1 工程實(shí)例

達(dá)州機(jī)場大道鐵路跨線橋右側(cè)臨近銅缽河， 因受極端天氣，50 年一遇特大暴雨影響，鐵路跨線橋右幅第14#跨、15#跨橋下沖刷嚴(yán)重，墩柱右側(cè)土體被沖刷至銅缽河內(nèi)。 第14 跨處形成長度超過50 m 的“弧狀”拉陷槽。7 日之內(nèi)，“弧狀”拉陷槽由寬度1.0 m 發(fā)展至2.5 m，最大陷落深度已逐漸達(dá)約3.5 m，坡體處于蠕化變形階段。 15#跨墩柱處，因土壤含水量增加引起土體整體荷重增加并向河內(nèi)傾斜，已發(fā)生變形、開裂，且存在進(jìn)一步擴(kuò)大惡化趨勢，15#墩的樁基右側(cè)已裸露3 m 左右。若發(fā)生繼續(xù)滑動，墩柱因左右壓力不同將會發(fā)生橫向剪力，影響垂直度，滑坡處緊鄰達(dá)州甕福化工鐵路專用線，安全隱患極大，亟待治理，具體情況詳見圖1 和圖2。急需選擇合理的邊坡支護(hù)方式防護(hù)軟土路基，引流雨水，保存土體。

圖1 滑坡側(cè)面

圖2 滑坡正面

2 分析現(xiàn)場，制定支護(hù)原則

2.1 現(xiàn)場土體受力分析

土體整體受垂直向下重力與水平?jīng)_刷，上方土壤順勢落下，最終導(dǎo)致“弧狀”拉陷槽，槽的寬度隨著土壤的流失與下墜越來越大，成蠕化變形。 圖3 為土體受力滑動圖。

圖3 土體受力滑動圖

針對研究的土體對象特性， 對失壓土地進(jìn)行了水平方向及垂直方向的位移監(jiān)測，通過周期性的數(shù)據(jù)采集[1]、分析，計(jì)算得到土體變形曲線如圖4 所示。

圖4 土體變形監(jiān)測曲線

由圖4 可知，當(dāng)從布置監(jiān)測A 區(qū)（全風(fēng)化花崗巖）坡口點(diǎn)位后，隨著時(shí)間的推移土體變形逐漸增大，截至第13 個(gè)觀測周期各方向變形值均已經(jīng)超過35 mm。

2.2 雨水情況分析

四川東部地區(qū)每年7 月至9 月強(qiáng)降雨多，其余月份雨水較少，以2021 年達(dá)州市降水情況為例[2]，8 月8 日最高站點(diǎn)雨量達(dá)376.9 mm，城區(qū)雨量達(dá)324.3 mm，是2021 年最強(qiáng)的一次降雨。因此，項(xiàng)目做邊坡支護(hù)時(shí)需考慮最強(qiáng)降水量，充分做好應(yīng)對河水水流突然湍急的情況，確保支護(hù)工程經(jīng)得住最強(qiáng)雨水的沖刷。

2.3 支護(hù)原則

根據(jù)土體受力與雨水情況制定支護(hù)原則。

1）分析土體情況，確定滑動模式。 根據(jù)土體受力滑動圖分析該處滑坡滑動破壞模式為順層平推式，土體下方土壤流失導(dǎo)致前緣卸荷， 后側(cè)土體因卸荷與自重增加等原因與原有的泥巖層面分離，邊坡失穩(wěn)邊界條件明確，即前緣卸荷后回填土體與原有泥巖層面形成滑面主動分離，后緣垂直裂隙為后緣開裂。

2）考慮河水水流等原因，確定防護(hù)類型。 本工程沿河未設(shè)計(jì)支護(hù)且河水距墩柱不足30 m，因此，不考慮采用丁壩、順壩等導(dǎo)治構(gòu)造物的間接式支護(hù)方式， 采用直接防護(hù)方式進(jìn)行防護(hù)。 一方面盡量減少土石方的挖運(yùn)，另一方面盡量減小對坡體的擾動，初步設(shè)計(jì)采用擋土墻的方式防護(hù)。

