高速公路滑坡治理与加固分析

李志杰

(山西路桥第七工程有限公司长治分公司，山西 长治 046000)

1 概述

为了避免和减弱公路边坡滑坡造成的安全隐患，保证施工和运营管理安全，应结合边坡地质情况，通过计算确定治理方案。呼北国家高速公路大宁至吉县段H19滑坡为中型黄土滑坡，设计采用滑坡体坡脚反压回填方式处理、高路堑抗滑挡土墙加固[1]等方式进行处理。为了确定加固效果，制定监测方案对桩身水平位移、桩周土压力和桩身内力进行监测，收集监测数据作为分析边坡稳定性的主要依据。

2 H19滑坡治理方案

2.1 工程简介

呼北国家高速公路山西省隰县至吉县段段全长105.834 km，设计采用高速公路双向四车道建设标准，设计速度为80 km/h，整体式路基宽度为25.5 m，分离式路基宽为2×12.75 m，汽车荷载为公路-Ⅰ级。公路沿线有多处高边坡存在滑坡风险，本文以H19滑坡(K85+908.500～K86+040段)为例，研究采用钻孔灌注桩进行滑坡治理[2-3]，并对加固效果开展监测分析。

2.2 滑坡治理方案

H19滑坡为K85+908.500～K86+040段高边坡，该滑坡整体呈圈椅状，滑坡体主滑方向210°，顺主滑方向纵长约100 m，垂直主滑方向最大宽度110 m，面积约为1.1万m2，滑体最大厚11.0 m，体积约为12.1万m3，属中型黄土滑坡。

为提高滑坡体稳定性，结合施工现场实际情况，滑坡体坡脚采用反压回填、高路堑抗滑挡土墙加固等方式进行处理。其中K85+985～K86+030段采用钻孔灌注桩进行加固处理，设计桩径1.0 m，桩长20 m，桩中心纵向间距为1.5 m，桩顶设置1.2 m宽×1.0 m高冠梁，钻孔灌注桩采用C35混凝土浇筑，共计19根，H19滑坡处治横断面如图1所示[4-5]。

3 现场监测方案

在钻孔灌注桩施工过程中，分别布置土压力盒、钢筋计和固定式测斜仪，对桩周土压力、桩身主筋轴力和桩身水平位移进行监测。钻孔灌注桩共计19根，由于所有钻孔灌注桩桩长相同、所处边坡工程地质情况类似，选取6号和13号桩作为试验桩，在桩周布置土压力盒，分别在施工和成型阶段对桩后、桩前和桩周土压力进行监测。在钻孔灌注桩钢筋笼两侧布置钢筋计，进行桩身主筋轴力监测。分别在桩顶以下2 m，6 m，9 m，12 m，17 m位置埋设固定式测斜仪，对桩身变形情况进行检测，土压力盒、钢筋计、固定式测斜仪布置如图2所示。

4 滑坡监测结果与加固效果分析

4.1 桩身位移监测结果分析

对埋设在不同深度的固定式测斜仪，收集监测数据计算得出桩身各深度的竖直转角，进而确定桩身水平位移。由于6号和13号钻孔灌注桩桩身位移变化规律类似，因此以6号试验桩为例进行研究，收集数据绘制6号钻孔灌注桩桩身位移变化曲线如图3所示。

分析图3所示桩身位移变化曲线，桩身各深度水平位移变化规律类似，且随埋深的增加而减小。钻孔灌注桩完工后监测初期桩身水平位移变化速率较快，中后期变化速率逐步下降，最终达到稳定阶段。最大水平位移出现在桩顶位置，最大值为19.1 mm，桩底附近水平位移基本为零。这是由于钻孔灌注桩完工前期混凝土强度增长需要一定的时间，在桩周土体和滑坡体移动的作用下会产生较大的水平位移，桩顶位移变形量最大，随深度增加不断减小。随着桩身混凝土强度的增长，对边坡土体的支撑作用不断提高，有效地控制了边坡土体的移动，桩身水平位移也不断减小，最终达到稳定状态。监测期间桩基水平位移有一定的起伏波动，这是由于60 d～90 d降雨量较大，降雨量的增加使边坡位移增加，进而使桩基水平位移量增大。

