為解決高速公路路基開(kāi)裂、沉陷、邊坡滑塌等病害，文章以某高速公路高填路基病害處治工程為依托，采用樹(shù)根樁技術(shù)加固路堤坡面以及用靜壓注漿技術(shù)加固路基，對(duì)高填路基進(jìn)行聯(lián)合處治。結(jié)果表明：樹(shù)根樁和靜壓注漿聯(lián)合運(yùn)用在高速公路高填路基沉陷、邊坡滑塌等病害處治中，使路基最高平面位移速率控制為306.53 mm/d，最大高程位移速率由-237.00 mm/d降低至0～0.5 mm/d的安全可控值，路面無(wú)新增裂縫，取得較好效果。該方法的應(yīng)用對(duì)保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。

高速公路；路基；邊坡；樹(shù)根樁；靜壓注漿

U418.5A230754

作者簡(jiǎn)介：

覃" 華（1987—），工程師，研究方向：道路與橋梁研究工作。

0" 引言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)里程的高速發(fā)展，截止2022-12-29，廣西全區(qū)111個(gè)縣（市、區(qū)）開(kāi)通了高速公路，實(shí)現(xiàn)了“縣縣通高速”的里程碑，且廣西高速公路的運(yùn)營(yíng)總里程再創(chuàng)新高，提升至8 270 km，讓“5縱8橫8支線”高速公路網(wǎng)進(jìn)一步完善。但由于廣西地處山區(qū)，受地形限制，山區(qū)高速公路不僅橋隧比較大，而且存在大量的高填方路堤及大挖方路塹。在強(qiáng)降雨、地震等影響下，高填方路基隨之出現(xiàn)了路基沉陷、邊坡滑塌、路面開(kāi)裂等病害，嚴(yán)重影響高速公路運(yùn)營(yíng)安全［1-2］。因此，研究樹(shù)根樁及靜壓注漿在公路路基沉陷、邊坡滑塌等病害處治中的應(yīng)用，對(duì)保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。目前常見(jiàn)的高填方路基病害處治方法有卸載減重法、支擋結(jié)構(gòu)法、錨固法、注漿加固法等［3］。卸載減重法技術(shù)要求低、投資小，但需要有較大的施工空間及棄土場(chǎng)。支擋結(jié)構(gòu)法包含擋土墻、抗滑樁等，處治效果好，但擋土墻需具備開(kāi)挖基礎(chǔ)，病害發(fā)展中的施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大，抗滑樁則需要較大的施工平臺(tái)且造價(jià)較高。樹(shù)根樁法、注漿加固法的施工工藝簡(jiǎn)單、效果較好，但單獨(dú)使用都具有一定的局限性。在我國(guó)大部分工程大多選擇單一方法，少有將不同方法進(jìn)行有機(jī)組合使用，本文以某高速公路K162+260～K162+580段高填路基病害處治工程為例，研究樹(shù)根樁及靜壓注漿聯(lián)合運(yùn)用進(jìn)行路基病害處治的施工效果，以期為該類公路邊坡處治提供參考。

1" 工程概況

1.1" 工程簡(jiǎn)介

某高速公路設(shè)計(jì)速度120 km/h，標(biāo)準(zhǔn)四車道，道路路基寬26 m，其中K162+260～K162+580段為剝蝕丘陵地貌高填路堤，中心最大路基填土高度為29.37 m，最大邊坡高度為31.07 m。該段路基位于斜坡上及山間沖溝，地形起伏較大，沖溝區(qū)表層為軟-可塑狀沖洪積黏土，厚約1.2～2.0 m，下為硬塑狀黏土，斜坡地表覆蓋粉質(zhì)黏土，硬塑狀，厚約1.0～4.0 m，下伏基巖為強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖，附近測(cè)得巖層產(chǎn)狀為60°/NW＜25°。路基填土設(shè)計(jì)斷面如圖1所示。

1.2" 病害簡(jiǎn)介

由于連續(xù)強(qiáng)降雨原因，于K162+260～K162+580段路面出現(xiàn)縱向裂縫。初次量測(cè)裂縫寬度，左幅縱向裂縫最大寬度約4 cm，距路基中心線1.603～8.786 m；右幅縱向裂縫最大寬度約為1.5 cm，距路基中心線4.238～12.127 m。下邊坡坡腳滑移10～15 cm。經(jīng)觀察現(xiàn)場(chǎng)裂縫發(fā)展速度快，路面局部拱起，坡腳發(fā)育剪出裂縫，路基有進(jìn)一步失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3" GNSS監(jiān)測(cè)布置情況

