浅谈高速公路路堤边坡支护加固
2015-05-26
0引言
挡土墙是抵挡土压力、防止土体坍塌的构筑物，广泛应用于土木建筑、水利水电、铁道交通等工程建设中。近年来，随着铁路、公路和城市轨道交通的发展，往往需要在极其狭窄的场地、密集的建筑群或高填方区中设置挡土墙，而采用单一传统的重力式、悬臂式或扶壁式挡土墙，通常无法满足工程要求。在此情况下，可考虑在挡土墙下设置托梁和桩基，利用托梁将挡土墙上所受作用力传递给桩基，以此来满足对地基承载力的要求。
1 工程概况
拟建工程位于四川内江资中经济开发区，临近成渝高速公路及铁路支线，在修建高速路北段0+500至0+700南侧时，发现其存在高20~24 m的人工堆积边坡，边坡坡度约为1 1左右。
该边坡堆积物以松散的素填土为主，在遭遇洪水或者堆载情况时，可能出现边坡失稳，形成滑坡、崩塌，甚至泥石流等不良地质情形。因此，为确保临近的成渝高速公路和铁路的正常运营，在修建高速路北支路前必需进行边坡整治。
2工程地质条件
2.1地形地貌及地质构造
拟施工工程地形为原始地形，地貌属浅丘剥蚀地貌，分布圆形及椭圆形剥蚀山丘，山丘所夹冲沟。实测各勘探钻孔地面标高为356.40~377.40m，相对高差21m左右。施工场地地质构造位于威远背斜的东翼，呈单斜岩层产出，岩层产状：倾角3~50，场地基岩埋藏较浅，构造裂隙不发育。
2.2场地地质情况
经钻探发现，施工场地内土层为杂填土、素填土以及第四系全新统残坡积成因的粉质黏土组成，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩组成。各地层土由上自下情况如下：
1）素填土（Q4ml）.褐色，干~湿，成分以黏土和砂泥岩块为主组成，含少量生活垃圾;结构松散，厚度0.3~11.8 m。
2）粉质粘土（Q4dl+el）.褐黄、黄灰色，湿，可塑，成分以黏粒、粉粒为主，含铁锰质氧化物及结核，层厚0~7.0 m。
3）泥岩（J2s）.紫红色及深褐色，砂泥质结构，厚层状构造，矿物成份以黏土矿物为主，局部段夹有夹砂岩透镜体，岩质软，岩层倾角近于水平。强风化带岩体较破碎，岩体内有竖向裂隙，但不太发育，岩芯多呈碎块状、短柱状，岩质极软，岩芯具失水失压开裂特征，极易软化，ROD值10%~50%；中风化带泥岩，岩芯多呈柱状与长柱状，岩芯节长10~50 cm，岩质稍硬，ROD值70%~95%，含砂质增大。代表性地层地质的剖面图如图2所示。
2.3场地水文情况
施工场地区域内地表水体丰富，主要补给水源为大气降水。地下水主要为第四系土层中的孔隙水和基岩裂隙水，靠大气降水补给。由于场地第四系松散层厚度大，空隙大，地下水集雨面积大，故场区地下水赋水性好，洪水期水量较丰。但勘察期间为枯水期，勘察时的地下水位埋深10 m以下。
3方案选择和设计
3.1方案选择
由于本工程毗邻高速公路和铁路其安全重要性等级较高，且拟建的道路边线距红线仅5 m，无放坡空间。此外，施工区的地形地貌最高相差约20~24 m，边坡主要为人工堆积的填土，土体物理力学参数和自稳能力均较差。一旦边坡失稳，其产生的后果不堪设想。
为了保证该永久性边坡的稳定性，确保拟建道路、高速公路及铁路的运营安全，必须严格控制支挡结构的变形。由于施工场地范围有限，放坡无法进行，且该边坡主要为人工填土，锚杆无法发挥其有效作用，而用传统的悬臂桩或挡土墙，其侧向位移难以控制。针对本工程的实际情况，结合本地区的工程经验，综合各项因素考虑，该边坡工程拟采用桩基托梁悬臂挡土墙的方案。
3.2方案设计
根据工程场地的地形地貌，将该边坡支护分为AB段和BC段。其中AB段的地面标高相差在10 m以下，铁路界线距拟建道路边线较远，设计挡土墙下部的桩基均埋在土体中；BC段的地面标高相差在20 m左右，紧邻铁路界线，设计挡土墙下部的桩基有部分桩体出露地面以上。同时，考虑AB段和BC段的桩基作为抗滑桩的效用。边坡支护设计示意图及BC段设计方案如见图3、图4所示。
方案设计要点：
（1）桩露出地面时，在抗滑桩后采用挡板（C30）挡桩间土。当桩露出地面高度在1.5 m以下，仅采用挡板A；若桩露出地面高度在1.5~5 m区间时，采用挡板A+挡板B。板的配筋由板的高度而定抗滑桩（1.5 m桩径）
（2）桩端嵌入中风化岩5m以上，且长度值应大于挡土墙底至强风化岩顶的距离值，预计平均桩长约25 m。
4 桩基托梁挡土墙施工工艺要求
4.1施工工艺流程
桩基托梁挡土墙的施工工艺流程为：桩基定位人工挖孔护壁安装钢筋笼浇桩身砼桩基检侧托梁施工挡土墙施工养护。
4.2施工注意事项
在挡土墙施工时，应注意以下事项：挡土墙背填土应分层夯实，压实系数不小于0.90。墙身沿长度每隔15~20 m设一道宽20 mm沉降缝（伸缩缝），缝处塞以沥青防水层，或嵌入涂以沥青的木板。墙身砼体强度达到设计强度的70%后再回填，并分层夯实。
5 变形监测
边坡支护施工过程中，布设了10个观测点进行变形监测。目前，该边坡支护工程已完工1年，监测结果表明，挡土墙及墙后土体的位移和沉降均位于规范允许变化范围内，边坡处于稳定状态。此也证明该边坡工程支护方案可靠。
6 结语
桩基托梁挡土墙的特点是扩大了一般挡土墙的使用范围。在实际工程中，由于周边用地情况、开挖条件及地质条件限制，采用桩基托梁挡土墙可将基底置于稳定地层中，以节约上部挡墙截面，降低工程造价，同时减少对坡体干扰。在边坡复杂的周边环境下，可采用多种方法相结合的方案，以保证其稳定定性。同时，施工中应建立健全监测制度，以便及时掌握、调整施工方案，确保施工安全。本工程选用桩基托梁扶壁式挡土墙的复合方案，边坡加固效果良好，此对类似边坡的处理具有一定的借鉴作用。
