地梁、抗滑桩组合结构防治临河路堤滑坡实例探析

何宗鑫 （安徽国顺交通咨询设计研究院有限公司，安徽 合肥 230051）

0 前言

滑坡是一种后果极为严重的地质现象，其形成原因与自然因素和人为干扰有关。在生活中，临河路堤滑坡情况十分常见，将会对临河道路的稳固性和通行安全性造成严重干扰。为此，相关工作人员需要高度重视临河路堤滑坡防治工作，借助于专业技术、设备与材料，做好抢险加固与优化防治。

1 临河路堤滑坡实例

本文所选的临河路堤滑坡实例位于芜湖市繁昌区某城市次干路上，设计桩号K6+370，灾毁县道的左侧路堤出现边坡滑塌现象，具体情况如图1所示。灾毁段的路堤边坡高度为10.5m，坡脚与河道紧密相邻，发生滑坡灾害后相关工作人员立即进行了实地勘察和数据采集。从中可知，此次临河路堤滑坡灾害出现后，边坡上部的滑塌高度为2m；因滑坡导致路面边缘基层结构暴露，但行车道部位没有裂缝。基于上部滑体推移，边坡下部的植物被土出现了隆起、开裂情况，裂缝深度最高达0.8m。与河道紧邻的坡脚也出现了土体受冲刷流失的情况，灾毁段沿坡脚线长度为30m，受灾边坡的水平投影呈梯形。

2 临河路堤的滑坡成因与稳定性分析

2.1 临河路堤滑坡成因

通常来说，地形、地质构造、岩性、暴雨、地震以及人为干扰都可能会引发滑坡。在本文的案例中，诱发临河路堤滑坡的原因主要与路堤自身结构和自然因素影响有关。案例路堤的边坡高度是10.5m，相对高度高且路基边缘压实度低，十分容易出现失稳情况，尤其是在滑坡灾害发生阶段当地存在持续降雨问题，雨水大量渗入路面与土路肩的交界缝，最终导致路堤边坡失稳。而且，在边坡上部土地变形、失稳以后，会向下部土体施加挤压力，那么下部土地将向前滑动，最终出现植物被土开裂、隆起的情况。

2.2 临河路堤的稳定性

有效分析临河路堤滑坡稳定性，可以为制定临河路堤滑坡防治方案提供辅助。在这一阶段，相关工作人员可基于调查测绘、钻探以及文献查询等方法，分析滑坡成因与诱发条件，并确定滑坡土体的力学参数，然后据室内外试验值、相同地质条件下类似滑动面岩土的经验值和已滑坡土体反算分析值，按最不利情况综合对比分析确定。

在此环节，可采用传递系数法对滑坡推力进行计算。如图1所示，以滑动面倾角变化情况为基础，将临河路堤滑坡体分为3段，假设在滑体2和3之间插入抗滑桩，那么计算滑坡推力时应对滑体2和滑体3的剩余下滑力进行计算。此时，可基于公式

T

=

K

×

W

×

s

in

α

-

W

×

c

os

α

×tan

α

-

C

×

L

+

ψ

×

T

计算自上而下第i滑块的剩余下滑力

T

，其中

K

=1.2，表示稳定安全系数；Wi表示第i滑块的自重力，滑坡体重度γ为19kN/m，饱和重度 γw 为 22kN/m；

α

表示第i滑块对面滑面的倾角，而Li则表示第i滑块对应滑面长度。在计算时，ci即滑面粘聚力取值为10kPa；传递系数

ψ

=cos(

α

-

α

)-sin(

α

-

α

)×tan

φ

，

φ

=18.5°。经过计算发现，滑块2与滑块3的剩余下滑力分别为134kN和-11kN，滑块2的下滑力角度是24.78°。

图1 临河路堤滑坡分段示意图

3 基于地梁、抗滑桩组合的临河路堤滑坡防治策略

在开展稳定性分析时，计算了不同滑体的下滑力。当前，已知情况分别是已经滑塌的坡体还具有一定的自稳性，但其安全储备并不足，而且雨水渗入引发进一步滑塌的概率极高，必须立即开展边坡加固。此时，可利用滑块3阻止滑块2滑动，并通过合理布设，以前者为基础形成工作平台，部分挖除重填后可作为反压护道使用。为此，针对此次临河路堤滑坡实例的抗滑桩与地梁组合防治中，可将抗滑桩设置在滑块2和3之间，综合治理方案，如图2所示。