病害發(fā)生后，在路面、邊坡布置GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡滑動(dòng)位移、沉降、方位角變化，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，充分了解病害發(fā)展情況，為提出病害處治方案提供有力數(shù)據(jù)支撐?，F(xiàn)場(chǎng)GNSS站點(diǎn)布置如下頁(yè)圖2所示。

2" 病害成因分析

該段路基存在巖土交界面，根據(jù)深層位移監(jiān)測(cè)，路基失穩(wěn)后，整體沿分界面滑移，路基失穩(wěn)滑動(dòng)示意圖見(jiàn)下頁(yè)圖3。

分析路基病害主要成因［4-5］為：路側(cè)沖溝受連續(xù)大雨影響，山溝匯水不能及時(shí)排出而水位升高形成山坳水塘，水從路側(cè)土體下滲至路基底部，因而路基下部的土體含水量會(huì)逐漸增加，并增加至飽和狀態(tài)，最終導(dǎo)致土體的抗剪強(qiáng)度迅速減小，受路基自重影響發(fā)生剪切破壞而失穩(wěn)滑移。同時(shí)巖土交界面受水的潤(rùn)滑作用，摩擦系數(shù)降低，土體從巖土交界面沿斜坡滑動(dòng)加劇，從而引發(fā)路面開(kāi)裂，且失穩(wěn)趨勢(shì)越發(fā)明顯，詳見(jiàn)圖4、圖5。其中，圖4中1-GNSS1-P～5-GNSS3-P表示測(cè)點(diǎn)平面累計(jì)位移，1-GNSS1-H～5-GNSS3-H表示測(cè)點(diǎn)平面累計(jì)沉降高程。

由圖4可知，核心區(qū)域6月16日6：00至6月18日6：00，4-GNSS1平面累計(jì)位移為66.90 mm，沉降高程累計(jì)為-65.50 mm；4-GNSS2平面累計(jì)位移為73.26 mm，沉降高程累計(jì)為-23.6 mm；5-GNSS1平面累計(jì)位移為103.14 mm，沉降高程累計(jì)為-109.506 mm；5-GNSS2平面累計(jì)位移為165.60 mm，沉降高程累計(jì)為-55.10 mm，路基病害發(fā)展迅速。

由圖5可知，地表位移方位角為280°～300°，與坡向300°基本一致，路基呈現(xiàn)為滑動(dòng)式破壞。

基于樹(shù)根樁和靜壓注漿的高速公路高填路基病害處治研究/覃" 華

3" 病害處治方法

3.1" 現(xiàn)場(chǎng)處治形式

（1）運(yùn)用樹(shù)根樁技術(shù)加固路堤坡面以及用靜壓注漿技術(shù)加固路基，對(duì)該高速公路K162+260～K162+580段高填路基病害進(jìn)行聯(lián)合處治，注漿范圍為左幅K162+290～K162+520段（左幅主四排），右幅K162+230～K162+545段（右幅四排、匝道兩排），按梅花形布量，縱、橫同距均為2.5 m。

（2）對(duì)K162+260～K162+500段路基第1～4級(jí)邊坡用110 mm樹(shù)根樁加固，規(guī)格為長(zhǎng)24 m、18 m、15 m和12 m，垂向間距為3.0 mm×4.0 m，每組布3根28 mm二級(jí)螺紋鋼作為主筋樁體。同時(shí)樹(shù)根樁孔兼作路基邊坡壓力化學(xué)灌漿孔，采用壓注化學(xué)漿加固整個(gè)路基坡體，樹(shù)根樁頭采用C30格梁混凝土格梁連成整體，邊坡穩(wěn)定后方進(jìn)行其他收尾工作。

聯(lián)合處治方案如圖6、圖7所示。

3.2" 靜壓注漿技術(shù)施工過(guò)程

靜壓注漿其作用機(jī)理是水泥漿液的加入可以占據(jù)土體中空隙的位置，迫使土顆粒間隙中水分和空氣變少，進(jìn)而與疏松、密實(shí)程度低的土顆粒膠結(jié)提升結(jié)構(gòu)的整體性與穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)路基變形的減少［6］。其施工工藝流程［7］為：布孔→造孔→下注漿管→灌漿→封孔。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求布設(shè)注漿孔，并用鋼筋等工具在路面標(biāo)記孔位，確定鉆孔位置。

