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摘要：结合连霍高速公路仁存沟高架桥桥台锥坡治理工程实例，介绍了黄土地区高桥台锥坡典型病害状况，分析了桥台锥坡病害产生原因，针对性的提出处治方案，并介绍了施工方案，提出对桥台锥坡进行工程监测，观测分析治理效果。
关健词：高架桥、桥台锥坡、挡土墙、沉降、裂缝、排水、监测
中图分类号：U412文献标识码： A
一、概述
连霍高速公路仁存沟高架桥始建于1996年，原桥为左右幅分离式桥梁，均为5×45m预应力混凝土现浇连续箱梁。该桥右半幅桥5号桥台前填土过高，达42.3m，桥台锥坡一直处于不稳定状态，导致桥台路基沉降较大，路面破坏严重，桥台背墙大面积开裂，裂缝宽度较宽，并贯穿整个桥台，台前边坡塌陷使桥台基桩外露并全部断裂，整个桥台向桥跨方向偏移。为解决上述病害，2007年对右幅桥台重新浇筑基桩加固整修，并在西端增加了2×20m空心板桥，该位置边坡变形有较大缓解。
2008年7月，大雨冲毁了锥坡上原有排水设施，当年又重新设计修建了排水设施。
随着锥坡土体沉降2011年锥坡及挡土墙出现拉裂，局部挡土墙外倾，部分排水设施破坏，继续沉降将会推挤右幅桥梁5号墩、6号墩，危及桥梁安全。
图1-1桥台锥坡现状图1-2锥坡挡墙倾及开裂
二、环境地质条件
2.1 地形、地貌
该高边坡路段的地貌形态属黄土丘陵区，微地貌为黄土沟谷。路段地势较为起伏。地面相对高差约45.0m。
2.2 地层岩性
根据桥址处原有钻孔资料，该高边坡路段地层在勘探深度范围内主要由第四系上更新统冲、洪积层（Q3al+pl）以及第四系中更新统冲、洪积层（Q2al+pl）组成，具有轻微湿陷性，自上而下依次为：
第四系（Q）
冲、洪积层（Q3al+pl）：粉质黏土，呈硬塑状，黄褐色，厚度16.20m。
冲、洪积层（Q2al+pl）：粉质黏土，红褐色，硬塑状，钻孔揭露厚度28.0m。
2.3 地震
根据国家地震局2001年8月1日颁布实施的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）等资料，地震加速度0.10g，相应的地震基本烈度相当于Ⅶ度。
2.4 水文地质条件
地下水埋深较深，可不考虑水压力对边坡稳定的影响。
三、坡体病害形成机理及稳定性分析
经现场察看，确定锥坡病害的范围、规模，分析锥坡体沉降产生的条件、原因、形成机理、发展趋势及对桥梁安全的影响，为锥坡治理设计提供科学依据。
3.1现场踏勘情况
（1）右半幅锥坡裂缝及沉降
锥坡裂缝从第七跨桥下抗滑桩边缘起，一直延伸到第三级边坡的挡土墙，裂缝最宽约25cm；第三级平台上分布有纵、横向裂缝，裂缝宽度较宽，最大约30cm；第四级边坡上有竖向及斜向裂缝，裂缝宽度较小，最大约3cm；裂缝两侧沉降差高达25cm，沉降变形明显。
（2 ）挡土墙裂缝及倾斜
第三级边坡挡土墙拉裂，裂缝宽约25cm，第二级台阶平台外侧有宽约30cm的裂缝，边缘挡土墙整体外倾，每段挡土墙外倾斜度不均，在沉降缝处形成宽11cm错台。
3.2锥坡沉降开裂原因分析
锥坡位于填挖交界处，填土比较高，施工为填土，压实度较小，路基沉降较大；局部产生裂缝，雨水顺裂缝下渗，土体重量增大，粘聚力及内摩擦角减小，加剧路基沉降及新填土路基沿原状土边坡产生滑移沉降，致使锥坡产生纵向裂缝。
