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摘要：基于某高速公路K3+080～K3+130段特殊地质情况，介绍了该路段高填方路堤桩板墙施工后桩体位移现场监测的实施情况，以理论计算对比实际监测结果的方式进行研究、分析，为同类工程施工积累了宝贵经验，同时可供其它工程设计、施工单位借鉴参考。
关键词：桩板墙 位移 监测
中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号：
桩板式抗滑挡墙（以下简称桩板墙）由于施工简单、设计灵活、支挡效果直接等优点，被广泛作为各级公路特殊斜坡支挡结构物首选。以桩板墙为支挡物而进行的高填方作业在实际施工中也常涉及。高填方作业完成后，来自填筑物等各方向上力的作用会使桩板墙各部位产生一定位移，有可能进一步引发相应的安全问题。由此，通过对桩体位移、沉降进行重点监测，以监测数据作为判断桩体是否为处于稳定状态显得十分必要。
某高速公路K3+080～K3+130段高填斜坡路堤处治采取设置桩板墙措施以达到加固路堤的目的。通过对桩顶水平位移及沉降量进行现场监测，验证了桩板墙在本段特殊地质处治中达到的预期效果，保证了施工的安全性和经济效益，积累了施工经验，促进了在相关工程实际施工中的应用。
1 工程概况
该高填路堤桩板墙施工路段设计起止桩号为右K3+080～K3+130，全长50m，主要构筑物为方形抗滑桩及挡土板。抗滑桩规格有A型1.5m×2.0m、B型1.8m×2.5m、C型2.0m×3.0m，桩间距6m（见图1）；设计路段共9根桩基，长度共150m，桩长13～23m不等；桩间设置0.4m×0.6m规格的挡土板；抗滑桩与挡土板均采用C25钢筋混凝土浇筑。设计路段为高填方路堤，地面标高相对高差约35m；路线斜坡20°～30°，局部成陡坎状。由于路堤填筑较高，直接填筑会形成陡坡路堤，且占地宽度大，为节约占地，保证路基稳定性，采取路堤桩板墙进行处治。
地层岩性：基础局部上覆第四系坡洪积低液限粘土，覆盖层厚约2～3m，大部分露出基岩。桩基础以基岩弱风化岩作为持力层。
水文地质：地表水在本测区表现形式简单，地下水类型主要有：松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两种。本场区基岩裂隙水赋水性较差。
不良地质路段情况：本场地内的主要不良地质现象为滑坡；特殊路基类型主要有：高边坡路堤和潜在不稳定陡坡路堤等。
图1 桩板墙立面布置图
桩体施工概况：本工程施工先修筑抗滑桩，再浇筑（安装）板体。工程主体施工完毕后，及时进行路基填筑作业。
图2 填筑完成后的桩板墙
2 桩顶位移理论计算
本工程中，桩体所受到力的作用主要来自两个方面，一是桩板墙自身重力，二是填筑物的侧压力。在力的作用下，桩板墙将会产生一定量的变形、偏移，其中最主要、最常见的是水平位移和沉降。桩板墙设计之初，理论检验其受力后的位移偏移量和沉降量是否满足现行规范要求是作为判断所设计桩板墙措施是否可行的关键依据之一。
2.1 理论计算
根据填料的土工试验、地质勘查及现场地形地貌等资料分析、计算后知，该桩板墙所处位置并未形成滑坡推力，故在选取分析模型上以桩板式挡土墙模型来考虑桩体水平位移偏移情况。
由土工试验及岩土物理力学性质资料获得以下参数：填料天然重度19.6 kN/m3、饱和重度24.3kN/m3、粘聚力kN/m3、内摩擦角。以抗滑桩为计算对象，在设定条件下采用理正软件模拟（桩板式挡土墙验算[执行标准：公路]）计算桩体理论数据。其中K3+111处抗滑桩桩身内力计算结果如下表：
表1 K3+111处抗滑桩桩身内力计算结果
2.2 计算结果分析
从理论计算结果可得，桩顶水平位移中最大的三个桩体及其理论值等数据具体如下（注：背侧-挡土侧、面侧-非挡土侧）：