（2）采用干作業(yè)法成孔，孔徑大小為90 mm。在鉆機(jī)就位并對(duì)好孔位后，確定鉆機(jī)垂直度、鉆具長(zhǎng)度和直徑。成孔深度應(yīng)該控制在穿過(guò)回填土層進(jìn)入原狀土2 m內(nèi)。

（3）鉆孔完成后，把注漿管下放至孔內(nèi)，其長(zhǎng)度應(yīng)該與成孔深度相同，并向外提升0.5 m。

（4）灌漿采用P.C42.5的復(fù)合硅酸鹽水泥制備純水泥漿，水灰比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿效果選擇在1∶1～1∶1.2，速凝劑的摻量為3%～5%，同時(shí)，水泥用量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用量計(jì)算而定。按照兩端往中間的順序隔孔灌注水泥漿。從孔底開(kāi)始灌漿，并根據(jù)灌漿壓力增大、路面和邊坡的隆起變化等情況逐漸提升灌漿管，壓力為0.1～1.5 MPa，每次提升灌漿管高度為50～80 cm。至距離孔口1 m位置時(shí)不再提升灌漿管，當(dāng)灌漿壓力到達(dá)1.5 MPa時(shí)結(jié)束該孔灌漿。根據(jù)灌漿壓力及路面抬升或邊坡變化等綜合因素判定結(jié)束單孔灌漿，灌漿過(guò)程中避免壓力過(guò)大，保證灌漿操作的可控性。進(jìn)漿速率≤5 L/min時(shí)，說(shuō)明土體已經(jīng)密實(shí)。在施工過(guò)程中要密切注意監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)邊坡環(huán)境變化，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時(shí)停止或撤離，以保證施工安全及施工質(zhì)量。

（5）使用摻有速干劑的水泥進(jìn)行孔口密封。

3.3" 樹(shù)根樁技術(shù)施工過(guò)程

樹(shù)根樁是一種直徑較小（10～30 cm）、長(zhǎng)細(xì)比較大（＞30）的鉆孔灌注樁，因此也稱為微型樁。在樹(shù)根樁成樁灌漿過(guò)程中，同時(shí)對(duì)樁周土體進(jìn)行灌漿，生成“小樹(shù)根”，達(dá)到加強(qiáng)邊坡加固的效果，施工難度較低，便于布置，與土層的適應(yīng)性好，因此在深基坑開(kāi)挖支護(hù)、地面沉陷修復(fù)、路基加固以及邊坡加固等方面得到了較為成功的應(yīng)用［8-11］。施工工藝流程為［12-14］：布孔→鉆機(jī)就位對(duì)中→鉆孔→樁體主筋制作及安放→下注漿管→壓漿→檢測(cè)。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求使用測(cè)量?jī)x器布設(shè)樁位，同時(shí)用鋼筋對(duì)樁位進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

（2）采用干作業(yè)成孔，機(jī)械就位對(duì)準(zhǔn)后，校正地質(zhì)鉆角度，孔（樁）斜度60°左右，視場(chǎng)地可作20°范圍內(nèi)的調(diào)整，鉆孔至設(shè)計(jì)深度。

（3）按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求制作樁體主筋，主筋材料應(yīng)通長(zhǎng)配置。成孔后垂直下放樁體主筋，在孔口固定好。

（4）注漿管材料為PVC管，隨鋼筋下放進(jìn)行綁定。在注漿管末端鉆孔，垂向間距為3.0 m×4.0 m，注漿管管口在放置孔內(nèi)前應(yīng)用透明膠帶封閉。

（5）注漿采用化學(xué)漿液，配合比為水∶水泥∶化學(xué)漿=0.6∶1∶0.1～0.25，化學(xué)漿液凝結(jié)時(shí)間應(yīng)≤90 s。施工時(shí)采取跳孔施工、間歇施工和增加速凝劑摻量等方式進(jìn)行注漿，控制注漿管中的注漿壓力及注漿速度，確保漿液能夠充分填充鉆孔中的空隙，避免出現(xiàn)漿液流失現(xiàn)象。在第一次注漿初凝后進(jìn)行第二次壓漿，第二次注漿時(shí)要連續(xù)進(jìn)行，不得間歇，直至孔口冒漿為止，確?？變?nèi)注漿飽滿。

