張世華，陳孝雄，祝 斌

（1. 浙江浙文工程檢測技術(shù)有限公司，浙江 溫州 325011；2. 浙江創(chuàng)新工程檢測有限公司，浙江 杭州 310021；3. 杭州市勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引 言

根據(jù)中國交通運(yùn)輸部披露的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，我國高速公路通車?yán)锍踢_(dá)1.61×105km，居世界第一。隨著我國高速公路網(wǎng)的逐漸擴(kuò)大、完善，越來越多的高速公路穿山越嶺、跨越河流，形成了各式各樣的路堤邊坡、路塹邊坡。高速公路邊坡的穩(wěn)定直接關(guān)系到公路的安全，因此近些年很多技術(shù)人員對高速公路邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了深入的研究，例如張菊連等[1]在初期勘察階段及少量室內(nèi)和現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上提出了一種快速、準(zhǔn)確地對高速公路邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評價的方法；趙瑜等[2]采用基于強(qiáng)度折減法和FLAC 3D中的樁結(jié)構(gòu)單元對不同開挖深度及抗滑樁支護(hù)后開挖到設(shè)計路基時的安全系數(shù)進(jìn)行了計算；張勇慧等[3]根據(jù)公路巖質(zhì)邊坡的特點(diǎn)運(yùn)用層次分析法確定了評價指標(biāo)的權(quán)重矩陣并采用模糊綜合評判方法建立了公路巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分級模型。

近些年來也有很多高速公路邊坡因穩(wěn)定性不足采用了加固處理方式，如羅根傳等[4]為了分析改擴(kuò)建工程中使用抗滑樁對邊坡加固治理時的支護(hù)穩(wěn)定性，采用FLAC 3D軟件對某改擴(kuò)建邊坡利用抗滑樁加固效果進(jìn)行數(shù)值模擬；褚夫蛟等[5]根據(jù)路基實際情況建模計算，揭示出在復(fù)工路基植入土工格柵進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)在限制橫向位移方面有一定的效果，但對于限制豎向沉降作用不大；李國維等[6]采用玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP）錨桿對風(fēng)化較嚴(yán)重的巖坡或類土質(zhì)坡進(jìn)行加固并通過現(xiàn)場觀測應(yīng)力、坡面變形和坡體整體位移驗證GFRP錨桿作為永久性加固結(jié)構(gòu)的可靠性。

目前針對已運(yùn)營多年的軟土地區(qū)高速公路邊坡因穩(wěn)定性不足導(dǎo)致路面開裂、坡面滑移的快速處理措施及其效果的研究較少[7]。寧波某運(yùn)營多年的沿海高速公路路堤邊坡因路面存在開裂、沉降而采用高壓旋噴樁進(jìn)行處理，本文針對該路堤邊坡處理后的效果進(jìn)行研究，以期能為類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 高壓旋噴樁施工情況

寧波某運(yùn)營多年的沿海高速公路竣工后于2013年10月9日K0+820～K0+900段首次出現(xiàn)裂縫，在 11月 25日 K0+690～K0+750段發(fā)現(xiàn)新裂縫，12月初，K0+620～K0+670段再次發(fā)現(xiàn)新裂縫，裂縫縱橫向后續(xù)仍在發(fā)展。

經(jīng)研究，擬在K0+790～K0+960段擋墻基底采用高壓旋噴樁進(jìn)行處理，處治橫斷面圖詳見圖 1。高壓旋噴樁自2014年7月16日開始施工，采用間隔跳打的方式進(jìn)行施工，至9月10日已完成處治期內(nèi)所有高壓旋噴樁的施工，共166根。根據(jù)處治期的監(jiān)測成果，從9月14日起對部分沉降、位移未收斂的斷面共補(bǔ)打 20根高壓旋噴樁。補(bǔ)樁區(qū)域在K0+805～K0+845及K0+905附近。

圖1 路基高壓旋噴樁處治橫斷面圖Fig. 1 Cross section of high pressure rotary jet grouting piles treatment in roadbed

該工程高壓旋噴樁設(shè)計樁徑為1 000 mm，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，每延米水泥用量約為470 kg。

1.2 地質(zhì)條件

地基土由淺到深主要為：①層雜填土（Qml）、②層粉質(zhì)黏土（Q43l+h）、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q42m）、⑤1層粉質(zhì)黏土混角礫（Q32al+l）、⑤2層角礫（Q32al+l）、⑩1強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r（J3）、⑩2中風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r（J3），見圖2。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面圖Fig. 2 Typical engineering geology section

