复合式支挡在路基灾毁治理中的应用

任友云

（红河公路局，云南 红河 661100）

0 引言

路基复合式支挡通过多种不同支挡按一定的组合形式共同支挡路基填土的构筑物。复合式支挡采用桩板墙加扶壁式路肩挡墙的组合形式，适用于斜坡填方路段，外侧填土高度超过12m 且地面横坡陡于1∶1.25时，地形条件不允许用支挡外移变为路堤墙来降低支挡高度的路段，采用桩板墙顶内侧填土上设扶壁式挡土墙组成的复合式支挡，能有效降低桩板墙的悬臂高度，既克服了桩顶位移超限和保证了桩板墙自身安全，又能支挡较高路基填方，最终达到路基稳定支护的目的。该复合式支挡是一种有效治理此类斜坡高填方路基灾毁的方法，亦可用于新建路基。本文主要通过工程实例来介绍该方法在灾毁恢复处治中的应用。

1 工程概况

云南省某二级公路是地方经济发展的生命线，车流量较大，通车已有6年。该路段现状布置形式为：右侧设锚拉桩板路肩墙，沥青混凝土路面，路段为S形曲线。在日常养护巡查中发现其中的K65+525—K65+575段右幅路基沉降，路面中部及边沟沟底纵向开裂，裂缝宽度约为3～5cm，最大沉降深度约13cm，右侧锚拉桩板墙有轻微变形，对此病害做了针对性应急养护处理。一个月后碰上雨季极端天气，由于持续的强降雨，使该处桩板墙滑移倒塌5 棵，致路基全毁，路基毁坏段长50m、宽9.1m、最深达7 m，交通已完全中断。为确保公路安全运行，需进行处治。

2 病害调查及方案设计

2.1 滑坡形态及规模

灾后地勘结果表明，该路段处于不稳定向下顺坡滑动变形中，滑床物质主要为人工填土层，滑面主要为人工填土与全风化砂泥岩的接触面，滑坡区平面形态呈半圆弧形，滑动方向310°，形成的陡坡坡度为70°左右，滑动方向与原始坡形倾斜方向及地下水运移方向基本一致。滑坡区轴向上长约15.0～17.0m，宽约38.0～50.0m，滑坡厚度2.0～9.0m，平均厚度5.5m，平面面积约704m2，滑坡体积约0.39 万m3，该滑坡为推移式土质浅层滑坡。

滑坡体所处地形自然坡度较陡，在45～50°之间，填方较厚，产生滑坡前干旱少雨，气候干燥，浅层土体、全风化岩体因含水量减少而产生收缩裂隙，降低了岩土体强度，为地表水下渗提供了通道。雨季的到来使得浅层岩土体遇水浸润后土体自重增加、孔隙水压力增大、抗剪强度急剧降低，又在频繁超重车辆的反复作用下，造成抗滑桩外倾，形成了滑坡，结合勘探孔揭露填土厚度，沉降变形影响深度范围介于5.8～12.0m。

2.2 滑体稳定状态及发展趋势

根据计算，滑坡在不利工况下仍处于不稳定状态；坍塌后滑坡前缘覆盖松散弃土，可能形成浅层滑动，后缘开挖形成高边坡，在降雨渗入、车辆荷载及振动情况下会进一步加剧，坍塌缺口会进一步滑塌，两边剩余桩板墙可能造成失稳，形成更大范围的滑坡危害。

2.3 方案拟定

经过系统分析，最终决定采用复合式桩板墙加扶壁式路肩挡墙二级支挡形式，以尽快恢复公路的安全运行状态。其总体的设置为：在右幅滑塌路基外2m 处设置桩板墙，桩基截面尺寸为1.5×2m，桩中心间距为6m；待桩板墙施工完成后，墙背回填完成，再下挖2m后设置钢筋混凝土扶壁式路肩挡土墙，墙高6.5m，基础埋深必须保证2m。组合支挡现场实景如图1所示。

图1 组合支挡现场实景

3 施工工序及主要施工工艺

复合式支挡总体施工工序为：施工准备→施工放样→桩板墙→注浆→回填至桩顶→扶壁式挡墙→回填→铺筑路面→验收。其中，桩板墙施工工序为：施工准备→施工放样→清除表面松土→锁口及护壁施工→开挖→护壁施工→清孔→终孔检查→钢筋笼制作与安装→浇筑桩身混凝土→抗滑桩检测。

护壁施工要点有：①护壁支护宜用就地灌注混凝土，灌注前应清除岩壁上的松动石块、浮土；②护壁厚度应符合图纸规定；③在滑动面处承受较大推力的护壁和孔口，应加强钢筋施工；④护壁混凝土模板的支架可于灌注后24h拆除，开挖应在上一节护壁混凝土终凝以后进行；⑤在围岩松软破碎和有滑动面的节段，应在护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护，并注意观察其受力情况，及时进行加固。