排水设施毁坏，排水不畅，雨水汇集冲刷边坡，填土被雨水冲走，逐渐形成空洞、冲毁坡体，引起锥坡平台凹陷，局部垮塌。这些病害在雨季时受冲刷影响，继续发展，加快锥坡及挡土墙的沉降开裂。
3.3原有边坡稳定性分析
根据原有边坡实际状况，结合坡体地质情况，按锥坡土体干燥条件下进行边坡稳定性分析，采用圆弧滑动法进行计算，稳定性计算参数为：土容重γ=18.5kN/m3、粘聚力c=30kPa、内摩擦角Φ=18°，原有边坡纵桥向计算边坡稳定性系数Fs=0.926，为不稳定边坡；原有边坡横桥向计算边坡稳定系数Fs=1.048，为欠稳定边坡。
四、边坡治理方案分析
4.1治理原则
采用动态设计，综合治理的总体原则。
贯彻安全、合理、经济的设计原则，在保证安全和正常使用的前提下，寻求方便施工、最经济的处理方案。
4.2治理方案的比选
根据现场的实际情况、坡体病害的具体特点和发生机理，结合坡体土质性质，提出了三个治理方案进行比选:
治理方案比较表
方案比较 抗滑桩 预应力锚索框架 卸载
施工技术 桩长长、施工难度大 施工技术高，
施工难度大 施工简单
可靠性评价 解决不了锥坡继续沉降，可使边坡稳定，桥台所受土压力不变，
现有抗滑桩作用不明显。 解决不了锥坡继续沉降，锥坡沉降导致预应力损失，最终导致预应力锚索失效，边坡失稳；桥台所受土压力不变。 可减少锥坡的沉降，使边坡稳定，有效减小桥台所受土压力
生态环保 对环境影响小 对环境影响小 对环境影响稍大
造价 高 中 低
综合比较，选用卸载方案进行治理。
4.3边坡治理稳定性分析
根据现状边坡，以桥梁中心线正投影线边坡进行纵向边坡稳定性分析，采用简化Bishop法进行边坡稳定性计算，安全稳定系数Fs=0.926，为不稳定边坡； 横向选取最高边坡计算边坡稳定系数Fs=1.048，为欠稳定边坡。
根据治理方案对第一、二、三级锥坡适当卸载，第四级边坡维持现状。各级边坡最小坡率不小于1:1.5，平台最小宽度不小于2.0米。
为保证纵向边坡稳定，对第6孔桥下平台处分别按卸载4m、6m、8m、10m及12m等不同高度对边坡进行稳定性计算，对不同的卸载方案，根据设计的纵断面进行边坡稳定性分析，按照采用简化的Bishop法进行边坡稳定性计算。第6孔桥下平台处按4m高卸载时只能对该平台进行下挖，边坡仍不稳定；当卸载6m高时，卸载到桥墩承台顶面标高处，安全稳定系数Fs=1.15边坡处于临界稳定状态，卸载土方量较少；当卸载8m高时，卸载到距桥墩承台顶面2m高处，安全稳定系数Fs=1.448；当卸载10m以下时，卸载到桥墩承台底以下，安全稳定系数Fs=1.229，但桥墩承台和基桩外露，对桥墩安全有影响且挖土方量较大，综合选择对第6孔桥下平臺处按8m高进行卸载,稳定系数Fs=1.448＞1.300即边坡稳定且不影响桥墩基础。
横向选择最不利断面进行卸载与边坡稳定性分析，以安全稳定系数大于1.200的组合边坡控制最不利断面。
第三级平台重力式挡土墙高9米，根据《公路挡土墙设计与施工技术细则》及设计与施工经验，重力俯斜式挡土墙最高高度为5.0米，结合横向最不利边坡设计要求，对其按6米高卸载。
对第三级边坡按卸载后3米高挡土墙进行抗滑动稳定性、抗倾覆稳定性验算及整体稳定验算，滑移稳定系数> 1.300，倾覆稳定系数K0> 1.500，整体稳定> 1.200，满足设计要求。