1.3 天氣情況

旋噴樁加固施工階段施工區(qū)域的降雨情況為：7月24日—7月28日：陣雨及雷雨；7月31日—8月3日：大雨及陣雨；8月12日—8月19日：連續(xù)大雨、中雨及陣雨，導(dǎo)致K0+835～K0+885處第四車道積水較深，約4 cm左右；8月24日—8月29日：連續(xù)中雨、陣雨及雷雨，其中8月29日下午大暴雨，導(dǎo)致斷面K0+895護(hù)欄處有積水約2 cm深。

1.4 監(jiān)測情況

監(jiān)測項目包括：反壓體水泥路面兩側(cè)（觀測點(diǎn)D、E）、裂縫兩側(cè)（觀測點(diǎn)A）、擋土墻墻頂（觀測點(diǎn)C）、邊坡坡頂（觀測點(diǎn)B）沉降、水平位移，具體監(jiān)測點(diǎn)布置詳見圖3。

圖3 監(jiān)測點(diǎn)布置斷面圖Fig. 3 Layout section of monitoring points

2 監(jiān)測情況

2.1 裂縫監(jiān)測情況

自2014年7月16日現(xiàn)場旋噴樁施工開始，7月16日—8月24日之間陸續(xù)在K0+835、K0+805、K0+820、K0+870、K0+915、K0+940、K0+925、K0+885、K0+910等斷面出現(xiàn)由原裂縫縱向發(fā)展形成的新裂縫，主要集中在第一車道，同時隨著施工、降雨、過車等外因影響，新生成的裂縫不斷擴(kuò)展、延伸。裂縫分布示意圖詳見圖4。

圖4 裂縫分布示意圖Fig. 4 Fracture distribution diagram

（1）L1裂縫及其附近監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)變化情況

附近旋噴樁施工情況：7月15日在K0+843及K0+835位置各打入1根高壓旋噴樁，7月27日在K0+835斷面附近4 m范圍內(nèi)施打了3根高壓旋噴樁，7月26日—7月28日在K0+825斷面附近4 m范圍內(nèi)施打了3根高壓旋噴樁，8月12日—8月13日在K0+815斷面附近4 m范圍內(nèi)施打了4根高壓旋噴樁。

裂縫發(fā)展情況見圖5。7月20日在K0+840斷面被發(fā)現(xiàn)，縫寬約2 mm，隨后開始向K0+820斷面擴(kuò)展延伸，截至8月18日在K0+820斷面處裂縫寬度已達(dá)15 mm，隨后被油氈覆蓋。

圖5 L1裂縫發(fā)展情況Fig. 5 L1 fracture development

（2）L2裂縫及其附近監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)變化情況

附近旋噴樁施工情況：7月27日在K0+835斷面附近4 m范圍內(nèi)施打了3根高壓旋噴樁，8月5日—8月10日在K0+835斷面4 m范圍內(nèi)施打了3根高壓旋噴樁。

裂縫發(fā)展情況見圖6。7月17日在K0+835斷面處被發(fā)現(xiàn)，縫寬約10 mm；7月27日前該裂縫變化較小，7月27日—8月5日該裂縫變化較大；8月5日該裂縫最寬處已達(dá)17 mm；8月5日—8月15日該裂縫變化十分巨大；截至8月15日該裂縫寬度已達(dá)31 mm；8月15日—8月24日L2裂縫有延伸的趨勢；8月25日后L2裂縫基本無變化；9月12日后該裂縫被混凝土覆蓋。

圖6 L2裂縫發(fā)展情況Fig. 6 L2 fracture development

2.2 典型斷面沉降觀測情況

K0+815、K0+825和K0+835的斷面累計沉降、沉降速率分別見圖7～9。

圖7 K0+815斷面累計沉降、沉降速率觀測圖Fig. 7 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+815 section

圖8 K0+825斷面累計沉降、沉降速率觀測圖Fig. 8 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+825 section

圖9 K0+835斷面累計沉降、沉降速率觀測圖Fig. 9 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+835 section

從圖7～9監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出：

（1）高壓旋噴樁施打前各監(jiān)測點(diǎn)累計沉降值較小。

（2）當(dāng)大量施打高壓旋噴樁時，高壓旋噴產(chǎn)生的壓力遠(yuǎn)大于土體的自重應(yīng)力，導(dǎo)致反壓體水泥路面迅速隆起，擋墻也略有隆起；受旋噴樁施工擾動影響坡頂、路肩等沉降量迅速增大（速率也較大）。