（1）K3+111处：背侧最大弯矩为11229.632kN•m，距离桩顶14.221m处；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m处；最大剪力为1907.579kN，距离桩顶9.600m处；桩顶位移为29mm。
（2）K3+105处：背侧最大弯矩为10685.582kN•m，距离桩顶 13.621m；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m；最大剪力为1827.172kN，距离桩顶 9.400m；桩顶位移为27mm。
（3）K3+099处：背侧最大弯矩为 9642.599kN•m ，距离桩顶 13.667m；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m；最大剪力为1676.887kN，距离桩顶9.000m；桩顶位移为24mm。
其他桩体水平位移理论计算数值见表2。从所得数据不难看出，K3+111处即C型抗滑桩桩顶位移达到29mm，为所有桩体位移中理论值最大者，而相对最危险的桩体也应在K3+111處。
3 桩顶位移现场监测及成果分析
3.1 监测点选取
大地测量的基本原理是从监测体外的稳定体上设立一系列基准点通视监测体内某些部位上设立固定监测点，以基准点为不动点，监测点为运动点，通过观测监测点坐标同初始坐标的差异来确定监测点的运动状态。在本工程中，我们通过使用精密水准仪、全站仪和高精度红外测距仪等测量仪器结合、多组进行监测抗滑桩桩顶的水平位移及沉降量，由此可判断桩板墙在已填土的情况下是否处于比较稳定的状态。
在考虑视距及方位等因素后，我们选取了各桩顶截面中点处作为监测重点（理论上桩顶的点存在水平位移最大）。
3.2 现场监测的实施
进行路基填筑作业时开始计监测时间。该段填方约57000m3，在资源配备充足及合理安排施工组织的条件下，施工共用20天时间完成。进行分层填筑期间，项目部安排了专人进行跟踪监测。鉴于施工速度快，实际施工按3次/天的频率对抗滑桩的各个测点进行连续监测和记录；填筑施工完毕后的20～40天内，按1次/天的频率继续进行监测；第40～60天内，1次/3天的频率继续进行监测，有时根据实际需要适当调整监测频率。
3.3监测成果和对比分析
根据工程经验及力学分析，桩体的变形将是一个循序渐进的过程。当周围土体完成沉降、滑移时，桩体即达到了相对稳定状态，此时桩体变形总量应为最大。
从计时的第80天起，监测到的大多数桩体桩顶水平位移和沉降量各自的变化量已极其微小，表示挡板桩体的变形已趋于稳定。通过对多组数据的整理，获得了各桩体监测数值。各桩桩顶位移理论值与最终监测结果对比情况如表2：
表2 理论值与监测成果对比表
由实测数据可知，其中的三根桩（K3+099、K3+105、K3+111）累计水平位移和沉降量最大。由位移随时间变化情况可绘制成曲线。
图3 桩顶累计水平位移和沉降量曲线图
由上述可知，桩体沉降量均极小，对桩板墙整体稳定性影响不大。在开始填筑施工的40天之内，水平位移曲线斜率（数据变化量）都较大，即数值递增幅度相对较大；50～80天之间，曲线斜率逐渐减小；80天之后，曲线斜率趋于0，表示该段时间内桩板墙整体已处于较为稳定的状态。
此时，所有桩体的实际监测值中水平位移最大值是35mm，为K3+105处。实际监测所得数据值均符合技术指标要求，即可确定：已发生的桩板墙桩顶水平位移和沉降量属安全范围内、路堤稳定性处于可控状态。
值得探讨的是，理论计算显示在各桩中的K3+111桩以29mm的水平位移为最大，实际监测结果则是K3+105桩35mm的水平位移最大。导致理论与实际未能对应的因素可能是由工程实体质量、路堤填料性质与理论测定误差、地质情况的复杂及土体含水量不同等因素造成的。
4施工注意事项
（1）孔桩周围土石的稳定程度关系到桩板墙整体稳定性，故在开挖桩基时应谨慎施工，最大限度避免扰动周围土体。
（2）填筑施工时按规范分层碾压、自坡底向上施工，并做好防水、排水措施，以保证路基实体及桩基周围土石的稳定性。
