微型鋼管樁在邊坡防護(hù)技術(shù)中的應(yīng)用

趙云桃

摘要：本文結(jié)合微型鋼管樁在余慶至凱里高速公路中的實(shí)例，通過(guò)對(duì)比各種支擋防護(hù)的特點(diǎn)，分析了微型鋼管樁在邊坡加固技術(shù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微型鋼管樁；邊坡加固；優(yōu)點(diǎn)

一、工程實(shí)例概況

貴州省余慶至安龍高速公路余慶至凱里段是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“678”網(wǎng)中的“六橫”余慶-安龍段的前段，在起點(diǎn)與“三橫”（江口至六盤(pán)水高速公路）相接，主線(xiàn)的終點(diǎn)順接凱里至羊甲段高速公路，同時(shí)與滬昆高速公路凱里至麻江段相接。其中第1合同段主線(xiàn)起訖里程：K3+900～K9+680，全長(zhǎng)5.78Km，按雙向四車(chē)道高速公路建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80Km/h，整體式路基，寬度21.5m。第1合同段最后一段路基為挖方路基，最深挖方位于K9+670，高度9.03m，邊坡坡比1：0.75，該段路基邊坡巖性主要為粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，其中粉質(zhì)粘土抗沖刷能力不強(qiáng)，強(qiáng)風(fēng)化巖節(jié)理裂隙發(fā)育，多被切割成碎塊狀，碎塊間結(jié)合性較差，屬碎裂結(jié)構(gòu)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利。設(shè)計(jì)邊坡坡面防護(hù)為漿砌片石菱形骨架。

K9+640～K9+680段緊挨204省道，開(kāi)挖界距204省道路肩最近距離不足3m，204省道在此處急拐彎，且縱坡為10%.因此此段路基開(kāi)挖后，漿砌片石菱形骨架護(hù)坡無(wú)法滿(mǎn)足余凱高速及204省道行車(chē)安全要求，存在較大隱患。故必須對(duì)K9+640～K9+680段路基邊坡進(jìn)行加強(qiáng)支擋防護(hù)。

二、邊坡支擋防護(hù)方案比選

目前比較常用的能防止邊坡滑動(dòng)垮塌的邊坡支擋防護(hù)有抗滑樁、擋土墻、土釘墻和新型的滑坡支擋結(jié)構(gòu)——微型鋼管樁等。

1、抗滑樁

抗滑樁成孔可選機(jī)械成孔或人工挖孔。抗滑樁的施工采用打入時(shí)，應(yīng)充分考慮施工振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，一般是全埋式抗滑樁或填方邊坡可采用，同時(shí)下臥地層應(yīng)有可打性?？够瑯妒┕こＳ玫氖蔷偷毓嘧?，機(jī)械鉆孔速度快，樁徑可大可小，適用于各種地質(zhì)條件，但對(duì)地形較陡的邊坡工程，機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大，施工占地面積大；另外，鉆孔時(shí)的水對(duì)邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但速度較慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，遇不良地層（如流沙）時(shí)處理相當(dāng)困難，另外，樁徑較小的人工作業(yè)困難，樁徑一般應(yīng)在1000mm以上才適宜人工成孔，人工成孔遇有巖層時(shí)需要爆破?？够瑯朵摻钣昧考盎炷劣昧看?，且此段路基緊鄰204省道，機(jī)械成孔的泥漿或人工成孔爆破，對(duì)204省道的行車(chē)安全都不利。

2、擋土墻

擋土墻是用來(lái)支撐天然邊坡或人工填土邊坡，以保持土體穩(wěn)定的建筑物。在公路工程中，它被廣泛應(yīng)用于支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。

