抗滑桩板墙在软基陡坡高路堤支挡中的应用

摘 要：不稳定的斜坡路堤是一种常见的山区公路断面形式。在进行设计时，主要采用各种类型重力式支挡结构物方案。但是重力式支挡结构物对地基强度有要求，在一些基地存在深厚软土的路段，在倾斜面填料和软土共同作用之下，结构的受力状况往往比较复杂，传统的支挡方案无法满足使用要求。贵州高速路堤地基形状复杂，一些路段按照传统施工方案陡坡高度达25m，超过了路堤自然承重极限，传统施工方案不能无法满足路堤承重要求，需要采用抗滑桩配合板墙的施工方案。本文通过贵州高速路施工几个典型工程实例，对抗滑桩墙在软基陡坡高路堤支挡中应用的可能性进行探讨，为贵州高速路建设中相似的路段情况提供参考。

关键词：抗滑桩板墙；软基陡坡高路堤；支挡

占全省国土总面积的61.9%，境内岩溶分布范围广泛，形态类型齐全，地域分布明显，一定程度上为高路公路的建设提出了新的要求。如何铺设软坡土基高路堤，本文的研究思路是通过对贵州松桃至铜仁高速公路桩板墙的应用和贵州道真至瓮安高速公路回头曲线下侧预应力锚索桩板墙的应用的对比研究分析抗滑桩板墙在软基陡坡高路堤支挡中的应用可能性和施工技术要点。通过学习两条高速公路抗滑桩板墙应用技巧，为其他高速公路建设解决相关问题提供相关实践依据。

1 贵州道真至瓮安高速公路回头曲线路段预应力锚索桩板墙的应用

1.1 工程概况

土层结果大致如下：

（1）路基填土。粉质粘土杂碎石，强度低、韧度低，密度居中，分布广泛，厚度为3m以上，施工时应该清理掉该土层。

（2）碎石土。凝灰岩碎块。亚环状棱角狀，颗粒直径为5～20mm，分布在场地大部分地段。

（3）全风化玄武岩。棱角状全风化，厚度大施工不能全部揭露，揭露厚度为5～14m，锚索桩基嵌入此层。

1.2 受力分析

施工路段路基形式为全填方整体式路基，自然边坡角度大，地基条件不良，常规放坡高度达到25m，对比地面平缓的软弱地带，在软基陡坡施工陆地的变形滑动同普通路段有很大区别。通过对施工地点地质条件的综合考虑，决定使用锚索预应力桩板墙施工方案。利用预应力锚桩较高的抗拉强度，预应力作用在桩悬臂段，降低了桩的内应力，改变了普通桩板墙悬臂受力状态，较小了桩的截面积，节省材料，使得高填方路堤实现了轻型化，降低了工程造价。

1.3 方案比选

考虑到传统重力挡墙方案在地基饱水且软弱的情况下达不到设计要求，同时当地石料缺乏，而采用了锚索预应力施工方案，并且通过挡土板传递给桩柱和锚索。

1.4 施工方案

左侧挡墙加高之后子外侧用桩进行加强。锚索预应力作用于桩悬臂，立面布置见下图：

外侧设置12根18到26m的锚索桩，桩后挂挡土板，挡土板预制在填土侧，桩悬臂段较高，锚索位于桩顶3m、6m、9m位置，锚索倾角20度，锚固段长10m。锚索钻孔直径130mm，采用高强度低松弛钢绞线，张拉至450kN锁定。

抗滑桩在悬臂端最长、软基埋深最大的位置抗滑桩作为基准。桩深小于临界值，刚性桩，边界条件视作自由端。桩身内力计算参数主要有：桩背侧最大弯矩36124kN/m。和桩顶距离18m，剪力最大为8017kN，距桩顶25m，桩顶位移115mm。在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》指导下进行配筋。挡土板进行配筋，两根桩之间挡土板下设片石基础，板不可悬空。在原地表面开挖排水盲沟，横向盲沟和纵向盲沟排水沟要相互连接。坡体排水需要在锚索孔上10cm预留二次灌浆孔，板后铺设透水土工布包裹的砂夹鹅卵石反滤层。

以上贵州道真至瓮安高速公路回头曲线路段预应力锚索桩板墙的应用，通过预应力锚桩，达到了设计强度避免坍塌的同时也节省了填方，为软土基填土高路堤建设的轻型化提供了新的可能。

2 贵州松桃至铜仁高速公路软基陡坡高路堤抗滑桩墙下支挡工程实例

贵州松桃至铜仁高速公路沿线地质形态复杂，层峦叠嶂，山脉绵延起伏，层状地貌构造明显，地面起伏大，相对高度在300m以上。根据研究报告等文件，贵州松桃至铜仁高速公路公路采用的主要技术标准见表1。

松桃至铜仁高速公路某施工合同段，坡积土层较发育，植被发达，地表汇流集中，地下水位高，

覆盖层施工。通过钻孔可知胁迫山体覆盖层为崩积、坡积，坡积占较大比例，含有薄层残积土，覆盖层厚度在4.0～7.5m之间。斜坡地带地表汇水量大，土质多为软塑状粘性土，强度一般很低同时具有很高的压缩性。天然含水量为42%，地基承载力为110kPa。覆盖层含有少量碎石，颗粒直径为20～50mm，主要成分为泥质粉砂岩和泥质灰岩。