（3）监测时，应该等砼满足强度要求后进行，否则混凝土的收缩、徐变会影响监测质量；同时，也应特别注意其他外部环境如天气、视觉角度等对监测质量的影响。
（4）注意监测预埋点的提前布置，固定和保护好导线点；选取固定多点、多角度进行监测。
5 结论
在合理设计施工方案及提前部署下，相关施工及监测等各工序顺利完成，由此得出以下结论：
（1）本次施工采用了无爆破噪声和震动的水磨钻施工技术，由于该技术施工时对周围环境影响极小，是本次施工的一大特色，对在民房集中区的施工无疑是一个很好的范例。
（2）通过现场监测的施工，可知桩板墙的桩顶位移均在可靠范围内，完全符合施工要求，由此也更加增加了我们作为选择受力最不利的观测点的经验，但一般情况下，水准仪和全站仪的测量有效读数仅能達到1mm，对监测的精确性要求带来较大挑战。
（3）对于抗滑桩桩间间距的确定仅建立在施工经验的基础上判断，相关施工及设计规范也尚未成熟定，尚需更多的工程施工经验积累并建立有效的区域划分以方便施工。
（4）对于类似高填方施工、存在边坡滑塌隐患的工程，特别是周围有建筑物的情况下，必须及时增加监测频率，以保证群众生命和财产安全。
（5）监测是一项长期的工作，虽然短期内的监测结果表明墙体处于暂时稳定状态，但当填筑物的含水量、坡顶荷载和坡脚环境等因素改变时，有可能重新导致不稳定，此时应予以关注。
（6）在对桩体进行监测时，应运用多种手段、方式进行监测；同时，不仅仅对桩顶水平位移和沉降量的监测，还应对桩体转角、钢筋应力和桩后土压力等进行监测，以利于获得更贴近的综合定论。
参考文献：
[1] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S]．
[2]唐然．监测技术及其在滑坡防治过程中的应用研究[D]，成都理工大学硕士学位论文，2006
[3]吴金生，王忠波．抗滑挡墙结构在不稳定斜坡治理工程中的应用[J] ．探矿工程．2008年 第7期
[4]刘协强．抗滑桩在公路边坡加固治理中的应用研究[D]，中南大学硕士学位论文，2007
作者简介：李大纪（1983-），男，广西大学土木建筑工程学院工程硕士，主要从事道路与桥梁技术研究和施工管理工作。指导老师：廖乃凯
关键词：桩板墙 位移 监测
中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号：
桩板式抗滑挡墙（以下简称桩板墙）由于施工简单、设计灵活、支挡效果直接等优点，被广泛作为各级公路特殊斜坡支挡结构物首选。以桩板墙为支挡物而进行的高填方作业在实际施工中也常涉及。高填方作业完成后，来自填筑物等各方向上力的作用会使桩板墙各部位产生一定位移，有可能进一步引发相应的安全问题。由此，通过对桩体位移、沉降进行重点监测，以监测数据作为判断桩体是否为处于稳定状态显得十分必要。
某高速公路K3+080～K3+130段高填斜坡路堤处治采取设置桩板墙措施以达到加固路堤的目的。通过对桩顶水平位移及沉降量进行现场监测，验证了桩板墙在本段特殊地质处治中达到的预期效果，保证了施工的安全性和经济效益，积累了施工经验，促进了在相关工程实际施工中的应用。
1 工程概况
该高填路堤桩板墙施工路段设计起止桩号为右K3+080～K3+130，全长50m，主要构筑物为方形抗滑桩及挡土板。抗滑桩规格有A型1.5m×2.0m、B型1.8m×2.5m、C型2.0m×3.0m，桩间距6m（见图1）；设计路段共9根桩基，长度共150m，桩长13～23m不等；桩间设置0.4m×0.6m规格的挡土板；抗滑桩与挡土板均采用C25钢筋混凝土浇筑。设计路段为高填方路堤，地面标高相对高差约35m；路线斜坡20°～30°，局部成陡坎状。由于路堤填筑较高，直接填筑会形成陡坡路堤，且占地宽度大，为节约占地，保证路基稳定性，采取路堤桩板墙进行处治。
地层岩性：基础局部上覆第四系坡洪积低液限粘土，覆盖层厚约2～3m，大部分露出基岩。桩基础以基岩弱风化岩作为持力层。