4.4边坡卸载对现有桥墩、桥台的影响分析
根据原桥梁设计图，此次边坡卸载范围基本位于原设计桥台填方范围内，对原状土破坏很小，由于回填部分土层存在工后沉降，并在桩周产生负摩阻力，边坡卸载后可在一定程度上减小桩基竖向荷载，故卸载后受影响的5号、6号桥墩桩基竖向承载力满足使用要求。
卸载后边坡稳定系数卸载前的0.926增加至1.448，卸载后边坡稳定系数大于规范要求的1.3，同时卸载后边坡稳定性远高于卸载前，位于边坡上的5号、6号桥墩及7号桥台在水平向是稳的。
五、边坡治理工程措施
5.1抢险方案设计
为防止病害加重及继续发生，根据锥坡体病害的情况，经综合分析后，先进行抢险治理，防止雨水继续冲刷坡体，引起更大病害。
（1）对坡顶排水沟进行修整，改变排水方向，将排水沟水向西引流，远离病害区，避免雨水继续流向坡体将病害范围扩大；恢复原有边坡排水系统，将坡面水及时排出。
（2）对坡面裂缝及时采用粘土浆灌缝处理，局部拉裂处采取拆除护砌片石重新铺砌。
5.2处理方案
（1）挡土墙裂缝及倾斜
第一、二、三级锥坡进行卸载，降低挡土墙高度及减小挡土墙墙后土压力，保证挡土墙整体稳定及边坡稳定。一级边坡卸载8m高至5号桥墩承台顶以下2m位置，向后至6号墩前3m处按1:1.5坡率削坡；横向至桥梁正投影以外2m，向两侧按1:1.5坡率削坡处理, 6m高处设2m宽平台；二级、三级边坡于5号墩承台前1m处按1:1.5坡率削坡处理, 每6m高设2m宽平台；二级、三级边坡横桥向右侧挡墙均按削坡3～6m高进行拆除处理。挡土墙裂缝处理：卸载后将裂缝两侧松动的部分拆除，剩余裂缝灌浆，最后用M7.5浆砌片石补平拆除的部分。
图5-1桥下卸载纵向断面示意图
图5-2橋下卸载横向A-A断面示意图
图5-3桥下卸载横向B-B断面示意图
（2） 原有HDPE排水管段边坡垮塌治理方案
接通排水管，垮塌部分采用土袋码砌防护，永久排水系统做好后，将排水改入新的排水系统中，拆除原有HDPE排水管及下游平台上的集水井，边坡按设计开挖后，在该断面位置设置仰斜式挡土墙。
5.3施工方案及注意事项
（1）施工方案
施工顺序：原有排水系统恢复（做施工期间的排水系统）→裂缝灌缝及封闭→修补路基水毁部分→修建坡顶截水沟→自上而下卸载（先1区，然后2区上部，最后2区下部）→修建永久性排水设施→卸载后边坡防护→修建桥面排水槽→拆除部分原有排水设施。
（2） 施工注意事项
1）施工之前必须恢复原有排水系统，保证施工期间排水畅通。
2）卸载需自上而下进行卸载，坡面浆砌片石及挡土墙考虑人工拆除，以确保施工安全。
5.4动态设计
本次工程设计采用全动态设计法，建设方、施工方、设计方、监理方应加强沟通、密切联系、数据共享，及时反馈施工过程中的相关问题。若设计与实际状况有出入时，应及时与设计单位联系，根据实际情况进行动态设计。
六、结语
仁存沟高架桥，桥台体坡体较高较大，运营期间病害常年不断，虽经多次治理，病害仍是时有发生。此次治理工程于2011年8月开始施工至2011年12月竣工。施工中加强沉降临测，及时了解施工中锥坡变化情况，保障了施工安全和工程进度；设计人员跟踪施工，实行动态设计，及时调整卸载方案，解决施工中问题，完善设计。竣工后加强工程监测，结果显示，卸载后，锥坡体处于稳定状态，桥梁墩台没有受到影响，从外观上看工程措施无一变形破坏，说明处理方案是合理有效的。
