依托工程實(shí)例，實(shí)地踏勘，結(jié)合高密度電法解譯和計(jì)算分析得出邊坡并未形成貫通性的滑面，僅為局部擋墻后部土體滑塌變形。經(jīng)方案比較，采用樹根樁+錨索聯(lián)合支護(hù)對(duì)邊坡體進(jìn)行加固處理，樹根樁施工機(jī)械受場地限制小，布樁靈活、擾動(dòng)較小，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)過一個(gè)雨季運(yùn)行，邊坡變形監(jiān)測(cè)滿足要求。

變形分析; 邊坡加固; 樹根樁+錨索聯(lián)合支護(hù);"" 經(jīng)濟(jì)合理

U417.1A

市政工程市政工程

［定稿日期］2023-06-07

［作者簡介］何云松（1991—），男，碩士，研究方向?yàn)閹r土工程。

0" 引言

樹根樁實(shí)質(zhì)為100～200 mm的鉆孔灌注樁。因其布置施工性狀如樹樁而得名。近年來樹根樁在地基處理、既有建筑物加固領(lǐng)域運(yùn)用廣泛，技術(shù)較為成熟。在處理地基基礎(chǔ)不均勻沉降，承載力不足等問題中得到了廣泛運(yùn)用，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益［1］。GJ79-2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中將“托換法”加入了樹根樁內(nèi)容，并對(duì)樹根樁的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢測(cè)都做出了相應(yīng)的規(guī)定［2］。但在滑坡、邊坡的加固中仍然運(yùn)用不多。

孫少銳［3］參考樹根樁應(yīng)用于托換工程的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，根據(jù)樹根樁的實(shí)際特征，詳細(xì)地推導(dǎo)了樹根樁加固邊坡后樹根樁與土均質(zhì)化復(fù)合“土體”的本構(gòu)模型，研究了樹根樁應(yīng)用于邊坡加固后的應(yīng)力場、位移場的變化及邊坡的穩(wěn)定性情況。得出樹根樁加固可以有效提高邊坡穩(wěn)定性。顏春等［4］針對(duì)本身是穩(wěn)定的膨脹土邊坡應(yīng)重點(diǎn)考慮膨脹土工程特性引起的淺層的牽引漸進(jìn)式破壞，采用樹根樁＋CMA混合液綜合防護(hù)方案對(duì)于預(yù)防具有軟弱面的中弱膨脹土邊坡淺層失穩(wěn)的加固非常有效，作為一種較新的膨脹土防護(hù)加固技術(shù)值得參考借鑒。劉亞升等［5］采用樹根樁—錨索復(fù)合土釘墻對(duì)該區(qū)域基坑進(jìn)行支護(hù)，取得了較好的實(shí)踐效果，變形在合理范圍內(nèi)，證實(shí)了設(shè)計(jì)方案的可行性。

樹根樁的設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，直到今天仍未找到很好考慮各種影響因素的理論設(shè)計(jì)方法，《滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T38509-2020）主要考慮了縱筋抗剪強(qiáng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的提高作用［6］。

李子運(yùn)［7］考慮到公路修復(fù)的迫切性，采用可便宜快速施工的300 mm樹根樁進(jìn)行邊坡支護(hù)，該樁可用鉆孔機(jī)鉆孔后快速施工，樹根樁采用壓力灌漿，樁體實(shí)際直徑比設(shè)計(jì)值大，GB/T38509-2020《樁與樁周土滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》主要考慮了縱筋抗剪強(qiáng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的提高作用結(jié)合更為緊密，樁端土與持力層被膠結(jié)加固。

綜合來看，對(duì)于中小型滑坡、老邊坡（位于建筑場地內(nèi)，施工空間有限），特別是應(yīng)急搶險(xiǎn)過程中，大尺寸的支護(hù)結(jié)構(gòu)受工期、空間、工程造價(jià)影響無法快速開展。這種情況下，樹根樁因其具有集約化設(shè)計(jì)、輕量化施工的優(yōu)點(diǎn)，被逐漸推廣。與常規(guī)抗滑樁相比，微型樁施工工藝更加簡單、快捷、環(huán)保。此外，微型抗滑樁施工機(jī)械受場地限制小，布樁靈活、擾動(dòng)較小等優(yōu)勢(shì)，值得被推廣。