水文地质：地表水在本测区表现形式简单，地下水类型主要有：松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两种。本场区基岩裂隙水赋水性较差。
不良地质路段情况：本场地内的主要不良地质现象为滑坡；特殊路基类型主要有：高边坡路堤和潜在不稳定陡坡路堤等。
图1 桩板墙立面布置图
桩体施工概况：本工程施工先修筑抗滑桩，再浇筑（安装）板体。工程主体施工完毕后，及时进行路基填筑作业。
图2 填筑完成后的桩板墙
2 桩顶位移理论计算
本工程中，桩体所受到力的作用主要来自两个方面，一是桩板墙自身重力，二是填筑物的侧压力。在力的作用下，桩板墙将会产生一定量的变形、偏移，其中最主要、最常见的是水平位移和沉降。桩板墙设计之初，理论检验其受力后的位移偏移量和沉降量是否满足现行规范要求是作为判断所设计桩板墙措施是否可行的关键依据之一。
2.1 理论计算
根据填料的土工试验、地质勘查及现场地形地貌等资料分析、计算后知，该桩板墙所处位置并未形成滑坡推力，故在选取分析模型上以桩板式挡土墙模型来考虑桩体水平位移偏移情况。
由土工试验及岩土物理力学性质资料获得以下参数：填料天然重度19.6 kN/m3、饱和重度24.3kN/m3、粘聚力kN/m3、内摩擦角。以抗滑桩为计算对象，在设定条件下采用理正软件模拟（桩板式挡土墙验算[执行标准：公路]）计算桩体理论数据。其中K3+111处抗滑桩桩身内力计算结果如下表：
表1 K3+111处抗滑桩桩身内力计算结果
2.2 计算结果分析
从理论计算结果可得，桩顶水平位移中最大的三个桩体及其理论值等数据具体如下（注：背侧-挡土侧、面侧-非挡土侧）：
（1）K3+111处：背侧最大弯矩为11229.632kN•m，距离桩顶14.221m处；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m处；最大剪力为1907.579kN，距离桩顶9.600m处；桩顶位移为29mm。
（2）K3+105处：背侧最大弯矩为10685.582kN•m，距离桩顶 13.621m；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m；最大剪力为1827.172kN，距离桩顶 9.400m；桩顶位移为27mm。
（3）K3+099处：背侧最大弯矩为 9642.599kN•m ，距离桩顶 13.667m；面侧最大弯矩为0.000kN•m，距离桩顶0.000m；最大剪力为1676.887kN，距离桩顶9.000m；桩顶位移为24mm。
其他桩体水平位移理论计算数值见表2。从所得数据不难看出，K3+111处即C型抗滑桩桩顶位移达到29mm，为所有桩体位移中理论值最大者，而相对最危险的桩体也应在K3+111處。
3 桩顶位移现场监测及成果分析
3.1 监测点选取
大地测量的基本原理是从监测体外的稳定体上设立一系列基准点通视监测体内某些部位上设立固定监测点，以基准点为不动点，监测点为运动点，通过观测监测点坐标同初始坐标的差异来确定监测点的运动状态。在本工程中，我们通过使用精密水准仪、全站仪和高精度红外测距仪等测量仪器结合、多组进行监测抗滑桩桩顶的水平位移及沉降量，由此可判断桩板墙在已填土的情况下是否处于比较稳定的状态。
在考虑视距及方位等因素后，我们选取了各桩顶截面中点处作为监测重点（理论上桩顶的点存在水平位移最大）。
3.2 现场监测的实施
进行路基填筑作业时开始计监测时间。该段填方约57000m3，在资源配备充足及合理安排施工组织的条件下，施工共用20天时间完成。进行分层填筑期间，项目部安排了专人进行跟踪监测。鉴于施工速度快，实际施工按3次/天的频率对抗滑桩的各个测点进行连续监测和记录；填筑施工完毕后的20～40天内，按1次/天的频率继续进行监测；第40～60天内，1次/3天的频率继续进行监测，有时根据实际需要适当调整监测频率。
3.3监测成果和对比分析
