王錫志

摘要 加筋改良土抗滑擋土墻作為一種改進(jìn)的支擋結(jié)構(gòu)，主要由面板、拉筋、改良土組成，在公路、鐵路、建筑和水利等行業(yè)廣泛應(yīng)用。文章綜合分析路堤邊坡性質(zhì)、類型和自然地質(zhì)條件，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牟牧瞎?yīng)情況等，合理確定支擋結(jié)構(gòu)物的類型及具體形式，在整治邊坡的同時(shí)，降低了建設(shè)費(fèi)用，為類似工程項(xiàng)目高填路堤邊坡的設(shè)計(jì)有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞 加筋改良土;抗滑擋土墻;穩(wěn)定性;處治

中圖分類號(hào) U416.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0086-04

0 引言

受場(chǎng)地條件限制，在不能正常放坡的填方路段，采取增設(shè)支擋結(jié)構(gòu)物來滿足實(shí)際需求，加筋改良土抗滑擋土墻作為一種改進(jìn)的支擋結(jié)構(gòu)，能解決高填方道路場(chǎng)地受限的問題，文章以某段高速公路高填路堤為例，介紹了不同類型支擋結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)，著重闡述了加筋改良土抗滑擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算、施工工藝及注意事項(xiàng)。

1 工程概況

某段高速公路高填路堤，原路基設(shè)計(jì)為正常放坡，路堤全長(zhǎng)約107 m，邊坡最大高度24.2 m，施工過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)地面與實(shí)際地面不符，實(shí)際填方坡腳超出紅線范圍，部分填方坡腳侵占當(dāng)?shù)孛穹亢涂h道（如圖1所示），實(shí)際地形情況不滿足路基自然放坡條件，應(yīng)采取措施進(jìn)行收坡處理[1]。

2 現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查分析

2.1 工程地質(zhì)條件

2.1.1 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地處殘坡積地貌，微地貌屬丘陵谷地，路線在該段斜跨山間溝谷，地形陡峭，兩側(cè)山坡斜坡自然坡度約為15°～30°，植被發(fā)育，溝谷多以雜草及灌木為主。場(chǎng)址區(qū)無道通行，交通不便[2]。

2.1.2 地層巖性

由場(chǎng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探結(jié)果可見，地層上覆為第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4el+dl）可塑粉質(zhì)黏土，下伏基巖為元古界板溪群五強(qiáng)溪組第一段（Ptbnw1）板巖，具體特征如下：

（1）第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4el+dl）。3～13粉質(zhì)黏土：土呈黃褐色，可塑，板巖角礫約為10%，粒徑一般為5～25 mm，干強(qiáng)度中等，韌性中等，揭露層厚為1.5～

2.5 m，承載力基本容許值180 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值50 kPa。

（2）元古界板溪群五強(qiáng)溪組第一段（Ptbnw1）。10～23中風(fēng)化板巖：巖石呈青灰色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面見鐵質(zhì)浸染，巖芯較完整，多呈柱狀，節(jié)長(zhǎng)一般5～20 cm，少量巖芯因機(jī)械破碎多呈塊狀，塊徑50～70 mm，TCR約80%，未揭穿，承載力基本容許值1 200 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值120 kPa[3]。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)位于山間沖溝谷地，土體呈松散狀，地表水貧乏，僅在雨季可見少量地表徑流，地下水僅來源于上部土層孔隙潛水和深部基巖裂隙水，含水量較貧乏，其主要補(bǔ)給來源于大氣降水的入滲。該次勘察未深揭至該層地下水。

2.3 場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性分析

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)環(huán)境相對(duì)較穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)性深大斷裂。

項(xiàng)目區(qū)在歷史上地震強(qiáng)度較小，區(qū)內(nèi)及周圍未發(fā)生過最大烈度（大于5度）的地震[4]。

據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），所在地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，特征頻率周期0.35 s。對(duì)應(yīng)地震基本烈度Ⅵ度區(qū)。

通過對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層鉆探和現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查，地層連續(xù)分布，未見地震作用下的可液化地層，場(chǎng)地土屬硬土，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，總體處于建筑抗震有利地段。依據(jù)《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02—2013）相關(guān)條款的規(guī)定，對(duì)于該路堤工程可采用簡(jiǎn)易抗震設(shè)防措施。

2.4 地基巖土分層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

根據(jù)該地區(qū)的工程經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)鑒別鉆探巖芯，結(jié)合原位測(cè)試、室內(nèi)巖土試驗(yàn)確定該場(chǎng)區(qū)主要巖（土）層的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值如表1。

2.5 地基與基礎(chǔ)

場(chǎng)地內(nèi)地表上覆第四系全新統(tǒng)殘坡積可塑粉質(zhì)黏土分布較廣，其承載力基本容許值較低，工程地質(zhì)性能一般，分布較穩(wěn)定，揭露層厚1.5～2.5 m，夯實(shí)后可作為擬建路段路堤基底和小構(gòu)造物擴(kuò)大基礎(chǔ)持力層。

