双排桩锚式边坡支护技术在市政道路高陡边坡应急抢险工程中的应用

刘飞军

（中国华西工程设计建设有限公司长沙分公司，湖南 长沙 410000）

位于长沙市大王山片区的桐溪港水系工程 （里程为K2+440-K2+670） 处，东侧为坪塘大道。边坡坡顶为坪塘大道，坡脚处为正在施工的桐溪港水系。坡顶标高61.8～62.4 m，坡底水系设计标高为38 m，坡顶与坡底水平距离为20 m。

施工单位2016年6月起在对河道临坪塘大道进行边坡开挖时，并在标高54.0 m处留置二级平台，以便后续开挖及修坡，至9月30日河道开挖至47.0 m标高 （坪塘大道路面标高61.0 m，河道设计开挖至底标高38.0 m）；2016年10月6日下午6：00时，现场人员发现坪塘大道西侧临桐溪港水系一期二标段K2+600～K2+660段道路路面出现小裂缝，2016年10月7日早晨7：00时再次检查发现道路裂缝继续发展，最宽处裂缝达5 cm，纵向裂缝总长度约50 m。

针对此滑坡险情，现场采取了临时的应急处理措施，措施的原则为：排水、支挡、减载、反压。具体应急处置方案如下：（1） 将坡顶土方局部卸载减压、坡底分层填土压实堆载反压；（2） 道路裂缝位置填充、油膏封面防止雨水渗入；（3） 由监理、施工方做好现场监测工作，及时监测裂缝是否继续扩大。

由于原设计方案已经不满足滑坡后的边坡支护要求。故完成应急处理措施后需进行永久支护方案设计。根据地勘资料组成坡体的主要地层为泥盆系强风化泥岩，其岩层产状为310-320∠23-29°，边坡倾向约262°，岩层产状为坡向斜交，强风化泥岩与中风化泥岩间夹有残积土层，该地残积粉质黏土相对于强风化泥岩与中风化泥岩其抗剪强度低，为岩层中的软弱带，为边坡产生滑动的内在因素。坡顶沟井渗漏是边坡产生滑动的主要外部因素。

1 永久支护方案研究

根据地勘资料，滑动面残余剪抗强度指标：黏聚力c=10 kPa，内摩擦角φ=8.5°。抗剪强度指标低，滑坡推力大，针对滑坡范围，选取最不利滑坡计算，计算剩余下滑为2 145 KN/m，作用力按梯形分布。原设计的仰斜式挡墙支护方式已经无法满足支护要求。根据此滑坡高陡特性，放坡卸载条件困难，研究了三个支护方式：

方案一：采用二排抗滑桩，该方案考虑下滑力较大，采用两排桩分散下滑力。第一排抗滑桩在滑坡体上部打入土体分担上部的下滑力。第二排抗滑桩在原设计挡墙位置打入，均采用桩锚支护。此方案能较多地卸载滑坡体中部荷载，降低了下部抗滑桩的高度，有利抵抗下滑力。为保证坪塘大道安全，需先施工第一排抗滑桩，待第一排抗滑桩完成后，卸载滑坡体中部土体，再施工第二排抗滑桩。方案一（二排抗滑桩断面图）如图1所示。

图1 方案一（二排抗滑桩断面图）/m

方案二：本段支护采用一排抗滑方桩方案。平面布置为：方桩为2 m×4 m，间距3 m，共设置19根抗滑桩。抗滑桩距坪塘大道20.8 m。剖面布置为：桩顶标高与坪塘大道高差为12.5 m。桩顶标高为49.32 m，渠底标高38 m，悬臂长度为11.32 m，嵌固深度为8 m。根据计算，其桩上内力极大，锚索力极大，为满足桩锚受力要求，需要滑动面加固土体。且为减小下滑力，需降低桩顶标高，桩顶标高下降，需先开挖坡面，而现阶段坡面处于极限平衡状态，再次开挖会面临险情，故如采用此方案需先注浆加固滑动面才能保证开挖稳定性。根据地勘提供资料，注浆范围可选定为推测滑动面上下各约2 m范围，由于推测滑动面为一个三维曲面，注浆准确位置将较难确定，增加了现场施工操作难度。方案二（单排抗滑桩断面图）如图2所示。

图2 方案二（单排抗滑桩断面图）/m

方案三：处理滑坡一般为卸载，反压，支挡，排水。方案一采用卸载+支挡方式，方案二采用支挡方式，方案三采用卸载后再回填方案处理。由于本项目的特殊性，无反压条件，且还需挖河道，会加剧滑坡。本方案采取由坪塘大道向下1∶2挖台阶方式将强风化岩体以上的滑坡体全部挖除后，再由下向上逐层填土，最下层采用扶壁挡墙+加筋土方式。方案三（扶壁挡墙+加筋土断面图）如图3所示。

图3 方案三（扶壁挡墙+加筋土断面图）/m

2 支护方案对比分析

方案一：能较多的卸载滑坡体中部荷载，降低了下部抗滑桩的高度，有利用抵抗下滑力。两排桩分期实施能较好地保证施工安全，采用圆桩，机械成孔，施工速度快，安全性高。

方案二：为保证施工期间的土体稳定，需加固滑动土体，由于滑动面为一个滑动带，需包络加固，且加固效果验证困难。施工方桩需采用沉井护壁后人工开挖，开挖速度慢，施工周期长。

方案三：需全部挖除滑动土体，开挖方量大，需为运土方10 万m2，土方堆放及外运对社会交通影响较大，需占用坪塘大道半幅路面施工。施工周期长，坪塘大道的开挖及恢复费用较方案一及方案二大。三个方案造价对比如表1所示。

表1 三个方案造价对比 /万元

由表1可知，双排圆桩方案经济、安全、施工周期短。在高陡边坡的应用中有较大的优势。

3 双排桩锚受力分析

选取最不利滑坡计算，计算剩余下滑为2 145 kN/m。第一级排桩作用上述计算的第3块滑体前，剩余下滑力为875.6 kN/m，水平剩余下滑力为763 kN/m。由于第一级桩与第二级桩之间可卸载大量土体。根据计算，作用在第二排桩上剩余下滑力为719.3 kN/m，水平剩余下滑力为657 kN/m。由此可见，采用双排桩方案并卸载两排桩之间的土体，下滑力之合为875.6+719.3=1 594.9 kN/m小于采用单排桩方案时的下滑力。

计算时采用土力压模型和下滑力模型分别计算取不利值。桩身嵌入下层稳定的中风化岩中。根据计算上部抗滑桩桩长18 m，桩径1.2 m，桩间距2 m，4排锚索，桩顶为1：2放坡。下部抗滑桩为桩长18 m，桩径1.5 m，桩间距2 m，4排锚索，桩顶为1∶3放坡与上部抗滑桩相接。

4 结语

双排桩锚式支护在本工程中的应用，保证了原有坪塘大道的正常运营及桐溪港水系施工顺利开展。

采用圆形桩锚垂直支护方式，土体开挖方量少，施工作业面小，机械成孔施工速度快。采用锚索施加预应力，边坡变形小，对即有坪塘大道影响小。

因此，在抗滑桩工程设计中，应综合考虑，采用合适的支护方式。