本文從實(shí)際工程案例出發(fā)，綜合實(shí)地踏勘、地質(zhì)鉆探，以及高密度電法查明邊坡變形原因。在此基礎(chǔ)上，采用最優(yōu)目標(biāo)分析法，得出再邊坡安全系數(shù)和造價(jià)最優(yōu)的條件下，樹根樁+錨索布置的最優(yōu)方案，采用GEO5整體計(jì)算分析得出邊坡穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，施工完成后，變形量滿足要求。

1" 項(xiàng)目概況

某變電站位于北側(cè)連通鎮(zhèn)內(nèi)道路，南側(cè)為斜坡，坡度約30°，距離約20 m處為村民自建擋墻和房屋。地勢(shì)北高南低，變電站與南側(cè)道路高差約30 m。該變電站于2007年投入使用，建成后運(yùn)行至今，站址東南角出現(xiàn)地坪開裂、構(gòu)支架基礎(chǔ)下沉現(xiàn)象，處于填方區(qū)的圍墻普遍出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。運(yùn)行期間，村民于站址南側(cè)距離站址邊緣約20 m位置開挖坡體自建房屋，開挖高度約5～7 m，自行修建毛石擋墻進(jìn)行支擋。受村民自建擋墻開挖影響，站址東南角下方部分村民自建擋墻墻頂后方約3～5 m位置出現(xiàn)地表開裂，裂縫寬度約3～5 cm，局部出現(xiàn)滑移，形成約20～30 cm的后緣錯(cuò)臺(tái)。

為查明地基下沉、圍墻開裂及坡體滑移的原因，采用地質(zhì)勘察、高密度電法等勘察方法進(jìn)行勘察分析，經(jīng)過計(jì)算分析提出邊坡支護(hù)方案。

經(jīng)查明該場地土層相關(guān)參數(shù)詳見表1，變電站內(nèi)表層為混凝土地坪和碎石墊層，下部為素填土。主要為①素填土，可塑～硬塑狀態(tài)，粉質(zhì)黏土為主，混有少許碎石，結(jié)構(gòu)松散，不均勻。標(biāo)貫實(shí)測(cè)錘擊數(shù)4.0～8.0 擊，平均為5.8擊，為修建變電站填筑，填筑時(shí)間約10～13年，層厚0.40～7.20 m，現(xiàn)狀場地均有分布。

邊坡體土層主要為②1含碎石粉質(zhì)黏土：硬塑狀態(tài)，碎石粒徑多為2～40 mm，局部揭露最大粒徑約 60 mm，母巖成份

為多為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖、泥質(zhì)砂巖，局部為全風(fēng)化砂巖，棱角狀～次棱角狀，質(zhì)量約占總質(zhì)量20%～40%。標(biāo)貫實(shí)測(cè)錘擊數(shù)8.0～22.0 擊，平均為14.0擊，場地內(nèi)均有分布。

結(jié)合高密度電法，可知，側(cè)線中間及上部淺層覆蓋層厚度較大，勘察深度范圍內(nèi)，未揭露基巖埋深，其中在0～24 m段，50～60 m段厚度較薄，約1～2 m，下方存在高阻異常區(qū)域，推測(cè)為較大孤石，結(jié)合現(xiàn)場情況為0～24 m為下方民房院子，50～60 m處為村民自建擋墻。其余測(cè)線段分布3～9 m厚度不均的粉質(zhì)黏土夾碎石層。