場(chǎng)地內(nèi)下伏的中風(fēng)化板巖分布連續(xù)，工程性能較好，其承載力基本容許值建議取2 000 kPa，可作為地基基礎(chǔ)持力層。

3 改性加筋土路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算

該高填路堤位于陡坡路段，為確保路基安全，依據(jù)該路段地質(zhì)條件，結(jié)合路基填料及地面橫坡等情況，通過穩(wěn)定性驗(yàn)算進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，合理擬定處治方案[5]。

根據(jù)現(xiàn)行公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，該段路堤邊坡坡率為1∶1，可不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。采用不平衡推力法對(duì)改性加筋土路堤邊坡抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。通過對(duì)陡坡路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間進(jìn)行反分析，求取正常工況條件和濕化滑坡況條件下接觸帶的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，從而進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

（1）正常工況條件下，陡坡路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間抗剪強(qiáng)度反分析陡坡路堤穩(wěn)定性分析的難點(diǎn)在于如何確定路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間抗剪強(qiáng)度。該次采用最不利設(shè)計(jì)原則，假定當(dāng)路堤按8 m一級(jí)放臺(tái)階2 m，坡率為1∶1.5時(shí)，正常工況下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.1以上，通過反分析方法求取路堤填土與原狀土邊坡坡面接觸帶的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。反算結(jié)果表明：正常工況下，路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間抗剪強(qiáng)度c值可取為21 kPa，φ值可取為19°。

（2）濕化滑坡破壞狀態(tài)下，為得到最不利狀態(tài)下陡坡路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間的抗剪強(qiáng)度，假定路堤一級(jí)按8 m設(shè)置，放臺(tái)階2 m，坡率為1∶1.5時(shí)，降雨濕化，造成路堤沿填土與自然邊坡原狀土間快速滑移變形，不考慮地震和地下水的影響，穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到0.5以下，進(jìn)行反分析。反算結(jié)果表明：濕化滑坡破壞狀態(tài)下，陡坡路堤邊坡填土與自然邊坡原狀土間抗剪強(qiáng)度c值可取為10 kPa，φ可取為8°。

（3）改性加筋土路堤邊坡整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。取正常工況條件下，反算得到的路堤填土與自然邊坡原狀土間的強(qiáng)度為設(shè)計(jì)改性加筋土路堤邊坡沿填土與自然邊坡原狀土間的抗剪強(qiáng)度，取改性加筋土加筋引起的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算為黏聚力，取改性土提高的抗剪強(qiáng)度為安全儲(chǔ)備。以某斷面為分析斷面，計(jì)算模型如圖2所示。

采用不平衡推力法對(duì)改性加筋土路堤典型斷面整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算結(jié)果為：

（1）正常工況，累計(jì)下滑力為292.49 kN/m，累計(jì)抗滑力為1 536.76 kN/m，改性加筋土路堤整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為5.25，規(guī)范要求安全系數(shù)為1.25，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）濕化滑坡工況，累計(jì)下滑力為437.75 kN/m，累計(jì)抗滑力為1 185.06 kN/m，改性加筋土路堤整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為2.71，規(guī)范要求安全系數(shù)為1.25，滿足設(shè)計(jì)要求[6]。

4 處治方案比選

4.1 方案比選

該次處治方案初步確定采用加筋改良土護(hù)坡、抗滑擋土墻、加筋改良土護(hù)坡與抗滑擋土墻結(jié)合三種處理方案，并對(duì)三種處理方案從安全、經(jīng)濟(jì)的角度進(jìn)行對(duì)比論證[7]。

4.1.1 方案（一）加筋改良土護(hù)坡

該類型護(hù)坡工程造價(jià)低，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，施工難度較大，施工工藝要求高;加筋土內(nèi)部穩(wěn)定性及變形較難控制，安全度較低。

4.1.2 方案（二）抗滑擋土墻

擋墻內(nèi)部穩(wěn)定性較好，安全度較高;現(xiàn)場(chǎng)施工難度小，工期短;采用片石混凝土砌筑，工程造價(jià)較高，地基承載力要求高，抵御變形能力較差，易造成損壞。

4.1.3 方案（三）加筋改良土+抗滑擋土墻

上部采用改性土和碎石土加土工格柵，下部采用片石混凝土砌筑，工程造價(jià)適中。下部設(shè)置抗滑擋土墻，加固坡腳，上部設(shè)置加筋土擋土墻保證路堤邊坡穩(wěn)定，安全度較高。

通過對(duì)三種方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比論證可知：

方案（一）為柔性護(hù)坡方案，適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，但抵御下滑力的支擋力不足。

方案（二）可根據(jù)下滑力大小合理設(shè)計(jì)抗滑擋土墻，但受限于擋土墻高度、地基承載力要求等，抵御變形能力較差，易造成損壞。

方案（三）通過將方案（一）、方案（二）進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，充分利用二者的優(yōu)勢(shì)，采用就地取材、方便施工、加快進(jìn)度、易于控制質(zhì)量的原則。

