng)小，對(duì)原邊坡的影響較??；3)微型樁梅花型布置形成群樁體系再結(jié)合適當(dāng)?shù)钠旅娣雷o(hù)可以起到非常突出的加固效果；4)坡腳設(shè)置護(hù)面墻與擋土墻相比較開挖量小，施工周期短，對(duì)周圍居民生活影響較?。?)護(hù)面墻結(jié)合坡面植灌木綠化，既能防止人為擾動(dòng)坡體穩(wěn)定又比較美觀。

缺點(diǎn)：1)微型樁鋼軌需要鉆孔打入地下，由于緊鄰居民區(qū)會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲污染；2)投資規(guī)模相對(duì)較大。

6 結(jié)語

通過以上工程案例的應(yīng)用分析，可以看出利用廢舊鋼軌微型樁群樁加固坡體，結(jié)合護(hù)面墻和植灌木綠化又可以起到防護(hù)和美化坡面的作用，加固效果突出，同時(shí)又經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

隨著我國公路建設(shè)的不斷發(fā)展，后期的養(yǎng)護(hù)及維修工程不斷增加，而邊坡作為道路重要組成部分，在設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)稍有疏忽，都極易誘發(fā)多種病害，因而對(duì)于邊坡的綜合防護(hù)設(shè)計(jì)及后期的養(yǎng)護(hù)維修，都應(yīng)引起足夠重視，同時(shí)也應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，采用更為先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)方法，以求達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的工程目標(biāo)。

[1] JTG D30—2015,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 楊世基.山區(qū)公路路基病害及防治[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] JTG F10—2006,公路路基施工規(guī)范[S].

On application of micropile in slope disease treatment

Fan Zhihong1,2

(1.TaiyuanCollegeofTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiApplicationTechnologyCollege,Taiyuan030062,China)

According to the stability of some expressway slope, the paper analyzes the hidden hazards of the slope, and points out the treatment for the micropiles with facing walls by combining with the geology, traffic and construction, so as to achieve the protection and slope beautifying.

slope, micropile, basement, stability

1009-6825(2017)11-0096-02

2017-02-08

樊志紅(1984- )，女，在職工程碩士，助教

TU473

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