路基边坡侧滑失稳加固处治技术及其应用研究

摘要：论文基于路基边坡侧滑失稳的破坏形态的阐述，对锚杆+钢管桩联合加固技术的加固原理和技术要点进行分析，使用 FLAC3D 对其加固效果进行了模拟；在此基础上，结合K省道部分路段路基侧滑失稳加固治理工程的实际特点，对该病害路段的加固治理方案进行了优化设计。

关键词：路基边坡；加固；应用

Pick to: based on embankment slope lateral spreads the damage form of instability, and discusses + anchor of steel pipe pile of joint reinforcement technique principle and main technical points strengthening analysis, the use of the reinforcement effect FLAC3D simulated; On this basis, combining with K provincial highway subgrade stability of the interchange lateral reinforcement governance of the practical characteristics of this disease links of the reinforcement treatment solutions, the optimization design.

Keywords: embankment slope; Reinforcement; application

中图分类号：U213.1文献标识码：A 文章编号：

随着投资规模的逐渐增大，山区公路及高等级公路逐年增多，大填大挖现象较突出，边坡稳定问题逐渐引起的重视，但边坡防护与加固仍主要沿用低等级公路的边坡工程技术或借鉴铁道部门的经验来实施局部处理，由于在边坡处治时缺乏综合考虑，为工程埋下不少隐患。针对高填土路基边坡侧滑失稳机理及加固治理技术进行了较深入的探讨和研究，为高填土路堤边坡稳定性和病险加固提供了较全面的参考依据。

1路基边坡侧滑失稳的破坏形态

路基边坡侧滑的破坏形态较为多变，它不仅与边坡形式有关，而且也与地质条件、施工方法、水文条件和气候条件等因素有关。据其诱发原因大致可分为以下几种主要类型：

（1）单纯侧滑

主要是指填方路基边坡易发生的部分滑移失稳破坏形式，是路基侧滑失稳的主要形式。该类破坏多发生于路基填方高度大于 3.5m 或半填半挖的路段。

（2）软基诱发侧滑

存在软土地基路段，路易基随地表以下软土一起下陷并向路基两侧滑移，会致使路基两侧地面产生隆起。

（3）坡间侧滑

此类侧滑一般发生在单侧开挖或半填半挖的路段，路基随边坡滑移，是路基侧滑失稳的最危险形式。

（4）其他形式的侧滑

由于地表以下采空区活动、路侧洪水的侵蚀、地震等情况的影响也可导致路基侧滑失稳。

2锚杆+微型钢管桩联合加固技术分析

锚杆+钢管桩联合加固技术是综合利用侧向预应力锚杆和抗滑桩而生出的一种新的失稳路堤边坡加固技术。该联合加固技术综合利用侧向预应力锚杆提供的锚固力和微型钢管桩的抗剪刚度和强度，使侧向预应力锚杆和钢管桩共同抵抗路基土的侧滑力。

2.1技术方案

根据边坡形式、侧滑破坏特点及所需抗滑力大小，结合侧向预应力锚杆的布设要求设置钢管桩布设数量及位置。钢管直径为 180～350mm，壁厚为 5～15mm，钻孔直径比钢管直径大 10cm，钢管（长度按实际需要）垂直插入钻孔并尽量对中，钢管桩底部入岩深度大于 1m，若不能入岩应适当增加其桩身长度。钢管桩顶部通过联系梁或锚墩与锚杆联接，联系梁可采 C20～C30 钢筋混凝土，钢筋与钢管焊接在一起。

2.2加固效果数值分析

本文采用 FLAC3D 对加固前后边坡稳定性进行数值模拟分析计算。

（1）计算模型的建立

设置加固措施：设置加固措施：锚杆+钢管桩。沿路基纵向共布设 6 排锚杆，锚杆间距为 3m。

（2）参数选取：计算参数依据表 1 进行赋值计算。

表 1 对比计算假定计算参数

（3）行车荷载的确定

行车荷载是边坡稳定性分析的主要作用力之一，在对边坡稳定进行计算时将车载换算成相当于路基岩土层厚度，计入滑动体的重力中去。

（4）加固前后计算结果对比分析

a、整体加固效果对比分析：

根据计算知该路基边坡计算模型未加固前边坡稳定性系数 Fs=1.57。经采用锚杆+钢管桩加固后，经分析计算的边坡稳定性系数 Fs 介于 2.0-2.3 之间。由加固前后对比计算结果可见边坡稳定性系数有大幅度的提升，且加固后路基边坡受力状态明显改善，加固效果显著。

b、锚杆及桩身受力分析：

为对锚杆及钢管桩的受力情况进行分析，在折减至 2.0 倍的计算过程中对锚杆轴向作用力进行了历史变量监测。锚杆监测点布设：对模型中间，即 8.5m 处断面和 11.5m 处断面上下两排锚杆进行了应力监测。

经上述监测结果可发现：折减至 2.0 倍时，①该计算模型中上排锚杆承受最大拉力值明显大于下排锚杆；②在受拉力值较大时，锚杆末端监测点处拉力值会出现突然收敛的现象；③由锚杆的承力情况可知，布设侧向预应力锚杆对边坡稳定性的提高具有重要意义。④锚杆锚固力主要由锚杆中下部区段提供，最大值出现在锚杆离锚杆末端 3m 附近的位置。

桩身 Fx 受力图：

图 1 桩身 Fx 受力图

根据桩身 X 方向受剪力情况发现，桩身对边坡稳定性的提高起到了较大作用，桩身承受剪力最大值达 253.7kN。

3应用实例

3.1工程概况

K省道：行车道及绿化带总宽 55 米，双向八车道，行车道外侧设有非机动车道、人行道及绿化带。该线作为M市区通往南部山区和绕城高速的主要通道，是M市南北方向上的主轴线，对拉动M市市中区、促进M市的发展具有至关重要的作用。

3.2现场勘测

通过现场勘测，该病害路段：影响长度（沿路线方向）约 180m，边坡滑移影响路面面积约为 2500m2，路基最高处达 12 米。根据路基侧滑范围、病害严重程度及边坡长度等因素，可将该病害路段边坡共划分为 A、B、C、D 四个区域，如图 2 所示。

图 2 病害路段边坡长度及区域划分示意图

勘察地点位于某中桥南侧，共布设 5 个钻孔取样点。病害路段处于一级阶地上，区域属于山前三级阶地地貌，勘察期间未揭露到地下水。根据取样资料的对比分析和钻孔取样点位置的代表性，决定采用 4 号钻孔取样点的取样资料对该处路基边坡进行稳定性分析。ZK4 号孔位于某中桥南侧滑坡路段非机动车道的外侧。

ZK4 号孔地层描述：

该处勘探揭示地层为五层：第一层为沥青混凝土面层，厚度约 10cm，较完整；第二层为水稳层，呈灰色，破碎，厚度约为 40cm；第三层为二灰土，厚度约 30cm；第四层为土夹石，厚度约 5.6m；第五层为建筑垃圾，厚度约 1.0m；第六层为土夹石，厚度约 1.0m；第七层为粉质粘土层，棕色，，厚度约 7.6m；在深度 9.4m-9.6m 处取样，该处试样较均匀，但一端夹有少量中粒径碎石，9.6m 处标贯击数 6 击；在深度 11.8m-12.0m处取样，该处试样较均匀，其中夹含少量砂砾，12.0m 处标贯击数 8 击；13.8m-14.0m处取样，该处试样较均匀，14.0 处标贯击数 10 击。