通過對(duì)比論證，確定推薦方案為加筋改良土護(hù)坡與抗滑擋土墻結(jié)合方案。

4.2 推薦方案說明

根據(jù)路基穩(wěn)定性分析結(jié)果，此次推薦方案穩(wěn)定安全系數(shù)為1.313，滿足規(guī)范要求，為保證路基穩(wěn)定，采取以下邊坡加固防護(hù)措施。

4.2.1 地基處理

填筑在陡坡上的路基應(yīng)重視對(duì)地基的處理，當(dāng)?shù)乇砀采w土層厚度小于2.5 m時(shí)，必須清除表層覆蓋土層，在基巖開挖寬度不小于2 m的反向臺(tái)階，并酌情鋪設(shè)土工格柵，地下水及地表水豐富的路段設(shè)置滲水盲溝排除路基水。

4.2.2 邊坡坡率及邊坡加固

高陡路堤分級(jí)進(jìn)行填筑，第一級(jí)填筑高度為8 m，坡率為1∶1.5，采用一般路基填料進(jìn)行填筑;第二級(jí)填筑高度為10 m，坡率為1∶1.0，采用加筋改良土護(hù)坡;第三級(jí)采用抗滑擋土墻支擋結(jié)構(gòu)，每級(jí)邊坡之間設(shè)置2 m寬平臺(tái)。

4.2.3 路基填料要求

填方路基應(yīng)分層鋪筑，均勻壓實(shí)，填料應(yīng)采自指定的料場(chǎng)，并經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)滿足表2所列填料規(guī)格、最小強(qiáng)度等要求。

4.2.4 排水設(shè)計(jì)

（1）在該高填路段左側(cè)設(shè)置填平區(qū)，填平區(qū)應(yīng)做好截、排水處理，應(yīng)將填平區(qū)上方?jīng)_溝內(nèi)匯水提前攔截并引入路側(cè)邊溝內(nèi)。

（2）在地形最低點(diǎn)處設(shè)置一道1.5 m×1.5 m橫向盲溝，與0.8 m×1.1 m縱向滲溝相連，加筋改良土頂面設(shè)置間距為2 m的橫向滲溝，將下滲到路基內(nèi)的地表水及地下水排除到路基范圍以外，路基坡腳設(shè)置排水溝[8]。

4.2.5 加筋改良土護(hù)坡

陡坡路堤存在3個(gè)主要問題是：

（1）填土與原坡土體交界面存在抗剪強(qiáng)度不足，已形成滑移變形開裂。

（2）填土與原坡土體交界面存在濕化變形，引起路基沉降開裂變形。

（3）陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)不足導(dǎo)致路肩邊坡開裂變形破壞。

針對(duì)上述問題，采用防護(hù)、支護(hù)與抗滑相結(jié)合，防排水與加固相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)邊坡坡面防水及邊坡加固作用，解決路肩邊坡開裂變形破壞問題;在路堤下部采用改性加筋土層及改性土加筋土墻形成改性加筋土防濕排水抗滑墊來提高填土與原坡土體交界面底部的抗剪強(qiáng)度和抗?jié)窕芰?，解決陡坡路堤滑移變形與濕化變形問題。

4.2.6 抗滑擋土墻

（1）擋土墻一般為穩(wěn)定陡坡地段路堤，或?yàn)楸苊膺吰虑终寂R近的道路、建筑物等。陡坡路段采用衡重式擋土墻，地形平坦時(shí)設(shè)置仰斜式擋土墻。一般宜設(shè)置路肩擋土墻，受地形限制無法設(shè)置路肩墻時(shí)可采用路堤擋土墻。

（2）擋土墻高度依據(jù)路堤高度、地形、地質(zhì)、土石方平衡等因素綜合確定。路肩擋土墻高度一般不超過10 m，最大高度不高于12 m;路堤擋土墻最大高度應(yīng)小于10 m，支擋高度超過12 m的填方路段，原則上采用樁板式擋土墻，并應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

5 施工注意事項(xiàng)

（1）為了保障路堤整體穩(wěn)定性，高陡路基施工全過程應(yīng)進(jìn)行水平位移和豎向位移觀測(cè)，以獲取路堤填筑過程中或以后的地基變形動(dòng)態(tài)。

（2）路堤填筑每層均應(yīng)觀測(cè)，具體頻率依據(jù)沉降、穩(wěn)定的變形速率;當(dāng)層間填筑間隔超過3天時(shí)，每3天不少于一次;路堤填筑完成至預(yù)壓期結(jié)束期間，每半月或一個(gè)月不少于一次。

（3）具體的監(jiān)測(cè)斷面、項(xiàng)目和頻率參見相應(yīng)設(shè)計(jì)文件。

6 結(jié)束語

通過工程實(shí)例的成功應(yīng)用，可知在高填方路段，采用加筋改良土抗滑擋土墻不失為一種經(jīng)濟(jì)省時(shí)的好方法，不僅能就地取材、方便施工、加快進(jìn)度，還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)、施工方面也日益成熟，可在土木工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

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