参考文献：
1、郑颖人，等 边坡与滑坡工程治理，人民交通出版社，2007年1月
2、王恭先，等 滑坡防治100例，人民交通出版社2008年6月
关健词：高架桥、桥台锥坡、挡土墙、沉降、裂缝、排水、监测
中图分类号：U412文献标识码： A
一、概述
连霍高速公路仁存沟高架桥始建于1996年，原桥为左右幅分离式桥梁，均为5×45m预应力混凝土现浇连续箱梁。该桥右半幅桥5号桥台前填土过高，达42.3m，桥台锥坡一直处于不稳定状态，导致桥台路基沉降较大，路面破坏严重，桥台背墙大面积开裂，裂缝宽度较宽，并贯穿整个桥台，台前边坡塌陷使桥台基桩外露并全部断裂，整个桥台向桥跨方向偏移。为解决上述病害，2007年对右幅桥台重新浇筑基桩加固整修，并在西端增加了2×20m空心板桥，该位置边坡变形有较大缓解。
2008年7月，大雨冲毁了锥坡上原有排水设施，当年又重新设计修建了排水设施。
随着锥坡土体沉降2011年锥坡及挡土墙出现拉裂，局部挡土墙外倾，部分排水设施破坏，继续沉降将会推挤右幅桥梁5号墩、6号墩，危及桥梁安全。
图1-1桥台锥坡现状图1-2锥坡挡墙倾及开裂
二、环境地质条件
2.1 地形、地貌
该高边坡路段的地貌形态属黄土丘陵区，微地貌为黄土沟谷。路段地势较为起伏。地面相对高差约45.0m。
2.2 地层岩性
根据桥址处原有钻孔资料，该高边坡路段地层在勘探深度范围内主要由第四系上更新统冲、洪积层（Q3al+pl）以及第四系中更新统冲、洪积层（Q2al+pl）组成，具有轻微湿陷性，自上而下依次为：
第四系（Q）
冲、洪积层（Q3al+pl）：粉质黏土，呈硬塑状，黄褐色，厚度16.20m。
冲、洪积层（Q2al+pl）：粉质黏土，红褐色，硬塑状，钻孔揭露厚度28.0m。
2.3 地震
根据国家地震局2001年8月1日颁布实施的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）等资料，地震加速度0.10g，相应的地震基本烈度相当于Ⅶ度。
2.4 水文地质条件
地下水埋深较深，可不考虑水压力对边坡稳定的影响。
三、坡体病害形成机理及稳定性分析
经现场察看，确定锥坡病害的范围、规模，分析锥坡体沉降产生的条件、原因、形成机理、发展趋势及对桥梁安全的影响，为锥坡治理设计提供科学依据。
3.1现场踏勘情况
（1）右半幅锥坡裂缝及沉降
锥坡裂缝从第七跨桥下抗滑桩边缘起，一直延伸到第三级边坡的挡土墙，裂缝最宽约25cm；第三级平台上分布有纵、横向裂缝，裂缝宽度较宽，最大约30cm；第四级边坡上有竖向及斜向裂缝，裂缝宽度较小，最大约3cm；裂缝两侧沉降差高达25cm，沉降变形明显。
（2 ）挡土墙裂缝及倾斜
第三级边坡挡土墙拉裂，裂缝宽约25cm，第二级台阶平台外侧有宽约30cm的裂缝，边缘挡土墙整体外倾，每段挡土墙外倾斜度不均，在沉降缝处形成宽11cm错台。
3.2锥坡沉降开裂原因分析
锥坡位于填挖交界处，填土比较高，施工为填土，压实度较小，路基沉降较大；局部产生裂缝，雨水顺裂缝下渗，土体重量增大，粘聚力及内摩擦角减小，加剧路基沉降及新填土路基沿原状土边坡产生滑移沉降，致使锥坡产生纵向裂缝。
排水设施毁坏，排水不畅，雨水汇集冲刷边坡，填土被雨水冲走，逐渐形成空洞、冲毁坡体，引起锥坡平台凹陷，局部垮塌。这些病害在雨季时受冲刷影响，继续发展，加快锥坡及挡土墙的沉降开裂。