（3）旋噴樁補(bǔ)打期間，反壓體水泥路面隆起較之前減小。

（4）旋噴樁施工完成后，隨著高壓旋噴漿液的硬化，樁體強(qiáng)度的形成，沉降的變化逐漸趨于穩(wěn)定，速率亦較小。

2.3 典型斷面水平位移觀測情況

K0+815、K0+825和K0+835的斷面累計水平位移、位移速率分別見圖10～12。

圖10 K0+815斷面累計水平位移、位移速率觀測圖Fig. 10 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+815 section

圖11 K0+825斷面累計水平位移、位移速率觀測圖Fig. 11 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+825 section

圖12 K0+835斷面累計水平位移、位移速率觀測圖Fig. 12 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+835 section

從圖10～12監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出：

（1）在旋噴樁施打期間反壓體的水平位移逐漸增大，而其余測點(diǎn)變化不明顯。

（2）旋噴樁補(bǔ)打期間，各監(jiān)測點(diǎn)的位移變化逐漸減少（速率值在很小的范圍波動），位移得到有效的控制。

（3）旋噴樁施工完成后，各監(jiān)測點(diǎn)位移變化速率在更小的范圍波動，基本穩(wěn)定。

3 討 論

（1）從路面裂縫發(fā)展情況可以得出：

a）前期路基邊坡存在潛在滑動面，旋噴樁施打擾動周邊土體，降低土體的強(qiáng)度，同時降雨滲入裂縫，增加土體下滑力[9]，降低土體抗滑力，促使路基邊坡向下、向外變形，導(dǎo)致裂縫發(fā)展。

b）經(jīng)裂縫發(fā)展、旋噴樁施工、降雨的綜合分析可以看出，裂縫的擴(kuò)展與旋噴樁施工、降雨時間段吻合，可以判斷裂縫擴(kuò)展受二者影響顯著。

（2）從累計沉降及速率時程曲線對比可以得出：

a）旋噴樁施工前雖累積值不大，但有逐漸發(fā)展趨勢。

b）旋噴樁施工擾動周邊土體導(dǎo)致各監(jiān)測點(diǎn)沉降均出現(xiàn)迅速增大的情況。

c）旋噴樁強(qiáng)度增長需要較長的時間，2個月內(nèi)旋噴樁強(qiáng)度增長有限。

d）各監(jiān)測斷面的反壓體水泥路面隆起量均隨著旋噴樁施工呈“鋸齒狀”增大，其主因是旋噴樁施工期間注漿壓力擴(kuò)散導(dǎo)致其迅速隆起，周圍土體孔隙水壓力增大，隨著孔隙水壓力消散，土體發(fā)生固結(jié)沉降[10]，待下一根旋噴樁施工時又會重復(fù)該過程，因此其隆起量總體呈現(xiàn)出“鋸齒狀”遞增的現(xiàn)象。

（3）從累計水平位移、速率時程曲線對比可以得出：

a）旋噴樁施工前監(jiān)測斷面上各測點(diǎn)的水平位移有逐漸發(fā)展趨勢。

b）旋噴樁施打期間各監(jiān)測點(diǎn)位移累計值及速率變化均十分顯著，主要受旋噴樁施工擾動[11]影響所致。

c）旋噴樁補(bǔ)打期間，各監(jiān)測點(diǎn)的位移變化得到有效控制，表明隨著樁體強(qiáng)度的增長，有效阻止了路基向外側(cè)變形。

d）旋噴樁施工完成后，各監(jiān)測點(diǎn)位移變化速率在更小的范圍波動，基本穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

（1）經(jīng)擋墻底部旋噴樁處治后，隨著樁體強(qiáng)度增長，路基沉降、位移得到有效控制，較處治前穩(wěn)定性明顯提高。

（2）經(jīng)工況、降雨情況、裂縫以及監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析可以確定，裂縫及監(jiān)測數(shù)據(jù)（沉降及位移）受施工及降雨影響顯著。

（3）旋噴樁施工完成后，各監(jiān)測點(diǎn)位移變化速率在更小的范圍波動，基本趨于穩(wěn)定。

高壓旋噴樁施工后隨著樁體強(qiáng)度發(fā)揮可有效控制邊坡位移、提高穩(wěn)定性，但施工時擾動較大，類似邊坡穩(wěn)定加固時需要進(jìn)行有效控制。