4.2 桩周土压力监测结果分析

桩周土压力监测是通过埋设土压力盒，对桩后、桩后和桩间土压力进行监测，分析钻孔灌注桩桩周的土压力分布情况。由于钻孔灌注桩位于边坡坡脚位置，仅对桩后土压力进行监测分析。6号和13号试桩桩周土压力变化规律类似，因此仍以6号试验桩为例进行研究，收集土压力监测数据绘制6号试桩桩后、桩前和桩周土压力变化曲线如图4，图5所示。

分析图4所示6号试桩桩后土压力变化曲线，桩后土压力随深度的增加而增加，监测前期土压力有所波动，监测两个月后基本趋于稳定。桩底土压力较高，桩顶土压力最小，接近于零。在监测前期边坡土体移动使桩后土压力增大，但在两个月后基本稳定，说明钻孔灌注桩的施工有效控制了边坡滑动。桩前为填方路堤坡脚，根据图5土压力曲线变化情况，得出在相同深度桩前土压力较桩后土压力大，桩间土压力波动很小，说明钻孔灌注桩起到了较好的抗滑作用。

4.3 桩身内力监测结果分析

将每根钻孔灌注桩看作一个受弯梁构件，通过收集钢筋计量测的数据反算确定桩身的弯矩，定义钻孔灌注桩靠边坡一侧受拉为正弯矩。在钻孔灌注桩施工和成型阶段通过钢筋计监测桩身内力，计算得出不同深度桩身弯矩值，绘制弯矩值时程曲线。由于6号和13号试桩桩身内力变化规律基本相同，因此取6号试桩为研究对象，绘制6号试桩桩身弯矩时程曲线如图6所示。

分析6号试桩桩身弯矩时程曲线变化规律，可以得出监测前期桩身弯矩值变化较大，最大值出现在40 d～45 d左右，除埋深18 m以下出现负弯矩以外，其他部位桩身弯矩均为正值，且随埋深增加桩身弯矩不断减小。在钻孔灌注完工初期，由于边坡防护施工、路基填筑施工等对桩身的扰动影响，桩身弯矩变化较大，后期施工完毕，桩身弯矩基本趋于稳定。监测前期钻孔灌注桩强度不断提高，后期桩身与冠梁成型后有效提高了桩体的整体性和抗弯、抗倾覆能力，桩身内力变化和边坡变形逐步趋于稳定。

5 结语

结合呼北国家高速公路大宁至吉县段H19滑坡段钻孔灌注桩处治施工实践，选取6号和13号试桩布置监测仪器，对桩身水平位移、桩周土压力和桩身内力进行监测，收集试验数据分析边坡加固效果，得出以下结论：

1)桩身水平位移最大值出现在桩顶，桩底水平位移基本为零，桩身水平位移前期变化速率大，而后逐步趋于稳定，说明钻孔灌注桩成型后有效控制了边坡滑动变形。

2)桩后土压力随埋设深度增加而增加，监测前期波动较大，两个月后基本稳定，桩前土压力较桩后大，且桩间土压力波动较小，说明钻孔灌注桩可有效控制边坡滑动，边坡土体稳定。

3)桩身弯矩值绝大部分为正值，随埋深增加桩身弯矩不断减小，前期波动幅度较大，后期基本达到稳定状态，说明桩身靠近边坡一侧受拉，桩体的整体性和抗弯、抗倾覆能力较好，桩身内力和边坡变形达到了稳定状态。

总之，钻孔灌注桩施作后，桩身成型过程中桩身水平位移、桩周土压力和桩身内力变化较大，成型后逐步趋于稳定，说明滑坡体滑动变形得到了有效控制，边坡处于稳定状态。