泡沫混凝土在某滑坡灾害治理中的应用_丁海军.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言近年来，随着经济社会的快速发展，国家基础设施建设的不断推进，公路建设面临的地形、地质条件越来越复杂，高填深挖路基也越来越多，其稳定性对公路的运行安全有着很大的制约1。填方路基一般所处的环境错综复杂，长期暴露于野外环境中，填土的密实与自然固结都需要较长的时间才能完成，且常年受上部荷载作用，因此，在施工过程中和工程完工之后发生的病害较多，且治理难度大、费用高。对于填方边坡病害的处置，目前主要有堆载反压、削方减载、锚固加固、抗滑桩加固、截排水和注浆加固等2。泡沫混凝土是采用物理方法将发泡剂水溶液与水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种带有大量封闭气孔的新型轻质材料3。其凭借较低的导热系数，最早被广泛运用于建筑节能领域，主要用于屋面的防水保温隔热和地面辐射供暖工程4。近年来，随着土木工程的快速发展，泡沫轻质混凝土因具有轻质性、自立性、流动性、施工便捷等特点，在路基拼宽、软土路堤填筑、路堤病害处理、桥头跳车治理等交通建设领域也被广泛应用5-7。本文以某山区公路高填方路基滑坡处治为例，提出采用抗滑桩纯支挡加固和基于泡沫混凝土减载的抗滑桩联合加固方案，从安全稳定、经济便捷等方面综合比选，为今后类似的高填方路基设计或病害治理提供参考。2工程概况贵州某公路高填方路基位于山间谷地，该处山体陡峻，为中低山山地河谷地貌，原始地表内陡外缓，内侧地表坡度1015，外侧坡脚区域地形平坦，种有果树等作物。该高填方路基中心填高约18 m，分两级填筑，坡面采用框格骨架植草防护。路堤填筑完后，受连续降雨影响，外侧填方边坡产生滑移，坡面裂缝几天内迅速发展并基本贯通，坡面防护结构、涵洞、坡脚水渠、地方道路、围墙等均出现不同程度的变形、破坏。根据地质钻孔（见图1），该填方路基上覆约26 m粉质黏土（坡脚农田区域土层较厚约56 m，靠近山体侧覆土较薄，约2 m），下伏基岩为三叠系松子坎组泥灰岩。整体来看，沟谷下游（即滑坡坡脚区域）土层厚，且由于其地形平坦、排水不畅，土体含水率较高，工程特性一般。在连续降雨影响下，沟谷【作者简介】丁海军（1991），男，江苏泰兴人，工程师，从事公路路基路面设计与研究。泡沫混凝土在某滑坡灾害治理中的应用Application of Foam Concrete in the Treatment of a Landslide Disaster丁海军，欧苏北，俞红光（浙江数智交院科技股份有限公司，杭州 310000）DING Hai-jun,OU Su-bei,YU Hong-guang（Zhejiang Institute of Communications Co.Ltd.,Hangzhou 310000,China）【摘要】针对贵州某山间软弱地基上的高填方路基滑坡病害，对采用抗滑桩支挡的常规加固方案和基于泡沫混凝土的减载方案进行比选。结果表明，泡沫混凝土由于其轻质、自立的特性，对于高填方路基能大幅减轻荷载，提高路基稳定性，并降低支挡防护要求，其综合造价更低，施工更为便捷。【A b s t r a c t】Inviewofalandslidediseaseofahigh-fillsubgradeonasoftfoundationinGuizhou,theconventionalreinforcementschemeusinganti-slide piles and the load reduction scheme based on foam concrete are compared.The results show that,due to its light weight andself-supporting characteristics,foam concrete can greatly reduce the load on high-filled roadbeds,improve the stability of the roadbed,andreducetherequirementsforretainingprotection.Andthecomprehensivecostislowerandtheconstructionismoreconvenient.【关键词】填方路基；软弱地基；滑坡治理；泡沫混凝土【K e y w o r d s】fillroadbed;weakfoundation;landslidetreatment;foamedconcrete【中图分类号】U416.1【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）03-0054-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.03.01554Engineering Design of the Ground基础工程设计上游雨水短期内大量汇聚于此，土体强度降低，不足以承载上覆高填路基荷载，致路基失稳，产生滑移病害。图 1典型钻孔芯样图3加固方案由于路基基本填筑完成，挖除现状路基，重新对地基进行加固，不仅影响项目进度，其代价也较高。本次治理，对在坡脚设抗滑桩纯支挡的方案与采用泡沫混凝土换填减载的方案进行比选。根据治理费用、施工便利及工期等因素择优推荐。目前，边坡稳定性定量分析方法中极限平衡法和有限单元法最为常用8。