由高密度電法解譯剖面圖可以看出，邊坡整體并未形成貫通性的裂隙，僅出現(xiàn)了邊坡局部垮塌和變形，詳見圖1。

2" 變電站變形原因分析

針對(duì)地基下沉、構(gòu)支架基礎(chǔ)下沉、圍墻開裂問題，初步分析認(rèn)為：主要原因是場地內(nèi)填土未有效壓實(shí)，壓實(shí)度未達(dá)到規(guī)范要求，且壓實(shí)不均勻。導(dǎo)致變電站建成投產(chǎn)后，因填土沉降且沉降不均勻，導(dǎo)致地坪、圍墻開裂，構(gòu)支架基礎(chǔ)出現(xiàn)持續(xù)不斷的下沉。場地填土?xí)r間約10～13年，層厚不均勻。變電站填土厚度南側(cè)最大為7.40 m，北側(cè)0.4 m，中間厚度約為2.3 m，填土壓實(shí)系數(shù)0.92～1.0，密實(shí)度未達(dá)原設(shè)計(jì)要求且差異較大。

依據(jù)實(shí)際踏勘，該變電站修建后，南側(cè)村民自建擋墻，導(dǎo)致坡體下方存在高差5～9 m的臨空面，詳見圖2。由于擋墻強(qiáng)度和做法不規(guī)范未能對(duì)邊坡起到支擋作用，于2017年變電站南側(cè)坡體出現(xiàn)局部失穩(wěn)，距離墻頂約 3～5 m 的坡面出現(xiàn)地表開裂，部分產(chǎn)生20～30 cm的滑移錯(cuò)臺(tái)，詳見圖3，之后逐漸穩(wěn)定，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。場地排水系統(tǒng)不完善，雨水積蓄排出不暢，大量地表水滲入，弱化坡體巖土強(qiáng)度，從而促進(jìn)坡體的不穩(wěn)定滑移和變形。

市政工程何云松， 湯偉： 樹根樁在某變電站邊坡加固中的運(yùn)用

對(duì)邊坡選取三個(gè)剖面分別進(jìn)行不同工況下的穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算時(shí)素填土采用直接天然快剪參數(shù)，其余各層土采用直剪天然快剪參數(shù)。計(jì)算結(jié)果見表2。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，高密度電法解譯，計(jì)算結(jié)果可以得出，南側(cè)村民自建擋墻，導(dǎo)致坡體下方存在高差5～9 m的臨空面，使得擋墻頂部出現(xiàn)裂隙，邊坡出現(xiàn)垮塌變形。

3" 樹根樁邊坡加固計(jì)算分析

3.1" 加固方案的設(shè)計(jì)比選

該滑坡治理設(shè)計(jì)包括：支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坡面排水系統(tǒng)、坡面防護(hù)等內(nèi)容。根據(jù)邊坡現(xiàn)狀地形、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件等，擬定了支護(hù)方案：

（1）坡腳板肋式擋墻護(hù)腳+坡面掛網(wǎng)噴錨護(hù)面+場地排水系統(tǒng)梳理。采用C25毛石混凝土進(jìn)行充填密實(shí)。該方案能有效地增強(qiáng)整個(gè)坡體穩(wěn)定性，防止坡面坡頂裂縫發(fā)展，同時(shí)對(duì)坡腳民房也能形成有效保護(hù)。缺點(diǎn)：由于坡腳現(xiàn)有簡易民房和院子，施打錨索需要施工空間，需對(duì)其進(jìn)行拆除和占用土地，涉及協(xié)調(diào)和賠償問題。

（2）坡體樹根樁錨索支擋+坡面掛網(wǎng)噴錨護(hù)面+場地排水系統(tǒng)梳理坡體上施打樹根樁，增強(qiáng)坡體抗滑力，提高坡體的整體穩(wěn)定性，另施加錨索拉力控制樹根樁組的樁頂位移。該方案實(shí)施點(diǎn)位于坡體之上，能有效地控制變電所區(qū)域坡體穩(wěn)定，同時(shí)避免施工過程中與村民的協(xié)調(diào)和賠償問題，不用拆除現(xiàn)有民房。缺點(diǎn)是不能對(duì)坡腳民房形成有效保護(hù)，詳見圖4。

