张世华，陈孝雄，祝 斌

（1. 浙江浙文工程检测技术有限公司，浙江 温州 325011；2. 浙江创新工程检测有限公司，浙江 杭州 310021；3. 杭州市勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引 言

根据中国交通运输部披露的数据显示，截至2020年底，我国高速公路通车里程达1.61×105km，居世界第一。随着我国高速公路网的逐渐扩大、完善，越来越多的高速公路穿山越岭、跨越河流，形成了各式各样的路堤边坡、路堑边坡。高速公路边坡的稳定直接关系到公路的安全，因此近些年很多技术人员对高速公路边坡稳定性进行了深入的研究，例如张菊连等[1]在初期勘察阶段及少量室内和现场试验的基础上提出了一种快速、准确地对高速公路边坡进行稳定性评价的方法；赵瑜等[2]采用基于强度折减法和FLAC 3D中的桩结构单元对不同开挖深度及抗滑桩支护后开挖到设计路基时的安全系数进行了计算；张勇慧等[3]根据公路岩质边坡的特点运用层次分析法确定了评价指标的权重矩阵并采用模糊综合评判方法建立了公路岩质边坡的稳定性分级模型。

近些年来也有很多高速公路边坡因稳定性不足采用了加固处理方式，如罗根传等[4]为了分析改扩建工程中使用抗滑桩对边坡加固治理时的支护稳定性，采用FLAC 3D软件对某改扩建边坡利用抗滑桩加固效果进行数值模拟；褚夫蛟等[5]根据路基实际情况建模计算，揭示出在复工路基植入土工格栅进行加固补强在限制横向位移方面有一定的效果，但对于限制竖向沉降作用不大；李国维等[6]采用玻璃纤维增强聚合物（GFRP）锚杆对风化较严重的岩坡或类土质坡进行加固并通过现场观测应力、坡面变形和坡体整体位移验证GFRP锚杆作为永久性加固结构的可靠性。

目前针对已运营多年的软土地区高速公路边坡因稳定性不足导致路面开裂、坡面滑移的快速处理措施及其效果的研究较少[7]。宁波某运营多年的沿海高速公路路堤边坡因路面存在开裂、沉降而采用高压旋喷桩进行处理，本文针对该路堤边坡处理后的效果进行研究，以期能为类似工程提供参考。

1 工程概况

1.1 高压旋喷桩施工情况

宁波某运营多年的沿海高速公路竣工后于2013年10月9日K0+820～K0+900段首次出现裂缝，在 11月 25日 K0+690～K0+750段发现新裂缝，12月初，K0+620～K0+670段再次发现新裂缝，裂缝纵横向后续仍在发展。

经研究，拟在K0+790～K0+960段挡墙基底采用高压旋喷桩进行处理，处治横断面图详见图 1。高压旋喷桩自2014年7月16日开始施工，采用间隔跳打的方式进行施工，至9月10日已完成处治期内所有高压旋喷桩的施工，共166根。根据处治期的监测成果，从9月14日起对部分沉降、位移未收敛的断面共补打 20根高压旋喷桩。补桩区域在K0+805～K0+845及K0+905附近。

图1 路基高压旋喷桩处治横断面图Fig. 1 Cross section of high pressure rotary jet grouting piles treatment in roadbed

该工程高压旋喷桩设计桩径为1 000 mm，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，每延米水泥用量约为470 kg。

1.2 地质条件

地基土由浅到深主要为：①层杂填土（Qml）、②层粉质黏土（Q43l+h）、③层淤泥质粉质黏土（Q42m）、⑤1层粉质黏土混角砾（Q32al+l）、⑤2层角砾（Q32al+l）、⑩1强风化熔结凝灰岩（J3）、⑩2中风化熔结凝灰岩（J3），见图2。

图2 典型工程地质剖面图Fig. 2 Typical engineering geology section

1.3 天气情况

旋喷桩加固施工阶段施工区域的降雨情况为：7月24日—7月28日：阵雨及雷雨；7月31日—8月3日：大雨及阵雨；8月12日—8月19日：连续大雨、中雨及阵雨，导致K0+835～K0+885处第四车道积水较深，约4 cm左右；8月24日—8月29日：连续中雨、阵雨及雷雨，其中8月29日下午大暴雨，导致断面K0+895护栏处有积水约2 cm深。

1.4 监测情况

监测项目包括：反压体水泥路面两侧（观测点D、E）、裂缝两侧（观测点A）、挡土墙墙顶（观测点C）、边坡坡顶（观测点B）沉降、水平位移，具体监测点布置详见图3。

图3 监测点布置断面图Fig. 3 Layout section of monitoring points

2 监测情况

2.1 裂缝监测情况

自2014年7月16日现场旋喷桩施工开始，7月16日—8月24日之间陆续在K0+835、K0+805、K0+820、K0+870、K0+915、K0+940、K0+925、K0+885、K0+910等断面出现由原裂缝纵向发展形成的新裂缝，主要集中在第一车道，同时随着施工、降雨、过车等外因影响，新生成的裂缝不断扩展、延伸。裂缝分布示意图详见图4。

图4 裂缝分布示意图Fig. 4 Fracture distribution diagram

（1）L1裂缝及其附近监测断面数据变化情况

附近旋喷桩施工情况：7月15日在K0+843及K0+835位置各打入1根高压旋喷桩，7月27日在K0+835断面附近4 m范围内施打了3根高压旋喷桩，7月26日—7月28日在K0+825断面附近4 m范围内施打了3根高压旋喷桩，8月12日—8月13日在K0+815断面附近4 m范围内施打了4根高压旋喷桩。

