劲性微型桩在公路水毁灾害修复中的应用

马 超 （安徽宏泰交通工程设计研究院有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

公路水毁灾害是公路常遇的自然灾害，主要指公路沿线设施受到雨水冲刷而遭到损坏现象与过程，常见公路水毁主要表现为路基滑塌、路面破损、桥涵及防护支挡构造物损坏、边沟淤塞等。我国夏季天气多变，常遇持续性强降雨，出现暴雨洪涝灾情，建设年代较早的公路受施工条件和投资规模的限制，路基边坡抗水损坏能力弱，常出现滑移、坍塌等失稳现象，道路通行存在安全隐患，严重时会造成交通中断和人员伤亡的严重损失。微型桩一般主要是指桩径小于40cm，长细比大于30的钢筋混凝土灌注桩，具有施工快速、工艺简单的特点，通过对传统微型桩插入型钢、提高桩体抗剪强度，形成劲性微型桩。本文结合六安某道路水毁灾害修复工程，对劲性体微型桩在水毁应急修复中的应用进行分析论述，为公路灾毁工程修复处理提供有益借鉴。

2 项目概况

六安某省道山区二级公路受夏季长时间的暴雨影响，填方路基边坡出现横向滑移，路面出现宽5cm～10cm的横向裂缝，局部沉陷，受损路段长90m。路段为半填半挖路基，左半幅为挖方路基，右半幅为填方路基，填方边坡高度12m～14m，平均坡率 1：1～1：1.4，一坡到底，中间无平台，坡面为自然杂草，坡脚无支挡设施，坡底地面线平均坡率为1：3～1：4。

现场工程地质路面边缘以下勘探揭示：

①层杂填土，杂色，松散～稍密，表层为沥青路面，下部以碎石、块石等回填，工程性质一般，成分较杂，判定为路基施工填料，平均厚度3m；

②层强风化片岩，黄、灰黄色，风化强烈，扰动后成砂粒状、碎石状，主要矿物成分由石英、长石、云母等组成，岩芯破碎，呈碎块状，少量呈短柱状，质地较软，锤击易断，节理裂隙发育，厚度4.9m；

③层中风化片岩，灰黄、灰白、青灰色，风化程度弱，可见明显的结构构造，粒状变晶结构，片状构造，主要矿物成分由石英、长石、云母等组成，岩芯较破碎，呈短柱状，局部呈碎块状，岩质较硬，锤击声清脆，节理裂隙发育。

3 方案比选

3.1 水毁原因分析

路段建设时为半填半挖断面，填方一侧路基填土较高，为12m～14m，边坡未分级填筑，且填方边坡坡率较陡，坡脚无支挡设施，连续强降雨雨水均通过路面向右侧漫流，坡面缺少有效排水防护设施，植被防护能力较低，使路基填方碎石土中的地下水逐渐饱和，土体抗剪强度显著降低，自身重量所产生的剪切力，超过了粘结力和摩擦力所构成的抗剪力，同时地下水径流速度加大，碎石土底部的软弱结构面抗剪强度进一步削弱，碎石土底部软弱结构面有发生蠕滑变形的趋势，造成滑动面位置处路面开裂。

3.2 方案比选

由于路基填方边坡高差大，传统开挖路基方式势必会造成路基大范围滑塌风险，工程影响大，且需完全封闭交通施工，综合比较，采用路肩设置劲性微型桩和坡脚增设支挡构造物坡面反压两种方式进行方案比选。

方案一采用土路肩设置劲性微型桩：在土路肩边缘距路面大于75cm处布设纵向劲性微型桩，沿道路边缘线平行布置，桩径40cm，桩间距1m，采用C30混凝土浇筑，结合地勘资料，经计算桩长为15m，伸入原老路地面线以下不小于7.5m，微型桩插入22b工字钢后，桩顶设置50cm×50cm纵向连系梁，将微型桩顶部连接为整体，设置横向锚杆，锚杆端头与工字钢采用背部焊接的方式连接。设置连系梁的微型桩，桩体和桩间土体形成整体工作体系，共同抵抗横向土压力，抗弯矩和剪力能力显著增强，类似于起到抗滑桩作用。总投资226万元，方案优点是路基开挖工程量小，对老路扰动影响小，无需中断交通，且无需征用临时用地，施工速度快，工期短，缺点是需要专业机械施工，施工工艺要求高。

图1 劲性微型桩方案示意图

方案二采用坡脚增设支挡构造物坡面反压：沿现状坡脚位置布设路堤挡墙，稳固边坡坡脚，墙高4m，清除现状边坡上的植物，对填方开挖台阶，重新回填，设计坡率1：3，边坡坡面设置拱形护坡防护，总投资215万元。方案优点是常规式施工，施工工艺要求相对较低，缺点是老路及边坡均需开挖，工作量大，工期长，需临时征地。

综合比较，虽然劲性微型桩方案工程投资略高，但施工速度快，对交通影响小，更好更快地恢复道路通行，推荐采用劲性微型方案作为本次水毁修复的方案。

3.3 路面恢复方案

路面修复采用钢花管在开裂部位注浆。注浆孔间距2m梅花型布置。注浆完成后挖除重建全幅路面结构层，并在填挖交界面处增设钢塑格栅。钢塑格栅设置于水稳基层底面、两层水稳基层之间及水稳基层顶面，重新铺筑路面结构层。

4 施工技术要求

4.1 施工组织顺序

图2 施工组织顺序示意图

4.2 关键工序施工工艺

桩孔位：钻机就位应准确，在现场地面设十字形控制网、基准点，随时复测、校核。

桩成孔：结合地质资料，推荐采用潜孔锤钻机，利用潜孔锤配合钻机和钻具冲击回转钻进，对钻孔穿越①层杂填土和②层强风化片岩部分，可能出现塌孔现象，采用预注浆方式，将桩体周围杂填土和强风化片岩进行预固结，③层中风化片岩自然钻进成孔即可。成孔设备就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜和移动、松动，桩基成孔后必须测量孔径、孔位，检查桩底高程，确认满足设计要求后，才能灌注混凝土。

混凝土灌注：混凝土的配合比严格按混凝土施工规范进行，一般采用直长导管法或串筒法连续灌注，成孔质量合格后尽快灌注，灌注充盈系数一般建议控制在1.1，灌注时适当超过桩顶设计标高。微型桩桩间距较小，为防止桩基施工时出现穿孔现象，建议桩体采用跳孔施工。

5 结语

山区公路路堤边坡受建设和养护条件限制，易发生水毁灾害，常采用的是设置挡墙支挡手段进行处理，虽施工工艺简单，但对公路自身创伤面大，工期长，自然资源耗损也大，本文中公路路堤边坡水毁灾害修复工程，采用劲性微型桩加固处理，工作面小，工期短，项目施工完成后经观测，路基稳定，满足项目建设预期目的，可为山区公路水毁灾害修复中提供借鉴，特别是在水毁应急养护工程中，可较好地推广应用。