（3）坡腳擋墻處設(shè)置抗滑樁。缺點(diǎn)：造價(jià)高由于坡腳現(xiàn)有簡易民房和院子，需對(duì)其進(jìn)行拆除和占用土地，涉及協(xié)調(diào)和賠償問題。

經(jīng)與建設(shè)單位協(xié)商，綜合造價(jià)、環(huán)境因素、地質(zhì)條件等因素考慮，擬采用樹根樁+錨索進(jìn)行坡體加固。

3.2" 樹根樁支護(hù)計(jì)算

由于缺少成熟的計(jì)算方法，本文根據(jù)根據(jù)GB50010-2010（2015年版）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》和GB/T38509-2020《滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算（表3）。

（1）依據(jù)GB50010-2010（2015年版）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》單樁抗剪強(qiáng)度計(jì)算。

①等效矩形截面計(jì)算：

B=1.76×r=1.76×180=158.4 mm

h0=hw=1.6r=1.6×180=144 mm（且hw/B=0.91lt;4）

②樁身混凝土抗剪強(qiáng)度（C30）：

V=0.25βcfcbh0=0.25×1×14.3×158.4×144/1000=22.83 kN

③配置箍筋時(shí)樁身抗剪強(qiáng)度：

V＝0.7ftbh0+fyvh0Asv/S=0.7×1.43×158.4×144+400×144×157/100=22.8+90.4=113.26 kN

綜上可得，樹根樁單樁抗剪強(qiáng)度為113.26 kN，每延米上（7根樁）抗剪強(qiáng)度為792.85 kN。

樹根樁箍筋鋼筋直徑不應(yīng)小于縱向受力鋼筋最大直徑的1/4，且不應(yīng)小于6 mm，箍筋間距宜取100～200 mm，且不大于400 mm，以及樁的直徑。

（2）考慮鋼筋的抗剪強(qiáng)度計(jì)算邊坡抗滑整體穩(wěn)定（根據(jù)GB/T38509-2020《滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》）。

Plt;lt;Rtn（1）

Rtn=nτtn（2）

τtn=βn［τ］As（3）

βn=（Es/Et）1/4（4）

式中：P為滑坡推力（kN）；Rtn為小口徑樁組合抗滑樁群抗滑力（kN）；n為每米小口徑樁的數(shù)量，單位為根；τtn為單樁容許抗剪強(qiáng)度（kN）；βn為考慮鋼筋彎曲影響的折減系數(shù)；Es、Et為土體以及小口徑樁的彈性模量（MPa）；［τ］為鋼筋抗剪強(qiáng)度（kN）；As為鋼筋橫截面面積（m2）。

4" 結(jié)論

綜合結(jié)果可以看出，兩種計(jì)算方法相差不大，樹根樁在邊坡中加固作用主要體現(xiàn)在抗剪作用中。通過GEO5巖土計(jì)算軟件，采用樹根樁加固后，邊坡整體穩(wěn)定系數(shù)得到提高，正常工況下為1.47，地震工況下安全系數(shù)為1.32。

坡體樹根樁錨索支擋+坡面掛網(wǎng)噴錨護(hù)面+場地排水系統(tǒng)梳理+站內(nèi)地坪注漿加固該方案在邊坡坡體上進(jìn)行，采用多根樹根樁外加錨索進(jìn)行控制位移。能有效地控制變電所區(qū)域坡體穩(wěn)定，可以避免施工過程中與村民的協(xié)調(diào)，不用拆除現(xiàn)有民房建筑。樹根樁群布置頂部采用混凝土承臺(tái)連接為整理，施加三排構(gòu)造性錨索，提供抗拉拔力，提高樹根樁群的整體性，減少樁頂位移。能有效另外采用注漿處理，對(duì)站內(nèi)未達(dá)壓實(shí)度土體進(jìn)行注漿處理，填充填土空隙，減少站內(nèi)沉降。

參考文獻(xiàn)

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