抗滑桩质量控制要点有：①灌注混凝土必须连续作业，且符合技术规范有关规定，如因故中断灌注，其接缝面应作特殊处理，严禁施工缝处于滑动面上；②在施工过程中，为确保施工人员安全，应加强观测,防止发生突然事故；③挖孔过程中，应经常检查桩身净空尺寸和平面位置，孔的中轴线偏斜不得大于孔深的0.5%，截面尺寸必须满足设计要求，孔口平面位置与设计桩位偏差不得大于5cm；④挖孔至设计高程后，应进行孔底处理，做到平整，无松渣、泥污等，如地质情况与设计不符，应会同有关单位妥善处理。

4 复合式支挡的优点、适用性及组合结构分析

4.1 复合式支挡的优点

两种支挡按一定的方式组合，可有效降低下级支挡桩板墙的悬臂高度，应尽量控制在12m以内，这样桩截面、桩基入土深度均得以减小，工程更趋于安全经济。扶壁式路肩挡墙自身截面尺寸小、重量轻且结构稳定性较强，墙踵板的宽度与上方填土高度匹配，对地基承载力的要求不高，抗倾覆稳定性也较好。

4.2 组合结构的适用范围

组合结构适用于以下情况：山区公路的斜坡高填一侧，地面横坡陡于1∶1.25，桩体悬臂高度超12m，又无法用路堤墙来降低支挡高度的路段；新建通过不能避让的老滑坡的高填路段；斜坡高填但场地地质不适宜建桥的高填路段。

4.3 组合结构分析

4.3.1 组合形式构思

如采用扶壁式路肩挡土墙直接设置在桩板墙顶，两者之间为刚性连接，桩顶以上的土压力水平分力基本靠连接钢筋的抗拉和抗剪来承担；墙踵板上填土一般较厚，其产生的垂直压力较大，墙踵板底土体难免会产生轻微变形和沉降，压力导致扶壁墙有下沉趋势，抵抗此力仍然靠两者之间的连接钢筋的抗拉来承担，所以需要的配筋多，且连接处截面局部需扩大才能满足要求。由于桩板墙和扶壁墙虽材料一致，但因两者受力变形差异较大，扶壁墙在两桩之间部分容易出现裂缝。

考虑利弊后，复合式支挡组合采用桩板墙与扶壁路肩墙完全分离的组合方式。桩板墙施工完成且填土至桩顶，在桩顶内侧1.5m 处设扶壁墙，即墙趾离挡土板0.2m 左右。扶壁墙与桩顶填土视为一体，对桩板墙来说均为其上方荷载，桩体承受桩后填土及其上方填土荷载的共同作用；扶壁路肩墙承载力由桩后填方提供，整体承受墙后土压力即可；实质相当于两级支挡。

4.3.2 具体组合形式

桩板墙加扶壁式路肩挡墙组成复合支挡，按上下位置分两级布置，其中下级设桩板墙，上级为扶壁式路肩挡墙。通过计算，在右幅滑塌路基外2m 处设置桩板墙，桩基截面尺寸为1.5×2m，桩中心间距为6m；待桩板墙施工完成后，墙背回填，再设置混凝土扶壁式路肩挡土墙，墙高6.5m，墙宽0.3m，扶肋间距2.7m，扶肋厚0.3m，并设防滑凸榫，基础埋深必须保证2m。

4.3.3 计算分析

（1）桩板墙

根据现场勘察情况，已探明有明显和潜在滑动面，桩板墙受力模式为：滑面以上桩后受滑坡剩余下滑力，滑面以上桩前覆土的抗滑力因横坡较陡而有下滑趋势不予考虑，滑面以下为嵌固段，桩顶以上的扶壁墙和填土均作为填土整体考虑。

采用理正岩土软件计算可得，剩余下滑力为646kN，剩余下滑力角度为32°，剩余下滑力水平分力为548kN，剩余下滑力竖直分力为342kN，分布范围为桩顶以下（0～5m）范围。拟桩截面尺寸为1.5×2m，背侧为挡土侧，面侧为非挡土侧，采用m 法计算，背侧最大弯矩为16 906kN.m，出现在距离桩顶9.4m 处，最大剪力为3 289kN，出现在距离桩顶5m 处，桩顶最大位移为53mm，满足各项规范要求。