极限平衡法引入了一些简化和假定，这虽使该方法的严密性受到损害，但对计算结果的精度影响并不大，且能给出物理意义明确的边坡稳定安全系数指标以及可能的滑动面，具有概念比较直观、计算工作量小、计算精度满足工程要求等优点9。本工程路基边坡稳定性分析主要采用极限平衡法。首先，根据地勘资料进行反演分析，获得土体参数如表1所示。表 1路基稳定分析参数表土层名称重度/（kN m-3）黏聚力/kPa摩擦角/（）路堤填土含碎石土坡积层全风化岩强风化岩中风化岩19182020208710285028202325303.1抗滑桩方案该方案在填方坡脚设抗滑桩纯支挡，加强滑体前缘阻滑力以提高路基稳定性，桩位的设置应使潜在滑面不从桩顶剪出。根据Slope边坡稳定分析，本工程在抗滑桩纵向间距5 m，单桩抗剪承载力3 750 kN下，路堤整体稳定安全系数1.305（见图2）。进一步通过理正抗滑桩分析模块计算该滑面对应桩后滑体剩余下滑力为1 260 kN/m，桩前滑体抗力500 kN/m，确定采用1.5m2.5m的方桩支挡，桩长20 m，嵌固段10 m。图 2抗滑桩加固路堤整体稳定安全系数3.2泡沫混凝土-抗滑桩联合加固方案从滑坡形态来看，后缘裂缝位于填方坡面，滑体主要位于右侧填方边坡。该区域覆土层较厚，地基较为薄弱。若能减少该区域的填土荷载，对提高路基整体稳定性具有极大的作用。泡沫混凝土因具有自立、轻质等工程特性，一方面可降低放坡填筑高度，减少填土荷载；另一方面，其重度约路堤填料的1/3，可进一步减轻填土荷载，而且泡沫混凝土的价格也相对较低。基于此，本工程提出了基于泡沫混凝土-抗滑桩的联合加固方案，如图3所示。经分析，该填方路基采用泡沫混凝土减载后整体稳定安全系数提升显著（达1.202），路基基本稳定10。考虑到路基下方房屋密集，在填方坡脚增设一排支护圆桩，进一步提高路基稳定系数，控制变形。根据分析，圆桩单桩抗剪承载力1 500 kN下，泡沫混凝土-抗滑桩联合加固路堤的整体稳定安全系数为1.304（见图4）。此时桩后滑体剩余下滑力为350 kN/m（对比看出，减载后剩余下滑力显著减小，由纯支挡方案下的1 260 kN/m减小至350 kN/m，大大降低了对支挡结构的要求），桩前滑体抗力90 kN/m，采用直径1.5 m的圆桩支挡即可。4方案比选针对K70+405K70+455段填方滑坡病害，提出了在坡脚设抗滑桩纯支挡的强加固方案和基于泡沫混凝土减载的抗滑桩联合加固方案。1）强加固方案：坡脚设1.5 m2.5 m（沿滑坡推力方向长度为2.5 m）方桩支挡，抗滑桩纵向间距5 m，桩长20 m，嵌固段长10m，共设置抗滑桩11根。2）减载-支挡联合加固方案：采用轻质泡沫混凝土换填路基，泡沫混凝土填筑高度15 m。并在坡脚区域设直径1.5 m圆桩支挡，支护桩纵向间距5 m，桩长15 m，嵌固段长7 m，共设置支护桩11根。55Construction&DesignForProject工程建设与设计图 3泡沫混凝土-抗滑桩联合加固方案设计图根据表2方案对比分析，该填方路基采用轻质泡沫混凝土换填后，滑体上方减载效应显著，坡脚可设圆桩支挡。其施工简单、安全，且造价更具优势，推荐选用泡沫混凝土-抗滑桩联合加固方案。表 2方案比选一览表方案优点缺点造价/万元强加固方案减载-支挡联合加固1）无须卸载土方；2）常用滑坡处治措施，类似经验丰富1）施工难度小、工期短；2）造价便宜1）方桩施工需人工挖孔，具有一定安全隐患；2）方桩施工难度大，工期长类似工程少，设计经验缺乏3022805结语本文以贵州某公路高填方路基滑坡治理为例，对采用抗滑桩纯支挡加固和基于泡沫混凝土减载的抗滑桩联合加固方案进行分析、比选，结果表明：泡沫混凝土由于其轻质、自立的工程特性，能大幅降低填方荷载；同时，由于其流动性良好，泵送速度快、充实度高，施工较为便利，在地基承载力不足、路基稳定性不足、用地受限路段具有广阔的应用前景，为今后类似的工程设计提供了经验借鉴。【参考文献】1雷慧莲.云南某山区填方滑坡勘察与防治工程D.北京:中国地质大学(北京),2016.2陈军.云南省某高填方边坡加固处治与评价D.武汉:武汉理工大学,2013.3杨维国,游建华,张旭光,等.泡沫混凝土在公路改扩建工程中的应用C/施工技术 杂志社.2021 年全国土木工程施工技术交流会论文集:下册.北京:施工技术 杂志社,2021.4黄朝良.泡沫混凝土在道路工程中的应用研究J.福建建筑,2021(3):100-104.5肖军良,周群华.泡沫混凝土在高速公路路堤滑塌抢险工程中的应用J.中外公路,2019,39(2):5-9.6叶咸,高瑜,鲁婷,等.复杂地质条件下泡沫轻质土路基技术方案研究J.公路,2021,66(8):1-6.7陈永辉,章亦锋.泡沫混凝土路堤置换形式数值分析J.公路,2014,59(7):78-83.8陈开圣,方琴,熊岚,等.路基边坡稳定性评价方法研究J.公路,2008(1):11-15.9杨成忠,刘新荣,王淑芳,等.加筋高填石路堤填筑过程动态稳定性分析与监测J.岩石力学与工程学报,2010,29(S1):3321-3328.10交通运输部.公路滑坡防治设计规范:JTG/T33342018S.北京:人民交通出版社,2018.【收稿日期】2022-08-05图 4泡沫混凝土-抗滑桩联合加固路堤稳定安全系数泡沫混凝土填筑C15 细石混凝土硬化（10 cm）路面结构层级配碎石调平层应急卸载地面线后续卸载区填方坡面线C25 钢筋现浇面板面板基础反压护道水沟修复水泥路面修复围墙修复纵向透水盲沟横向透水盲沟间距 20 m 布置4%全风化泥灰岩1.5 m 抗滑圆桩强风化泥灰岩中风化泥灰岩含碎石土坡积层路堤填土沟外侧填平3.5447.57.52.5纵向间距 5 m245511.7511.752.554256