3、土釘墻

土體的抗剪強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度幾乎可以忽略，但土體本身具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，當(dāng)開(kāi)挖邊坡時(shí)，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當(dāng)超過(guò)這一深度或者在地面超載及其他因素作用下，將發(fā)生突發(fā)性的整體破壞。所采用傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)均基于被動(dòng)制約機(jī)制，即以支擋結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度和剛度，承受其后的側(cè)向土壓力，以防止土體整體穩(wěn)定性破壞。而土釘墻則是在土體內(nèi)設(shè)置一定長(zhǎng)度和密度的土釘構(gòu)成的。土釘與土共同工作，形成了能大大提高原狀土強(qiáng)度和剛度的復(fù)合土體，土釘?shù)淖饔镁褪腔谶@種主動(dòng)加固的機(jī)制。土釘與土相互作用，約束了土坡的變形和破壞形態(tài)，顯著提高了土坡的整體穩(wěn)定性。

4、微型鋼管樁

微型鋼管樁在邊坡加固的原理：通過(guò)微型鋼管樁灌注的水泥漿及周?chē)耐馏w形成的微型樁，水泥漿以壓力注漿的方式充滿(mǎn)土體空隙，與土體充分混合，通過(guò)提高摩擦角和粘聚力，從而對(duì)潛在的滑體產(chǎn)生支擋作用，提高抗滑力和滑體的整體穩(wěn)定性。

微型鋼管樁是一種“小徑高強(qiáng)”的新型的抗滑樁，它結(jié)合了鋼管樁和微型樁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于基坑支護(hù)工程、樁基礎(chǔ)加固工程和邊坡加固及治理工程等。它指的是在小型鉆孔中下鋼管，然后再進(jìn)行壓力注漿或者灌注混凝土，從而形成一個(gè)鋼管（水泥漿）混凝土鉆孔樁以達(dá)到加固的作用。除了具備傳統(tǒng)抗滑樁的作用，微型鋼管樁由于直徑小，適應(yīng)性也強(qiáng)，能靈活地布置；其造價(jià)和經(jīng)濟(jì)性能也優(yōu)于鋼管樁；施工速度快，節(jié)約材料，縮短工期，同時(shí)施工過(guò)程更加安全可靠。

三、微型鋼管樁施工

通過(guò)比對(duì)，本實(shí)例最后通過(guò)設(shè)置微管排樁、承臺(tái)（冠梁）等措施共同對(duì)邊坡進(jìn)行加固。

1、施工工藝流程：測(cè)量放線(xiàn)→搭設(shè)防護(hù)措施→鉆孔機(jī)或打樁機(jī)就位→成孔→安設(shè)微管樁→注漿→挖樁間土→支?！鷿仓信_(tái)（冠梁）→養(yǎng)護(hù)→拆模。

2、施工準(zhǔn)備

⑴確定排樁位置時(shí)，既不要離邊坡開(kāi)挖界線(xiàn)過(guò)遠(yuǎn)，也不要過(guò)近，要綜合考慮公路邊線(xiàn)及邊坡的安全狀況等因素。過(guò)近，影響邊坡安全；過(guò)遠(yuǎn)，則增加工作量。本工程設(shè)計(jì)微管樁中心距路基開(kāi)挖界1.5m。

⑵樁徑與樁距緊密相連，樁徑越大，樁距越大，樁徑越小，樁距越大小，具體根據(jù)計(jì)算確定。孔徑的大小，直接涉及到成孔時(shí)對(duì)坑底土層受力的影響，以及對(duì)土層擾動(dòng)的大小。本實(shí)例采用較小直徑微管樁，直徑為108mm，樁長(zhǎng)根據(jù)路基開(kāi)挖深度確定為15m，平行布置。

⑶在選擇樁成孔設(shè)備時(shí)，只能采用錘擊沉管成孔或鉆孔成孔兩種方式，不應(yīng)采用振動(dòng)成孔方式。振動(dòng)成孔，對(duì)邊坡土質(zhì)影響大，特別是存在流砂層或破碎巖層時(shí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，采用潛孔鉆干鉆成孔。

⑷場(chǎng)地平整時(shí)，結(jié)合樁頂高程控制場(chǎng)地標(biāo)高，在長(zhǎng)度方向（線(xiàn)路方向）必須消除陡坎和急坡，使場(chǎng)地表面平整，坡度順暢（保證場(chǎng)地內(nèi)雨天不積水）。