（2）扶壁式挡土墙

扶壁式挡土墙之所以结构稳定性较好，主要与其墙身自重和墙踵板上方填土重力有关。另外，墙趾板的设置还可以进一步提升挡土墙自身的抗倾覆稳定性，降低挡土墙基底所承受的应力。针对本扶壁式挡土墙拟定墙高6.5m，墙宽0.3m，墙趾悬挑长1m，墙踵悬挑长3.8m，底板厚0.5m，扶肋间距2.7m，扶肋厚0.3m，并设防滑凸榫。

对拟定的墙身截面尺寸进行计算优化后，对墙身稳定性、基底应力、合力偏心距、裂缝宽度等进行计算，结果为：滑移力111.47kN，抗滑力365.24kN，滑移验算满足Kc=3.276 ＞1.300；倾覆力矩=122.79kN·m，抗倾覆力矩1 660.73kN·m，倾覆验算满足K0=13.524 ＞1.300；基底的合力偏心距验算满足e= -0.244 ＜1.020m；墙踵处地基承载力验算满足：压应力=138.903 ＜812.5kPa；墙面板强度计算，最大裂缝宽度δfmax=0.068mm ＜δflimit= 0.2mm[1]。

5 复合式支挡整体工艺控制

5.1 排水设施

复合式支挡排水设施的作用主要体现在以下3 方面：①疏干墙后填料中的水分，避免路面积水渗入路基，出现墙后填土积水，增大墙身的静水压力；②防止在含水量不断增加的情况下，黏性土填料产生过大的膨胀力；③在季节性冰冻地区，可得到明显降低一些填料的冻胀压力。

扶壁式挡土墙施工注意事项有：①对抗滑所导致的变形问题进行充分的考虑，对土体遭到破坏，难以全面施工的问题进行充分的考虑；②在开挖施工中，可以选择临时性、较陡的边坡分段位置，若将扶壁式挡土墙应用到已经滑坡的位置，则须做好相应的排水工作，并给出行之有效的施工方案；③扶壁式挡土墙需要进行集中施工，确保一次性完成扶壁式挡土墙的施工作业，将二次返工的概率降到最低，有效提升施工质量，加快施工进度，缩短施工工期[2]。

5.2 回填

在扶壁式挡土墙施工过程中，如果回填挡土墙混凝土强度已高于设计强度的70%，则需要及时回填。回填时需要注意以下几方面：①回填顺序是先填墙趾、再填墙踵，然后根据设计要求进行分层压实，且扶壁间等高回填；②挡土墙回填土料的选择，要保证其透水性好，例如砂土、砾石及碎石等，这种类型土有着相对稳定的抗剪强度，利于排水，如果是更为重要、高度更高的挡土墙，黏土因性能不够稳定而不能用作回填土料[3]。

5.3 复合支挡

针对K65+525—K65+575 段施工，复合支挡的应用还需注意以下几点：①清除滑坍体，将坍塌土体及已倒塌桩板墙的外露部分清除干净；②在排水过程中，为防止大气降水直接进入滑坡体，加剧滑坡变形，要理顺恢复路基左侧边沟；③复合支挡要使用二级支挡，即桩板墙+扶壁式挡墙。

6 扶壁式挡土墙在公路应用中的质量控制

6.1 加强基底处理

当开挖到设计标高后，即可正式开始基底夯实施工，夯实度要控制在90%以上：首先，将块石或碎石填充到基底；然后，进行夯实施工，确保基底平面与设计标高相同。

6.2 模板安装

为了保证模板安装质量，需要注意以下几方面：①严格控制模板标高的准确度，避免出现钢模板线形不规则的情况，如果模板受损，则必须进行更换；②两个相邻模板之间要拼接严密，否则在混凝土浇筑环节，挡土墙可能出现漏浆；③严格控制模板强度，使其达到相关设计要求，为挡土墙的施工质量提供保障[4]。

6.3 混凝土的浇筑与养护

混凝土的浇筑与养护需要注意以下几方面：①严格控制水泥、骨料等施工材料的质量，各类施工材料的性能指标都要符合设计要求且必须进行抽样复验；②施工过程中要严格控制混凝土的坍落度和配合比，严禁浇筑混凝土时任意调整；③加强混凝土挡土墙养护，避免脱模后出现混凝土表面裂缝等问题。

7 结语

综上所述，在山区公路灾毁恢复重建工程的设计和施工过程中，复合式支挡的应用越来越广泛，其发挥了占地小、施工工艺简单、施工周期短等优势。为加强复合式支挡在公路工程设计中的应用，并保证其施工质量，须对现场进行详细勘察，然后根据实际情况制定合理的设计方案，并加以有效落实。在治理施工过程中，须加强滑体监测、施工验槽等，同时采取施工安全作业措施，确保施工作业人员、机械设备等的安全。