王小红 汤庆丰
中国水利水电第十工程局有限公司，四川都江堰 611830
摘要: 针对含软岩公路路基边坡在降雨影响下易失稳及现有加固措施不足等现状，通过理论计算、现场勘察、改良加固措施和现场监测等手段，分析了公路路基软岩边坡失稳特征及加固施工技术，主要得到如下结论：（1）在降雨影响下，通过实际施工现场数据，结合摩尔库伦强度准则，采用简化抗剪强度计算模型，得到随着雨水入渗增加，饱和区深度增加，边坡土体的稳定性系数会不断降低。（2）含软岩公路路基边坡受降雨及施工影响容易发生溜坍，根据现场情况和已有加固技术的不足，提出拼接式螺旋钢桩加固新技术，并详细介绍了施工的流程。（3）通过后期的监测数据，得到加固后路基压实度提高了40%左右，边坡稳定性良好，满足设计要求。研究成果可为类似工程提供参考。
关键词：软岩 路基边坡 失稳特征 加固措施 螺旋钢桩
Study on the characteristics of failure of soft rock slope of highway subgrade and its strengthening construction technology
Zhao Ruiqing
(preparation office for reconstruction and expansion of Shijiazhuang Expressway in Hebei Province ；Shijiazhuang 05000 )
Abstract: Containing soft rock under the influence of highway subgrade slope instability and existing insufficient reinforcement measures, such as the status quo, based on the actual highway project as the background, through the theoretical calculation, in-situ measurement, such as improved reinforcement measures and field monitoring means, analyzes the highway subgrade in soft rock slope instability features and reinforcement construction technology, mainly the following conclusions: (1) Under the influence of rainfall, a simplified shear strength calculation model is adopted based on actual construction site data and moorcoulomb strength criterion. It is concluded that the stability coefficient of slope soil will decrease with the increase of rainwater infiltration and the increase of saturated area depth. (2) The slope of highway subgrade containing soft rock is prone to slip and collapse under the influence of rainfall and construction. According to the site situation and the insufficiency of existing reinforcement technology, a new technique of splicing spiral steel pile reinforcement is proposed, and the construction process is introduced in detail. (3) According to the monitoring data in the later period, the compacted degree of the strengthened subgrade has been increased by about 40%, and the slope has good stability, meeting the design requirements.The research results can provide reference for similar projects.
Keywords：Soft rock；Subgrade slope；Instability characteristics； Reinforcement measures；Spiral steel pile；
1工程背景
大邑县二环路北环线建设工程起于成温邛高速大邑东收费站以东约750米，经高家山跨大金路、何家湾、斜江河，接大双路，路线全长8.91公里。本项目采用双向六车道一级公路加市政配套的标准进行建设，主线设计速度80km/h，辅道设计速度30km/h。本项目整体式路基宽度42m，42m宽路基横断面从左至右组成：3m人行道+4m辅道+2m侧分带+0.5m路缘带+3.75m行车道+2×3.5m行车道+1.5m中间带+2×3.5m行车道+3.75m行车道+0.5m路缘带+2m侧分带+4m辅道+3m人行道。分离式路基标准断面宽14.5m，14.5m宽路基横断面从左至右组成：0.75m土路肩+0.75m硬路肩+2×3.5m行车道+3.75m行车道+1.5m硬路肩+0.75m土路肩（前进方向）。路拱横坡：主车道及辅道为2%，人行道为-1.5%。