图2 边坡滑塌综合治理方案示意图

3.1 “地梁＋抗滑桩”设计与施工

在防治临河路堤滑坡时，施工人员应该在设计边坡平台上施打微型抗滑桩，并且在桩顶浇筑地梁，从而形成“地梁＋抗滑桩”组合结构，为阻抗土体沿潜在滑动面滑移做好充足准备。在施工环节，相关工作人员不仅要明确二者的结构特点，更需保证上部边坡挖出重填、碾压环节无崩塌，而且地梁必须紧抵坡面。在本次施工中，共在滑块2和滑块3之间设两排微型抗滑桩，以0.7m为排间距，以0.8m为横向孔间距；布设抗滑桩时，应将44根桩以11根/片的分片交错方式布置，所选微型抗滑桩的桩长固定值为7.5m；打桩时，应先钻出孔径为22cm的钻孔，然后放入钢管，最后灌注成桩。比如，选用外径为19.4cm、壁厚0.8cm、有梅花形注浆孔，且中部设有3根Ф32的螺纹钢筋的钢管。临河路堤滑坡设计与施工人员，应该让地梁充当微型抗滑桩的连接梁，从而保证“地梁＋抗滑桩”结构稳定实用。本次防治工作中，共浇筑4 片 5m/片的地梁，截面长 1.7m、宽5.0m、厚0.35m。在实际运用环节，将基于桩顶预留钢筋连接地梁和微型抗滑桩。

在设计与施工环节，相关工作人员需要重点关注抗滑桩验算问题，为保障“地梁＋抗滑桩”的适用性奠定基础，如：利用CEO5软件开展微型抗滑桩验算工作。而后，还应该对“地梁＋抗滑桩”组合结构的桩体抗剪、位移控制情况以及桩距标准性进行计算。此时，可基于利用K法计算并结合桩体嵌入岩土层岩土性质分析获得可用性计算结果。此次“地梁＋抗滑桩”组合结构的最大弯矩、最大剪力以及最大位移分别是67.6kN·m、46.7kN、20.5mm。计算结果表明，本次基于“地梁＋抗滑桩”组合结构的临河路堤滑坡防治方案具有合理性。

3.2 其他辅助施工

施工人员先推进边坡改形，将临河路堤边坡改为阶梯型或缓边坡，进而提高边坡的自稳定性。再基于分层填筑和压实的方式，完成土方回填，基底土质选用水稳定性良好的填料。然后，优化路肩排水，如：C25水泥混凝土（12cm厚）和水泥砂浆（5cm厚）开展路肩表面硬化，设置浅碟形截水沟的方式，完成坡面水采集和引流。此外，还应进行环境修复性施工，如：通过铺植草皮来恢复边坡植被。灾毁路段的原有边坡植被也应该得到二次利用，施工人员需将其中可回收利用的植被再次铺植到治理后的边坡上；在进行植被修复时，应在合理范围内尽量提升坡面植被覆盖率，从而为减少雨水渗入提供保障。开展护栏修复施工时，施工人员应该按照实际需要重新选定护栏类型，此时最为适用的护栏类型是护栏板。

3.3 注意事项

“地梁＋抗滑桩”组合结构计算理论的成熟度不高，所以存在一定的使用局限性，在实践中应对以下注意事项加以重视：

①如以“刚架”简化组合结构，那么以桩体嵌入的岩土应具备高地基系数；

②以“地梁＋桩＋桩间土”建立筋土墙模型，桩间土需具备较高的内摩擦角、粘聚力。

在本文所选案例当中，基于GEO5软件完成了岩土设计和分析，该软件的运行依据是早期的极限平衡理论。在岩土设计与分析环节，计算人员将桩间土和桩侧土的压力简化为弹簧体系，还对连梁作用加以忽略，此时所获得的实际计算结果较为保守。此外，地梁底面和土基的摩擦力以及浆液渗入土缝后的土体加固作用也一并被计算人员忽略，这些也使得计算结果较为保守。

4 结论

案例当中，临河路堤滑坡的主要原因是路堤结构和施工成果存在缺陷，而连续降雨导致的雨水渗透也加剧了滑坡风险。在基于地梁、抗滑桩组合防治临河路堤滑坡时，相关工作人员必须做好抗滑桩施工方案设计，提高抗滑桩与地梁布设的科学性，并推进土方施工、防排水施工与环境恢复工作的优化。