3）考慮墩柱受力形式，確定是否需要清方卸荷保證墩柱受力均勻。 首先，清方方案存在協(xié)調(diào)難度較大，較大數(shù)量的土石方開挖外運(yùn)、新增棄土場問題；其次，項(xiàng)目施工需貫徹國家綠色發(fā)展理念，清方方案對環(huán)境有一定破壞，存在水土流失風(fēng)險(xiǎn)，因此否定清方方案。

4）支護(hù)工程除了要滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求外，還應(yīng)考慮因地制宜、施工方便，以及綜合環(huán)境和資源等因素，同時(shí)要方便開展施工期及工后運(yùn)營的動態(tài)觀測、監(jiān)測工作。

3 支護(hù)方案比選

依據(jù)制定的支護(hù)原則， 擬采用擋土墻的方式防護(hù)該處邊坡，因土壤流失，僅依靠單獨(dú)的擋土墻不能達(dá)到支護(hù)的效果，需采用排水、樁基、錨桿等多種形式結(jié)合的支護(hù)方式，要達(dá)到節(jié)約經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)可靠、安全風(fēng)險(xiǎn)低、質(zhì)量高的支護(hù)效果。

3.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻，依靠墻體自身的重量抵擋土壓力作用，形式簡單，就地取材，施工便捷，部分擋墻基地設(shè)凸榫抵抗滑動。但因本工程土體下部流失，預(yù)采用重力式擋土墻，需趁河水枯竭期，袒露河岸，采用填土夯實(shí)地基的辦法。 一方面支護(hù)工程時(shí)間緊、任務(wù)重，另一方面重力式基礎(chǔ)不穩(wěn)定，遇河水因降雨突變湍急時(shí)，基礎(chǔ)前緣卸荷，易形成脫空。

3.2 壁式擋土墻

壁式擋土墻分為鋼筋混凝土懸臂式擋土墻、 鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。 壁式擋土墻采用鋼筋混凝土材料，由立壁、墻趾板、墻踵板3 部分組成（扶壁式多墻面板部分），擋土墻主要依靠地板上填土重量維持擋土構(gòu)筑物的穩(wěn)定。 銅缽河河道淤泥深度達(dá)到3~5 m，設(shè)置壁式擋土墻考慮河道淤泥時(shí)，墻身高度可達(dá)10 m 左右，立壁下部產(chǎn)生較大的彎矩，配筋多，既不安全又不經(jīng)濟(jì)。

3.3 錨桿、加筋式擋土墻

錨桿式擋土墻利用板肋式、 格構(gòu)式或排樁式墻身結(jié)構(gòu)擋土、依靠固定在巖石或者可靠地基上的錨桿維持穩(wěn)定，擋墻可以升級為自立式（錨錠式）擋土墻，均是依靠牢固的地基錨固在土壤里面。 對土壤的特性有嚴(yán)格的要求，分析土壤的內(nèi)摩擦角與錨桿的摩擦力，根據(jù)圖3 可以看出，橋墩樁基處分為兩種土質(zhì)，取地勘提供參數(shù)A 部分為全風(fēng)化花崗巖，B 部分為回填殘積黏性土，借助采用北京理正軟件公司開發(fā)的理正巖土6.5、理正深基坑7.0 分析計(jì)算[3-4]，得出支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)表

表1 中得出殘積黏性土與錨桿的黏結(jié)強(qiáng)度值低， 因土質(zhì)松軟，且土體正受河水的沖刷，錨桿很難錨固在土壤中，因此，本工程不宜采用錨桿式擋土墻。

3.4 鋼管樁擋土墻加綜合排水

分析以上3 種擋土墻的弊端， 擋土墻下方需采取樁基形式固定在河道旁，墩柱靠近河道邊的距離為30 m，有充分的地理?xiàng)l件采用鋼管樁作為樁基的形式加固擋土墻。 擋墻上部設(shè)計(jì)排水溝，采用綜合排水的形式排出雨水減少土體自重。 依據(jù)JTG/T 3334—2018《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》，參數(shù)取地勘提供參數(shù)，支擋前后進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算數(shù)據(jù)表明，處治前正常工況（考慮30%充水高度），安全系數(shù)1.30 時(shí)剩余下滑力195.43kN/m；處治前非正常工況（考慮60%充水高度），安全系數(shù)1.20 時(shí)剩余下滑力505.13 kN/m。 非正常工況控制邊坡穩(wěn)定性。 采用鋼管樁處治后，穩(wěn)定系數(shù)1.24＞安全系數(shù)1.20，邊坡滿足規(guī)范及工程使用的穩(wěn)定性安全需求。