3.3原有边坡稳定性分析
根据原有边坡实际状况，结合坡体地质情况，按锥坡土体干燥条件下进行边坡稳定性分析，采用圆弧滑动法进行计算，稳定性计算参数为：土容重γ=18.5kN/m3、粘聚力c=30kPa、内摩擦角Φ=18°，原有边坡纵桥向计算边坡稳定性系数Fs=0.926，为不稳定边坡；原有边坡横桥向计算边坡稳定系数Fs=1.048，为欠稳定边坡。
四、边坡治理方案分析
4.1治理原则
采用动态设计，综合治理的总体原则。
贯彻安全、合理、经济的设计原则，在保证安全和正常使用的前提下，寻求方便施工、最经济的处理方案。
4.2治理方案的比选
根据现场的实际情况、坡体病害的具体特点和发生机理，结合坡体土质性质，提出了三个治理方案进行比选:
治理方案比较表
方案比较 抗滑桩 预应力锚索框架 卸载
施工技术 桩长长、施工难度大 施工技术高，
施工难度大 施工简单
可靠性评价 解决不了锥坡继续沉降，可使边坡稳定，桥台所受土压力不变，
现有抗滑桩作用不明显。 解决不了锥坡继续沉降，锥坡沉降导致预应力损失，最终导致预应力锚索失效，边坡失稳；桥台所受土压力不变。 可减少锥坡的沉降，使边坡稳定，有效减小桥台所受土压力
生态环保 对环境影响小 对环境影响小 对环境影响稍大
造价 高 中 低
综合比较，选用卸载方案进行治理。
4.3边坡治理稳定性分析
根据现状边坡，以桥梁中心线正投影线边坡进行纵向边坡稳定性分析，采用简化Bishop法进行边坡稳定性计算，安全稳定系数Fs=0.926，为不稳定边坡； 横向选取最高边坡计算边坡稳定系数Fs=1.048，为欠稳定边坡。
根据治理方案对第一、二、三级锥坡适当卸载，第四级边坡维持现状。各级边坡最小坡率不小于1:1.5，平台最小宽度不小于2.0米。
为保证纵向边坡稳定，对第6孔桥下平台处分别按卸载4m、6m、8m、10m及12m等不同高度对边坡进行稳定性计算，对不同的卸载方案，根据设计的纵断面进行边坡稳定性分析，按照采用简化的Bishop法进行边坡稳定性计算。第6孔桥下平台处按4m高卸载时只能对该平台进行下挖，边坡仍不稳定；当卸载6m高时，卸载到桥墩承台顶面标高处，安全稳定系数Fs=1.15边坡处于临界稳定状态，卸载土方量较少；当卸载8m高时，卸载到距桥墩承台顶面2m高处，安全稳定系数Fs=1.448；当卸载10m以下时，卸载到桥墩承台底以下，安全稳定系数Fs=1.229，但桥墩承台和基桩外露，对桥墩安全有影响且挖土方量较大，综合选择对第6孔桥下平臺处按8m高进行卸载,稳定系数Fs=1.448＞1.300即边坡稳定且不影响桥墩基础。
横向选择最不利断面进行卸载与边坡稳定性分析，以安全稳定系数大于1.200的组合边坡控制最不利断面。
第三级平台重力式挡土墙高9米，根据《公路挡土墙设计与施工技术细则》及设计与施工经验，重力俯斜式挡土墙最高高度为5.0米，结合横向最不利边坡设计要求，对其按6米高卸载。
对第三级边坡按卸载后3米高挡土墙进行抗滑动稳定性、抗倾覆稳定性验算及整体稳定验算，滑移稳定系数> 1.300，倾覆稳定系数K0> 1.500，整体稳定> 1.200，满足设计要求。
4.4边坡卸载对现有桥墩、桥台的影响分析