3、施工過(guò)程

⑴測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的間距、排距及設(shè)計(jì)提供的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn)。要確保樁位準(zhǔn)確，偏差滿(mǎn)足測(cè)量規(guī)范要求。

⑵搭設(shè)防護(hù)設(shè)施

施工場(chǎng)地緊靠204省道，必須在省道路肩外搭設(shè)防護(hù)設(shè)施，并設(shè)置明顯的標(biāo)示標(biāo)牌，保證施工過(guò)程安全可控，且不影響204省道正常通行。

⑶鉆孔機(jī)就位

成孔機(jī)械搭設(shè)時(shí)要進(jìn)行水平校正，確保水平。成孔機(jī)械的平正與否，直接影響機(jī)械性能的發(fā)揮和微管樁的垂直度。

⑷成孔

采用潛孔鉆鉆孔，成孔孔徑15cm。整個(gè)鉆孔過(guò)程嚴(yán)禁加水，全部采用干鉆，以免水流進(jìn)巖層裂隙中，造成以后路基開(kāi)挖時(shí)垮塌。鉆進(jìn)終孔后，測(cè)量孔深及孔底沉渣厚度小于10cm，達(dá)不到此要求的，繼續(xù)加大空壓機(jī)風(fēng)量，清孔至達(dá)到要求為止。

⑸鋼管樁制安

按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備直徑108mm的鋼管，鋼管的各項(xiàng)性能指標(biāo)均要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鋼管樁制作必須按設(shè)計(jì)圖要求制作，按圖紙給定的尺寸在管壁上開(kāi)出漿孔，頂部50cm不開(kāi)孔，50cm以下十字對(duì)稱(chēng)開(kāi)孔，孔間距16cm，孔徑2cm。鋼管搭接時(shí)采用套筒搭接焊，套筒長(zhǎng)度大于鋼管直徑的2倍，套筒壁厚不小于鋼管壁厚，焊接時(shí)焊縫應(yīng)飽滿(mǎn)，焊接時(shí)必須保證接頭不得彎折。鋼管吊裝采用吊車(chē)吊裝。

⑹注漿。注漿材料宜采用水泥漿，其強(qiáng)度等級(jí)為C25，水泥漿的水灰比宜為0.4～0.45，注漿時(shí)注漿管需安裝壓力表，注漿壓力0.2～0.5MPa，注漿過(guò)程是先快后慢，當(dāng)漿液從排氣孔中溢出時(shí)關(guān)閉排氣閥門(mén)，進(jìn)行加壓注漿。當(dāng)孔口周?chē)霈F(xiàn)冒漿時(shí)，采用低壓、濃漿、間歇灌漿的方法進(jìn)行，補(bǔ)注2次后應(yīng)停止注漿。

⑺樁間土開(kāi)挖及承臺(tái)（冠梁）澆筑。在微型鋼管樁內(nèi)水泥漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可開(kāi)挖樁間土，開(kāi)挖時(shí)，因表層土基本為粉質(zhì)性粘土，盡量采用人工開(kāi)挖，采用機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，嚴(yán)禁機(jī)械觸碰鋼管樁。挖至承臺(tái)（冠梁）底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，安裝承臺(tái)（冠梁）鋼筋，立模澆筑混凝土，并按規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

微型鋼管樁在邊坡加固防護(hù)上無(wú)論在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都有明顯的優(yōu)勢(shì)， 尤其在超前支護(hù)時(shí)更是發(fā)揮無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。微型鋼管樁因其自身施工簡(jiǎn)單快速，場(chǎng)地占用較小，成樁質(zhì)量便于控制，造價(jià)、安全風(fēng)險(xiǎn)等也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他支擋防護(hù)措施，支擋效果明顯，將在以后的邊坡加固防護(hù)方面得到更廣泛的應(yīng)用。

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