3.5 混凝土樁基擋土墻加綜合排水

采用水下混凝土樁基加擋土墻，可以達(dá)到預(yù)期的效果，但在施工難度大，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)所知，混凝土樁基屬于水下樁，規(guī)范要求不能采用人工挖孔的方式進(jìn)行樁基開完作業(yè)， 需采用旋挖鉆等大型設(shè)備進(jìn)行操作。 本工程項(xiàng)目施工便道已恢復(fù)，大型設(shè)備無法進(jìn)場。 再次維修便道進(jìn)場施工的情況下會延長整體工期，施工難度大且經(jīng)濟(jì)性差，詳見表2。

表2 兩種樁基式擋土墻造價(jià)對比

4 建議

綜上所述，建議采用鋼管樁擋墻加綜合排水方式進(jìn)行防護(hù)工程[5]，詳見圖5。 具體施工方案如下。

圖5 鋼管樁擋土墻加綜合排水示意圖

4.1 樁基方面

樁基施工的過程中鋼管樁的鉆進(jìn)與灌漿料施工為主要的施工工序。 設(shè)計(jì)鋼管樁的數(shù)量與位置，現(xiàn)場核實(shí)后進(jìn)行鋼管樁鉆進(jìn)工作，采用φ127 mm 壁厚8 mm 的無縫鋼管，φ168 mm鉆孔。 鋼管樁鉆進(jìn)方式：角度偏差±2.0°，鉆孔底部偏斜尺寸孔深的3%。 工程為確保鉆孔內(nèi)壓注漿液飽滿，采用鋼管樁下端部預(yù)留2 個(gè)微型切口或在管底焊接高度約6 cm 的架立筋，將注漿管同鋼管固定一起下放到鉆孔中。 采用孔底返漿，一次注漿的方式進(jìn)行注漿，灌漿壓力控制在0.3~0.8 MPa，最后鋼管樁頂采用現(xiàn)澆C25 混凝土頂板連接。

4.2 擋墻方面

土體是由于前緣卸荷，屬于被動土壓力，考慮到下滑深度為14 m，給予擋墻被動土壓力約為241.7 kN/m[6-7]，設(shè)計(jì)擋墻頂寬0.6~1.0 m，底寬1.7~2.5 m，墻背垂直，采用C20 混凝土澆筑，擋墻應(yīng)在鋼管樁檢驗(yàn)合格后方可施工，沿墻長每隔10~15 m和與其他建筑物連接處應(yīng)設(shè)置伸縮縫，在基底的地層變化處，應(yīng)設(shè)置沉降縫，擋墻墻背回填0.5 m 寬碎石盲溝。

4.3 排水方面

排水工程中設(shè)計(jì)坡面[8]，坡面設(shè)計(jì)22 m 長仰斜式排水孔，排水孔采用φ110 mm 的鉆孔，內(nèi)置φ100 mm 的軟式排水管，縱向間距4~6 m，傾角不宜小于6°。

4.4 監(jiān)測方面

施工過程中與后期運(yùn)營時(shí)需要隨時(shí)都能便捷的監(jiān)測到支護(hù)工程各方面的變化[9]，具體監(jiān)測工作如表3 所示。

表3 施工期及工后運(yùn)營的動態(tài)觀測、監(jiān)測工作

施工完成后對A 區(qū)坡口處進(jìn)行監(jiān)測，A 區(qū)全風(fēng)化花崗巖未發(fā)生超出規(guī)范范圍的位移變化，如圖6 所示。

圖6 坡口變形監(jiān)測曲線

B 區(qū)擋墻處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖7 所示。

圖7 防護(hù)體系檢測數(shù)據(jù)

從圖7 中可知，在防護(hù)體系施工完成后，防護(hù)體系發(fā)生了短暫的自身穩(wěn)定沉降，穩(wěn)定后，未發(fā)生明顯位移。

5 結(jié)語