谈微型桩在边坡病害处置中的应用

樊 志 红

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西应用科技学院，山西 太原 030062)



谈微型桩在边坡病害处置中的应用

樊 志 红1,2

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西应用科技学院，山西 太原 030062)

通过评价某高速公路边坡的稳定性，分析了该边坡存在的潜在危害性，并结合其地质、交通、施工等条件，提出了微型群桩联合护面墙的处理方法，达到了防护和美化坡面的效果。

边坡，微型桩，路基，稳定性

近年来我国公路建设飞速发展，公路修建等级的提高，出现了大量的高填路堤和深挖路堑，路基边坡综合防护系统研究日渐引起公路部门的重视。路基边坡作为公路重要组成部分，在使用过程中，受到众多因素的影响，容易发生破碎、坍塌甚至滑坡等病害，在日常养护维修中处置病害的方法众多，本文将结合工程实例，浅谈微型桩在边坡病害处置中的应用方法及其优势。

1 工程概况

项目位于山西省某高速公路，该地区地形复杂，黄土丘陵沟壑纵横，地下水对路基影响不大。项目所处区域属于温带干旱～半干旱大陆性季风气候，四季分明，年降水量一般为400 mm～500 mm，年平均温度10 ℃左右，极端最高气温39.9 ℃，极端最低气温-27.4 ℃，无霜期150 d～160 d。地表层多为Q3黄土覆盖，厚度约为10 m，具Ⅱ级非自重湿陷。该段地层主要由Q3,Q2黄土构成，Q2黄土厚度10 m～30 m，总体评价稳定性较好。

该高速公路按全封闭双向四车道高速公路标准建成，采用山岭区技术标准，设计速度80 km/h，桥梁汽车荷载为公路—Ⅰ型，路面设计标准轴载BZZ—100，全线采用沥青混凝土路面，设计年限15年，于2005年建成通车。

此次拟进行防护设计的坡体位于该高速公路K70+460～K70+538段(78 m)，目前该段挖方路基边坡外侧自然地面线较陡，坡率为1∶0.4～1∶0.8，坡体高为18 m～19 m，陡坡下有居民区分布。按高速公路原设计，外侧边坡距离居民区较远，但随着近年来居民区规模的扩大，周边村民自建房逐渐向高速公路路基范围靠近，部分区域甚至侵入路基地界范围，将原自然坡体人为开挖成陡坡，对边坡的稳定性造成很大影响，存在较大安全隐患。

2 边坡稳定性分析及评价

根据野外工程地质调查，对该边坡的稳定性定性分析评价如下：

1)通过对该段边坡的现场踏勘，该处边坡目前已多处出现开裂现象；

2)K70+460～K70+538段(78 m)，挖方路基边坡外侧自然地面线较陡，坡率为1∶0.4～1∶0.8，坡体高为18 m～19 m，陡坡下有居民区分布，该段边坡目前紧邻居民区，且未设置任何防护设施，长期遭受人为扰动，存在安全隐患；

3)该段为挖方路基，综合排水均依靠两侧边沟发挥作用，目前边沟使用质量和防渗功能均在逐渐减退。随着时间的增长，若遇长时间降雨，地表水得不到及时排泄，会通过边沟下渗坡体，致使土壤含水量饱和，存在发生滑塌的可能性；

4)坡面风化程度逐渐加重，降雨后其吸水量加大，由于目前边坡没有任何防护措施，边坡稳定性会逐渐降低。

综上所述，目前该段边坡尚未出现发生大面积滑塌的迹象，但仍存在诸多潜在安全隐患，其中K70+460～K70+538段坡体，该段为陡坡体且未设置任何防护设施，目前紧邻居民区，存在滑塌的可能性，安全风险较大。

3 潜在危害

通过现场调查，虽然目前边坡尚未出现大面积滑塌的迹象，但是仍存在以下潜在隐患：

1)由于房屋距离边坡过近，难免继续遭受人为因素的扰动；

2)该段为挖方路基，综合排水均依靠两侧边沟发挥作用，目前边沟使用质量和防渗功能均在逐渐减退。随着时间的增长，若遇长时间降雨，地表水得不到及时排泄，会通过边沟下渗坡体，致使土壤含水量饱和，发生滑塌；