（6）為確定樹(shù)根樁強(qiáng)度，以每10根樁制作1組規(guī)格為150 mm×150 mm×150 mm的試塊，每3塊為1組，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度；采用抗拔靜載試驗(yàn)檢驗(yàn)樹(shù)根樁的抗拔力，以確保樹(shù)根樁的錨固防滑效果；采用低應(yīng)變檢測(cè)樹(shù)根樁的完整性，以保證其穩(wěn)定性和安全性［15］。

3.4" 聯(lián)合處治效果分析

加固工程完成后，經(jīng)連續(xù)幾個(gè)月的監(jiān)測(cè)記錄，如圖8所示，路基平面位移及高程位移自第100 d后（即聯(lián)合處治施工完成后），處于平穩(wěn)無(wú)變化狀態(tài)。后期通過(guò)對(duì)該段路基持續(xù)監(jiān)測(cè)，定期巡查現(xiàn)場(chǎng)，路基、路面也未出現(xiàn)新的裂縫與沉降，達(dá)到了良好的穩(wěn)定效果。

4" 結(jié)語(yǔ)

本文以樹(shù)根樁及靜壓注漿進(jìn)行某高速公路K162+260～K162+580段高填路基病害處治為實(shí)例，靜壓注漿可以較好地將路基凝結(jié)為整體，綜合樹(shù)根樁的錨固作用，將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)對(duì)路基的處治加固，可以有效地使路基最高平面位移速率控制為306.53 mm/d，最大高程位移速率由-237.00 mm/d降低至0～0.5 mm/d的安全可控值，路面無(wú)新增裂縫。結(jié)果顯示，樹(shù)根樁和靜壓注漿聯(lián)合運(yùn)用在高速公路高填路基沉陷、邊坡滑塌等病害處治中可取得較好效果，且在工期上具有巨大優(yōu)勢(shì)，施工工藝簡(jiǎn)便易行，成本上經(jīng)濟(jì)實(shí)用，為后續(xù)該類路基病害處治提供了較好的參考經(jīng)驗(yàn)，對(duì)保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全具有重要意義。

［1］梁志順.高速公路膨脹土地基施工技術(shù)研究［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2017，13（5）：82-83.

［2］曾" 傲.淺談高速公路高填方路基施工技術(shù)及病害防治措施［J］.中外建筑，2020（4）：194-196.

［3］譚恒程，邱" 林，謝紅平，等.高填方路堤常見(jiàn)病害成因及防治方法分析［J］.四川水泥，2021（4）：331-332.

［4］莫春雨.高填方路基病害成因及施工控制措施［J］.交通世界，2020（32）：36-37.

［5］楊松久.水毀路基快速修復(fù)相關(guān)問(wèn)題研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2013.

［6］鄒俊勇.公路深層軟基處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.城市道橋與防洪，2007（6）：10-14，7.

［7］周" 杰.復(fù)雜條件下某地下工程深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2021.

［8］張" 凱.微型樁的路塹邊坡處治技術(shù)應(yīng)用研究［D］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2019.

［9］李淑敏.基于樹(shù)根樁加固的震后公路路基邊坡綜合修復(fù)技術(shù)［J］.江西建材，2022（10）：275-276，283.

［10］姜伯宵.靜壓注漿法在既有建筑物地基加固中的應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2021，48（15）：135-136.

［11］藍(lán)生斌，于靜濤.淺談樹(shù)根樁在隧道軟基處治中的應(yīng)用［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2017，13（2）：188-189.

［12］謝德芳，李麗華.巖土工程治理中對(duì)靜壓注漿和樹(shù)根樁的應(yīng)用探索［J］.低碳世界，2018（1）：36-37.

［13］馬衛(wèi)東.靜壓注漿和微型鋼管樁在填土邊坡加固中的應(yīng)用［J］.江西建材，2021（4）：136-137.

［14］張繼超.微型樁在淺層堆積層滑坡加固中的應(yīng)用［J］.江西建材，2022（10）：289-290，297.

［15］王維國(guó)，朱建朝，胡瀠之，等.微型樁施工質(zhì)量檢測(cè)方法研究與應(yīng)用［J］.公路，2022，67（10）：37-41.

20240312