裂缝发展情况见图5。7月20日在K0+840断面被发现，缝宽约2 mm，随后开始向K0+820断面扩展延伸，截至8月18日在K0+820断面处裂缝宽度已达15 mm，随后被油毡覆盖。

图5 L1裂缝发展情况Fig. 5 L1 fracture development

（2）L2裂缝及其附近监测断面数据变化情况

附近旋喷桩施工情况：7月27日在K0+835断面附近4 m范围内施打了3根高压旋喷桩，8月5日—8月10日在K0+835断面4 m范围内施打了3根高压旋喷桩。

裂缝发展情况见图6。7月17日在K0+835断面处被发现，缝宽约10 mm；7月27日前该裂缝变化较小，7月27日—8月5日该裂缝变化较大；8月5日该裂缝最宽处已达17 mm；8月5日—8月15日该裂缝变化十分巨大；截至8月15日该裂缝宽度已达31 mm；8月15日—8月24日L2裂缝有延伸的趋势；8月25日后L2裂缝基本无变化；9月12日后该裂缝被混凝土覆盖。

图6 L2裂缝发展情况Fig. 6 L2 fracture development

2.2 典型断面沉降观测情况

K0+815、K0+825和K0+835的断面累计沉降、沉降速率分别见图7～9。

图7 K0+815断面累计沉降、沉降速率观测图Fig. 7 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+815 section

图8 K0+825断面累计沉降、沉降速率观测图Fig. 8 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+825 section

图9 K0+835断面累计沉降、沉降速率观测图Fig. 9 Observation diagrams of cumulative settlement and settlement rate of K0+835 section

从图7～9监测数据可以看出：

（1）高压旋喷桩施打前各监测点累计沉降值较小。

（2）当大量施打高压旋喷桩时，高压旋喷产生的压力远大于土体的自重应力，导致反压体水泥路面迅速隆起，挡墙也略有隆起；受旋喷桩施工扰动影响坡顶、路肩等沉降量迅速增大（速率也较大）。

（3）旋喷桩补打期间，反压体水泥路面隆起较之前减小。

（4）旋喷桩施工完成后，随着高压旋喷浆液的硬化，桩体强度的形成，沉降的变化逐渐趋于稳定，速率亦较小。

2.3 典型断面水平位移观测情况

K0+815、K0+825和K0+835的断面累计水平位移、位移速率分别见图10～12。

图10 K0+815断面累计水平位移、位移速率观测图Fig. 10 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+815 section

图11 K0+825断面累计水平位移、位移速率观测图Fig. 11 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+825 section

图12 K0+835断面累计水平位移、位移速率观测图Fig. 12 Observation diagrams of cumulative horizontal displacement and displacement rate of K0+835 section

从图10～12监测数据可以看出：

（1）在旋喷桩施打期间反压体的水平位移逐渐增大，而其余测点变化不明显。

（2）旋喷桩补打期间，各监测点的位移变化逐渐减少（速率值在很小的范围波动），位移得到有效的控制。

（3）旋喷桩施工完成后，各监测点位移变化速率在更小的范围波动，基本稳定。

3 讨 论

（1）从路面裂缝发展情况可以得出：

a）前期路基边坡存在潜在滑动面，旋喷桩施打扰动周边土体，降低土体的强度，同时降雨渗入裂缝，增加土体下滑力[9]，降低土体抗滑力，促使路基边坡向下、向外变形，导致裂缝发展。

b）经裂缝发展、旋喷桩施工、降雨的综合分析可以看出，裂缝的扩展与旋喷桩施工、降雨时间段吻合，可以判断裂缝扩展受二者影响显著。

（2）从累计沉降及速率时程曲线对比可以得出：

a）旋喷桩施工前虽累积值不大，但有逐渐发展趋势。

b）旋喷桩施工扰动周边土体导致各监测点沉降均出现迅速增大的情况。

c）旋喷桩强度增长需要较长的时间，2个月内旋喷桩强度增长有限。

d）各监测断面的反压体水泥路面隆起量均随着旋喷桩施工呈“锯齿状”增大，其主因是旋喷桩施工期间注浆压力扩散导致其迅速隆起，周围土体孔隙水压力增大，随着孔隙水压力消散，土体发生固结沉降[10]，待下一根旋喷桩施工时又会重复该过程，因此其隆起量总体呈现出“锯齿状”递增的现象。

（3）从累计水平位移、速率时程曲线对比可以得出：

a）旋喷桩施工前监测断面上各测点的水平位移有逐渐发展趋势。

b）旋喷桩施打期间各监测点位移累计值及速率变化均十分显著，主要受旋喷桩施工扰动[11]影响所致。

c）旋喷桩补打期间，各监测点的位移变化得到有效控制，表明随着桩体强度的增长，有效阻止了路基向外侧变形。

d）旋喷桩施工完成后，各监测点位移变化速率在更小的范围波动，基本稳定。

4 结 论

（1）经挡墙底部旋喷桩处治后，随着桩体强度增长，路基沉降、位移得到有效控制，较处治前稳定性明显提高。

（2）经工况、降雨情况、裂缝以及监测数据综合分析可以确定，裂缝及监测数据（沉降及位移）受施工及降雨影响显著。

（3）旋喷桩施工完成后，各监测点位移变化速率在更小的范围波动，基本趋于稳定。

高压旋喷桩施工后随着桩体强度发挥可有效控制边坡位移、提高稳定性，但施工时扰动较大，类似边坡稳定加固时需要进行有效控制。