2降雨影响下软岩边坡失稳特征
2.1降雨对边坡稳定性影响
降雨条件下，边坡稳定性主要受含水率和饱和区范围变化两个方面的影响。利用极限平衡法对非饱和土体边坡稳定性进行分析时，主要通过摩尔库伦准则[1]，如式（1）所示。
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式中：为总应力；c′为黏聚力；φ′为内摩擦角；和为孔隙气压力与孔隙水压力；为基质吸力增加后的摩擦角。
从式（1）中可以看出，在降雨影响下，土体的粘聚力和内摩擦角均会有所降低，且随着土体饱和程度的增加，基质吸力也会大幅降低，因此土体的抗剪强度会下降[2]。为了准确地分析降雨对土体稳定性的影响，通过简化[3]，将单个土体分为饱和区和非饱和区两个部分，简化模型如图1所示。
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2.2边坡灾害实例
本文依托的实际工程项目施工过程中，路基基床开挖较深，各级边坡的坡率大小设置为1：1.5，并间隔几米设置一个平台，根据降雨量监测，该工程所在地区的一年各月平均降雨量如图3所示。从图中可以看出，降雨主要集中在5~10月，而其余月份降雨较小。在降雨较多的月份，道路工程由于存在大量的软岩基础，易吸水导致强度降低，抗滑力下降等现象，从而出现边坡溜坍病害，整体下滑高达1~2m。
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图3 各月平均降雨量
3加固设计方案
根据相关的理论计算和现场勘察，得知降雨对于含软岩边坡的稳定性影响最为明显，为了减小长期降雨对边坡的影响，需要对边坡采取加固措施，主要的加固施工工艺为螺旋钢桩加固。
3.1螺旋钢桩加固技术
拼接式螺旋钢桩主要是通过现场拼接单节钢桩，达到加固土体的目的，主要的优点具有施工方便、运输成本低、可重复利用和加固效果好等。目前螺旋钢桩加固主要用于电站底座、围栏和篱笆等，要将该工艺应用在荷载较大和工况较复杂的工程中，就需要对原本的施工工艺进行改进，即采用拼接式螺旋钢桩工艺。
3.2施工工艺
施工工艺的流程分为以下几步：（1）原边坡处理；（2）测量放样；（3）装备就位；（4）旋入螺旋钢桩；（5）螺旋钢桩拼接；（6）达到设计标准。根据施工顺序，对每个阶段的施工具体步骤进行详细地阐述。
（1）准备阶段。首先对边坡上的障碍物进行清理，再夯实表层土体；测量施工点，做好标记，计算误差；
（2）施工阶段。将扭矩电动机运至制定位置，通过角尺控制施工角度后，利用电动机将带叶片的螺旋钢桩旋至地下20cm后停止，留出桩头进行下一步的拼接工作，记录旋入过程中的参数，做好记录；拼接钢管，再次旋入土体，重复步骤，直至达到设计旋入长度。通过钢管对土体进行注浆加固，进一步加强地基强度。
（3）完成阶段。加固施工完成后，首先整理边坡，然后进行复合模袋混凝土施工，进一步加强边坡的稳定性。对模袋混凝土进行一段时间的养护，养护完成后混凝土能达到一定的强度，随后剪开模袋，在框格处安放大约10cm的营养土，根据当地的气候等条件，种植适合的植物达到进一步加固的目的，最后做好排水工作。
（4）施工注意事项。施工前需要准确复核设计图纸和施工组织设计，并检查施工处有无障碍物会影响施工进度及施工安全；施工前做好防护应急措施，防护人员需要进行专业的培训工作；带电装置进行施工时需要注意用电安全；施工过程中每半个小时需要观测路基面和边坡等变形，若变形超过规范要求，必须立即停止工作，采取相应措施解决后才能继续施工。
3.3加固效果分析
在加固施工过程和施工完成后，都需要对支护结构进行监测，才能保障工程的安全性和长期稳定性。根据设计，需要监测的内容为：边坡表面和深层位移、螺旋钢桩受力和变形以及临近既有公路路基变形等。根据监测数据分析，拼接式螺旋钢桩加固工艺加固后路基压实度满足设计要求，边坡较长时间内处于稳定性状态。
4结论
针对含软岩公路路基边坡在降雨影响下易失稳及现有加固措施不足等现状，研究了公路路基软岩边坡失稳特征及加固施工技术，得到如下结论：
（1）在降雨影响下，通过实际施工现场数据，结合摩尔库伦强度准则，采用简化抗剪强度计算模型，得到随着雨水入渗增加，饱和区深度增加，边坡土体的稳定性系数会不断降低。
（2）含软岩公路路基边坡受降雨及施工影响容易发生溜坍，根据现场情况和已有加固技术的不足，提出拼接式螺旋钢桩加固新技术，并详细介绍了施工的流程。
（3）通过后期的监测数据，得到加固后路基压实度提高了40%左右，边坡稳定性良好，满足设计要求。
参考文献
[1] 李伟,肖蓉,吴礼舟.岩质边坡中结构面上水压分布假设的改进研究[J].岩石力学与工程学报,2017,36(3):599?608.
[2] 孙和顺.浆砌片石拱形截水骨架生态护坡施工技术研究[J].中国公路,2017(19):114?115.
[3] 韩高彭.公路路基边坡破坏的原因及防护措施研究[J].山西建筑,2018,44(22):143-144.
汤庆（1977.04-）男，河南焦作人，本科，高级工程师，主要从事水利水电施工技术与管理工作。
作者简介：王小红（1981.10-），女，中江人，本科，工程师，主要从事水利水电施工技术与管理工作。