根据工程经验及力学分析，桩体的变形将是一个循序渐进的过程。当周围土体完成沉降、滑移时，桩体即达到了相对稳定状态，此时桩体变形总量应为最大。
从计时的第80天起，监测到的大多数桩体桩顶水平位移和沉降量各自的变化量已极其微小，表示挡板桩体的变形已趋于稳定。通过对多组数据的整理，获得了各桩体监测数值。各桩桩顶位移理论值与最终监测结果对比情况如表2：
表2 理论值与监测成果对比表
由实测数据可知，其中的三根桩（K3+099、K3+105、K3+111）累计水平位移和沉降量最大。由位移随时间变化情况可绘制成曲线。
图3 桩顶累计水平位移和沉降量曲线图
由上述可知，桩体沉降量均极小，对桩板墙整体稳定性影响不大。在开始填筑施工的40天之内，水平位移曲线斜率（数据变化量）都较大，即数值递增幅度相对较大；50～80天之间，曲线斜率逐渐减小；80天之后，曲线斜率趋于0，表示该段时间内桩板墙整体已处于较为稳定的状态。
此时，所有桩体的实际监测值中水平位移最大值是35mm，为K3+105处。实际监测所得数据值均符合技术指标要求，即可确定：已发生的桩板墙桩顶水平位移和沉降量属安全范围内、路堤稳定性处于可控状态。
值得探讨的是，理论计算显示在各桩中的K3+111桩以29mm的水平位移为最大，实际监测结果则是K3+105桩35mm的水平位移最大。导致理论与实际未能对应的因素可能是由工程实体质量、路堤填料性质与理论测定误差、地质情况的复杂及土体含水量不同等因素造成的。
4施工注意事项
（1）孔桩周围土石的稳定程度关系到桩板墙整体稳定性，故在开挖桩基时应谨慎施工，最大限度避免扰动周围土体。
（2）填筑施工时按规范分层碾压、自坡底向上施工，并做好防水、排水措施，以保证路基实体及桩基周围土石的稳定性。
（3）监测时，应该等砼满足强度要求后进行，否则混凝土的收缩、徐变会影响监测质量；同时，也应特别注意其他外部环境如天气、视觉角度等对监测质量的影响。
（4）注意监测预埋点的提前布置，固定和保护好导线点；选取固定多点、多角度进行监测。
5 结论
在合理设计施工方案及提前部署下，相关施工及监测等各工序顺利完成，由此得出以下结论：
（1）本次施工采用了无爆破噪声和震动的水磨钻施工技术，由于该技术施工时对周围环境影响极小，是本次施工的一大特色，对在民房集中区的施工无疑是一个很好的范例。
（2）通过现场监测的施工，可知桩板墙的桩顶位移均在可靠范围内，完全符合施工要求，由此也更加增加了我们作为选择受力最不利的观测点的经验，但一般情况下，水准仪和全站仪的测量有效读数仅能達到1mm，对监测的精确性要求带来较大挑战。
（3）对于抗滑桩桩间间距的确定仅建立在施工经验的基础上判断，相关施工及设计规范也尚未成熟定，尚需更多的工程施工经验积累并建立有效的区域划分以方便施工。
（4）对于类似高填方施工、存在边坡滑塌隐患的工程，特别是周围有建筑物的情况下，必须及时增加监测频率，以保证群众生命和财产安全。
（5）监测是一项长期的工作，虽然短期内的监测结果表明墙体处于暂时稳定状态，但当填筑物的含水量、坡顶荷载和坡脚环境等因素改变时，有可能重新导致不稳定，此时应予以关注。
（6）在对桩体进行监测时，应运用多种手段、方式进行监测；同时，不仅仅对桩顶水平位移和沉降量的监测，还应对桩体转角、钢筋应力和桩后土压力等进行监测，以利于获得更贴近的综合定论。
参考文献：
[1] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S]．
[2]唐然．监测技术及其在滑坡防治过程中的应用研究[D]，成都理工大学硕士学位论文，2006
[3]吴金生，王忠波．抗滑挡墙结构在不稳定斜坡治理工程中的应用[J] ．探矿工程．2008年 第7期
[4]刘协强．抗滑桩在公路边坡加固治理中的应用研究[D]，中南大学硕士学位论文，2007
作者简介：李大纪（1983-），男，广西大学土木建筑工程学院工程硕士，主要从事道路与桥梁技术研究和施工管理工作。指导老师：廖乃凯