3)坡面风化程度逐渐加重，降雨后其吸水量加大，由于目前边坡没有任何防护措施，边坡稳定性降低，当变形积累到一定程度时就会滑塌；

4)该路段位于直线，载重汽车行驶速度较快，流量大，通过路面上汽车荷载的反复作用造成的震动与其他因素组合时，也会加速坡体发生滑塌。

4 项目建设条件分析

1)工程地质条件。

该高速公路所处区域地层有新生界第四纪全新世(Q4)冲洪积物、上更新世(Q3)堆积物、上第三纪上新统(N2)冲洪堆积物及上古生界二叠系(P)、石炭系(C)煤系地层、下古生界奥陶系(O)、寒武系碳酸盐系、太古界片麻岩、吕梁期花岗岩组成。

该项目区地形复杂，黄土丘陵沟壑纵横。地表层多为Q3黄土覆盖，厚度约10 m，具Ⅱ级非自重湿陷。该段地层主要由Q3，Q2黄土构成，Q2黄土厚度10 m～30 m，总体评价稳定性较好。

2)水文地质条件。

根据设计文件，钻探揭示的地下水类型为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水，属潜水类型，由地表水、大气降水共同补给，分布不连续。

3)交通运输条件。

该高速公路是G20青岛到银川国道主干线的重要组成部分，又是附近城市出口道路的主要路段，项目地交通方便，便于施工机械和设备材料的出入。

4)施工作业条件。

坡脚施工场地狭窄，施工运输条件困难，可施工护砌工程，坡顶施工需对高速公路进行交通管制，阻断右幅交通，并入左幅行驶。总体而言，坡顶处由于可以借用高速公路路面施工，场地开阔，便于机械作业及材料堆放，但对高速公路交通有一定影响，坡脚处距离房屋很近，场地狭窄，施工条件不利。

5)其他条件。

公用设施如电力、施工用水等也较为容易获得，只需选取好恰当的施工作业时机，避开雨季作业。

5 边坡工程治理方案

经过多方论证，最终治理方案确定为微型群桩结合护面墙的方法。

微型桩指桩径小于400 mm，长细比大于30，由压力灌注水泥砂浆或细石混凝土与加筋材组成的灌注桩，依据其受力需求加筋材可以选择钢筋、钢棒、钢管或型钢等。其主要特点是：施工便利、单桩耗材少；桩孔孔径小，施工振动小，对原边坡的影响较小；

可达深度理想，能穿透各种障碍物，可以适应各种地质条件；可承受受拉和受压的轴向应力，也可承受弯曲应力，而位移很小。

由于微型桩具有以上优点，近年来在边坡的支护工程中与其他支护结构相结合，对控制边坡位移变形，增强边坡的安全性稳定性方面起到突出作用，在众多工程项目中有成功的应用。

该方案是在路基外侧坡顶处打入2排～3排(根据地形调整)直径为300 mm的钢轨微型桩，其纵向间距为2.5 m，横向间距1.5 m～2.5 m，微型桩在平面上呈梅花型布置。微型桩桩长h以村庄地平面为准进行调整，要求桩端嵌入村庄地平面以下6 m，桩体加筋材主体为P43旧钢轨，轨顶埋入地表以下2 m。坡脚处砌筑2 m高浆砌片石护面墙，护面墙以上部分坡面挖坑植营养钵灌木。

方案示意图如图1所示。

治理方案的优缺点分析:

优点：1)利用废旧钢轨制作微型桩，废物利用节能环保，节省造价；2)微型桩施工便利、单桩耗材少，桩孔孔径小，施工振动小，对原边坡的影响较小；3)微型桩梅花型布置形成群桩体系再结合适当的坡面防护可以起到非常突出的加固效果；4)坡脚设置护面墙与挡土墙相比较开挖量小，施工周期短，对周围居民生活影响较小；5)护面墙结合坡面植灌木绿化，既能防止人为扰动坡体稳定又比较美观。

缺点：1)微型桩钢轨需要钻孔打入地下，由于紧邻居民区会产生一定的噪声污染；2)投资规模相对较大。

6 结语

通过以上工程案例的应用分析，可以看出利用废旧钢轨微型桩群桩加固坡体，结合护面墙和植灌木绿化又可以起到防护和美化坡面的作用，加固效果突出，同时又经济环保。

随着我国公路建设的不断发展，后期的养护及维修工程不断增加，而边坡作为道路重要组成部分，在设计、施工、养护等环节稍有疏忽，都极易诱发多种病害，因而对于边坡的综合防护设计及后期的养护维修，都应引起足够重视，同时也应结合工程实际情况，采用更为先进合理的设计方法，以求达到技术先进、经济合理的工程目标。

[1] JTG D30—2015,公路路基设计规范[S].

[2] 杨世基.山区公路路基病害及防治[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] JTG F10—2006,公路路基施工规范[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

樊志红(1984- )，女，在职工程硕士，助教

TU473

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