岩层结构。项目区基岩露头和钻孔显露结果显示覆盖层下是紫红色夹灰绿色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，有轻微的钙质，还含有少量团块状、颗粒状石膏成分。岩层为垂直解理，层间缝隙发育，泥质夹层多。岩石受切割，形状构造较为复杂，有立方体、菱状体、块状、角砾状等。整个岩体结构不均匀，有整体性较好的块状结构，同时也有破碎的层状、碎块状构造等。

地下水情况。施工段地处山坡地表水集中地带，地下水位高0.5m，地层岩性为紫红色砂岩，极软，崩塌体在阳光、水的作用下很容易分解成砂质粘性土，形成的堆积层渗水系数高，横断面水流流速大，进一步软化地基土，典型断面见图2。

2.1 处理方案

施工路段地基形式为全填方整体式，自然边坡角度大，基底条件不良，常规自然放坡手段最大边坡高度为20m。在进行力学分析后可以知道，软基陡坡高路堤在快速填土时，超静孔隙水压力无法释放，地基土在静压力作用下压紧，同时产生侧压力，外侧坡脚将发生变形，出现推移、隆起等问题。同时陡坡路堤重力方向分离大于界面摩擦，容易发生填料沿界面滑移。两种变形原理和性质不同，但是单纯考虑一种情况是不够的，在通过综合考虑之后，可以得出抗滑动效果最好的面是一组组合线，上部为原天然地面，下部来自软弱土层内部圆弧滑动面，具体位置可参考图2。

目前条分法是工程界应用最广泛的一种计算土坡稳定性的方法。在同多种条分法对比之后，考虑到该路段滑坡推力方向明确，顾而采用传递系数法来计算剩余下滑力。在充分考虑到桩后填土和行车载荷之后，从坡上直至坡下逐块计算土体下滑力，最后得出最后一块土体的桩前下滑力，根据下滑力计算弯矩和剪力，再进行界面粘聚力和内摩擦系数取值进行折减。

稳定性分析结果为最后一块土体生育下滑力为836kN，下滑力同重力方向之间的夹角为23.47°。这组数据是桩墙背垂直且顶面为8m高填土时计算所得。滑坡推力图在充分考虑到覆盖层强度、土层地基、刚度等影响因素后，可以按照近似提梯形来进行计算。

方案选择。设计考虑到常规重力挡墙桩基抗剪性能不足的问题，采用了桩板墙支挡方案，填料侧向压力作用于挡土板，通过挡土板传递给桩柱，还考虑到了预应力锚索的必要性。

2.2 施工方案

桩顶填土高度8m，上坡率1：1.5，确定需要支挡路段长度为86m。桩身内力计算结果为桩背侧最大弯矩44567kN/m，最大剪力7595kN，桩顶位移103mm。

挡土板沿线路纵向长度为4.8m，高2m，现浇法施工，装吊作业条件允许也可以进行预制施工，但应改变桩身衔接固定形式。

根据相关研究，地下水作用几乎是决定性因素，为防止地表水进一步侵蚀，在地表倒梯形排水盲沟，疏干地表水。

桩板设置连续排水层，挡土板上设置泄水孔。

以上是松桃至铜仁高速公路软土层高路堤施工方案，选取了桩板墙支挡施工方案，加强排水，基本解决了该路段崩塌问题。

3 结束语

通过对以上两个施工实例的学习可以得知，抗滑桩板墙对于软基陡坡高路堤的施工适应性很强，解决了路基受重力作用导致的塌陷，同时，预应力锚索桩的应用除了具有较好的承重能力，同时还可以节约材料，在一些施工路段缺少土石方时特别适用。贵州高速建设需要面对喀斯特地貌的考验，通过抗滑桩板墙和预应力锚索技术可以解决贵州高速軟土基高路堤的承重问题，具有很大的实际价值，值得进一步的探讨研究。

参考文献

[1]蒋楚生.路堤（肩）式预应力锚索桩板墙支挡结构计算方法及施工控制[D].成都：西南交通大学，2006.

[2]富海鹰，何昌荣.新型预应力锚拉式桩板墙的原型观测分析[J].岩土工程学报，2005（9）：1050-1054.

[3]张玉芳，李奇平，张治平.预应力锚索抗滑桩工程中锚索拉力实测与分析[J].中国铁道科学，2003（3）：22-26.

[4]历国良，多排抗滑桩与滑坡相互作用的计算，滑坡文集（第十三集），北京：中国铁道出版社，1998：65-72.

[5]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M：，人民交通出版社，2003.

[6]铁道部第二勘测设计院.抗滑桩设计与计算[M].北京：人民铁道出版社，2003.

[7]铁道部科学研究院西北研究所.滑坡防治[M].北京：人民铁道出版社，2007.

作者简介：李云峰（1981-），男，苗族，贵州铜仁人，工程师，主要从事桥梁工程方面的工作。