根据原桥梁设计图，此次边坡卸载范围基本位于原设计桥台填方范围内，对原状土破坏很小，由于回填部分土层存在工后沉降，并在桩周产生负摩阻力，边坡卸载后可在一定程度上减小桩基竖向荷载，故卸载后受影响的5号、6号桥墩桩基竖向承载力满足使用要求。
卸载后边坡稳定系数卸载前的0.926增加至1.448，卸载后边坡稳定系数大于规范要求的1.3，同时卸载后边坡稳定性远高于卸载前，位于边坡上的5号、6号桥墩及7号桥台在水平向是稳的。
五、边坡治理工程措施
5.1抢险方案设计
为防止病害加重及继续发生，根据锥坡体病害的情况，经综合分析后，先进行抢险治理，防止雨水继续冲刷坡体，引起更大病害。
（1）对坡顶排水沟进行修整，改变排水方向，将排水沟水向西引流，远离病害区，避免雨水继续流向坡体将病害范围扩大；恢复原有边坡排水系统，将坡面水及时排出。
（2）对坡面裂缝及时采用粘土浆灌缝处理，局部拉裂处采取拆除护砌片石重新铺砌。
5.2处理方案
（1）挡土墙裂缝及倾斜
第一、二、三级锥坡进行卸载，降低挡土墙高度及减小挡土墙墙后土压力，保证挡土墙整体稳定及边坡稳定。一级边坡卸载8m高至5号桥墩承台顶以下2m位置，向后至6号墩前3m处按1:1.5坡率削坡；横向至桥梁正投影以外2m，向两侧按1:1.5坡率削坡处理, 6m高处设2m宽平台；二级、三级边坡于5号墩承台前1m处按1:1.5坡率削坡处理, 每6m高设2m宽平台；二级、三级边坡横桥向右侧挡墙均按削坡3～6m高进行拆除处理。挡土墙裂缝处理：卸载后将裂缝两侧松动的部分拆除，剩余裂缝灌浆，最后用M7.5浆砌片石补平拆除的部分。
图5-1桥下卸载纵向断面示意图
图5-2橋下卸载横向A-A断面示意图
图5-3桥下卸载横向B-B断面示意图
（2） 原有HDPE排水管段边坡垮塌治理方案
接通排水管，垮塌部分采用土袋码砌防护，永久排水系统做好后，将排水改入新的排水系统中，拆除原有HDPE排水管及下游平台上的集水井，边坡按设计开挖后，在该断面位置设置仰斜式挡土墙。
5.3施工方案及注意事项
（1）施工方案
施工顺序：原有排水系统恢复（做施工期间的排水系统）→裂缝灌缝及封闭→修补路基水毁部分→修建坡顶截水沟→自上而下卸载（先1区，然后2区上部，最后2区下部）→修建永久性排水设施→卸载后边坡防护→修建桥面排水槽→拆除部分原有排水设施。
（2） 施工注意事项
1）施工之前必须恢复原有排水系统，保证施工期间排水畅通。
2）卸载需自上而下进行卸载，坡面浆砌片石及挡土墙考虑人工拆除，以确保施工安全。
5.4动态设计
本次工程设计采用全动态设计法，建设方、施工方、设计方、监理方应加强沟通、密切联系、数据共享，及时反馈施工过程中的相关问题。若设计与实际状况有出入时，应及时与设计单位联系，根据实际情况进行动态设计。
六、结语
仁存沟高架桥，桥台体坡体较高较大，运营期间病害常年不断，虽经多次治理，病害仍是时有发生。此次治理工程于2011年8月开始施工至2011年12月竣工。施工中加强沉降临测，及时了解施工中锥坡变化情况，保障了施工安全和工程进度；设计人员跟踪施工，实行动态设计，及时调整卸载方案，解决施工中问题，完善设计。竣工后加强工程监测，结果显示，卸载后，锥坡体处于稳定状态，桥梁墩台没有受到影响，从外观上看工程措施无一变形破坏，说明处理方案是合理有效的。
参考文献：
1、郑颖人，等 边坡与滑坡工程治理，人民交通出版社，2007年1月
2、王恭先，等 滑坡防治100例，人民交通出版社2008年6月