微型樁擋墻在填方邊坡治理工程中的應(yīng)用

王祥任

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077）

0 引言

隨著近年來(lái)基礎(chǔ)建設(shè)工程的開展，回填土石方形成的填方邊坡開始變的越來(lái)越多，通常在對(duì)填方邊坡進(jìn)行治理時(shí)，抗滑擋墻是比較常見的治理手段之一。但由于擋墻開挖基礎(chǔ)較深（需嵌入穩(wěn)定地層），不僅土石方工作量較大，而且開挖的基礎(chǔ)容易引起失穩(wěn)滑塌，容易對(duì)在基礎(chǔ)施工的工作人員、機(jī)械造成傷害。微型樁擋墻是由微型樁群和擋墻構(gòu)成的一種新型抗滑支擋型式，它既避免了抗滑擋墻基礎(chǔ)埋深較深的缺點(diǎn)，又增加了擋墻的抗滑、抗傾覆能力，對(duì)于填方邊坡具有很強(qiáng)的適用性。

1 微型樁

1.1 微型樁簡(jiǎn)介

微型樁系通過一定的方法在地基中先成孔，經(jīng)清孔后，在孔中下入鋼筋籠和注漿管，或再在孔中投入一定規(guī)格的石料或細(xì)石砼，再進(jìn)行壓力注漿所形成的直徑Φ70～300mm的同徑或異徑的樁。20世紀(jì)40年代，微型樁由意大利F.lizzi首創(chuàng)，美國(guó)于50年代開始使用微型樁，我國(guó)于20世紀(jì)80年代開始研究使用，最早使用于房屋糾偏及地基加固工程，近年來(lái)發(fā)展十分迅速，廣泛應(yīng)用于建筑物增層及改造，地基不均勻沉降事故中的基礎(chǔ)托換，岸（基坑）邊及地下洞室土方建筑物的基礎(chǔ)托換，輸電線路、隧道洞口、基坑支護(hù)，搶險(xiǎn)工程以及一些邊坡工程。

1.2 常見微型樁的類型

近年來(lái)，用于加固工程中的常見微型樁類型如下：

1.3 微型樁的特點(diǎn)

1.3.1 承載力高，抗剪能力也比較突出

以Ф140mm×5m單根微型樁為例，有資料顯示：

地層為中砂，承載力可達(dá)到800kN

地層為土層，承載力可達(dá)到900kN

地層為巖層，承載力可達(dá)到2700kN

微型樁承受荷載的能力與地質(zhì)情況以及微型樁結(jié)構(gòu)有關(guān)。抗剪能力比較突出。

1.3.2 對(duì)原有基礎(chǔ)影響小，沉降量小，適用性強(qiáng)

施工時(shí)，不干擾建筑物的正常使用。資料顯示經(jīng)微型樁處理之后，基礎(chǔ)的一般沉降量為1-3mm。

1.3.3 施工場(chǎng)地需求小，開挖小，污染小

微型樁施工凈尺寸：平面1.5×2.5m、凈空高度2.5-3m

施工過程中產(chǎn)生廢棄物少，污染小。

1.3.4 施工工藝簡(jiǎn)單、可控，布置靈活

工藝：放線——成孔——制安——注漿

工序比較簡(jiǎn)單，工藝較成熟，做好關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)控制，質(zhì)量可控。

1.3.5 施工速度快。

以微型樁設(shè)計(jì)參數(shù)為Ф150mm×9m為例，普通風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)單日鉆進(jìn)量約為150-200延米，施工速度快。

1.4 微型樁承載力計(jì)算

1.4.1 單樁承載力計(jì)算

Par=Up/K×∑qili

式中：Par——單樁容許承載力（kN）；

Up——樁周長(zhǎng)（m）；

qi——第i層土層極限摩擦力（kPa）；

li——第i層土層的樁長(zhǎng)度（m）；

K——安全系數(shù)，一般可取2，對(duì)沉降有特殊要求的托換工程，可適當(dāng)增大。

1.4.2 復(fù)合地基承載力的計(jì)算

fsp=[Rk+β(A-Ap)fsk]／A

式中：fsp——復(fù)合地基承載力（kPa）；

A——單樁所占的單元加固面積（m2）；

Ap——單樁斷面積（m2）；

fsk——樁間土的承載力，一般可取天然地基承載力的1.1～1.3倍，砂性土和雜填土取高值，軟弱土取低值；

β——樁間土承載力折減系數(shù)，樁端為軟土?xí)r，β取0.6～1.0，樁端為硬土層時(shí)，β取0.1～0.5，若不考慮樁間土的作用時(shí)(按剛性樁計(jì)算)，β取 0。

1.4.3 抗剪能力

式中：C——單樁抗剪力（kN）；

As——鋼筋橫截面積（m2）；

τ——鋼筋抗剪屈服強(qiáng)度（kPa）。

tanξ=μ2ctg(θf(wàn)+δ)

式中：RL——微型樁極限荷載（kN/m2）；

N0——微型樁體抗拉屈服極限剪力（kN）；

μ——微型樁在結(jié)構(gòu)面的位移（m）；

θ——微型樁與結(jié)構(gòu)面法線的夾角；

δ——微型樁樁體位移與結(jié)構(gòu)面的夾角；

R——位移引起的微型樁樁體內(nèi)的反力（kN）；

ξ——反力R與樁體之間的夾角。

1.5 評(píng)估微型樁加固力的重要參數(shù)

（1）微型樁中鋼筋橫截面積；

（2）鋼材屈服極限；

（3）微型樁的傾角；

（4）結(jié)構(gòu)面摩擦角；

（5）結(jié)構(gòu)面剪脹角；

（6）巖土體強(qiáng)度等。

2 微型樁擋墻

微型樁擋墻是由微型樁群與擋墻組合構(gòu)成，是一種新型的抗滑支擋結(jié)構(gòu)型式。

擋墻砌體一般由混凝土（片石）筑成，微型樁群豎向設(shè)置，上部與擋墻砌體聯(lián)結(jié)，下部通過鋼筋束（鋼管）和漿液錨固在穩(wěn)定的地層中。

由于微型樁間距較密，之間有采用箍筋聯(lián)結(jié)，另外在高壓注漿的作用下與樁周巖土體形成一種復(fù)合加筋土體，既避免了一般抗滑擋墻截面較大、基礎(chǔ)埋置較深、不便施工的缺點(diǎn)，又增強(qiáng)了擋墻的抗滑、抗傾覆能力以及地基的承載能力，減少了基坑開挖及墻身工作量，加之施工中對(duì)滑坡擾動(dòng)小，對(duì)于填方邊坡的治理具有很強(qiáng)的適用性。

3 工程項(xiàng)目實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

某廠區(qū)原為一塬峁荒地，地貌單元屬低山丘陵，因挖山填溝等場(chǎng)坪建設(shè)，在廠區(qū)一側(cè)形成了高陡人工填方邊坡，填方厚度8-10m。為確保項(xiàng)目建設(shè)安全及后續(xù)安全生產(chǎn)，對(duì)該填方邊坡進(jìn)行加固治理。

3.2 治理措施

原計(jì)劃在滑坡前緣設(shè)置抗滑擋墻支擋，擋墻以上部分設(shè)二級(jí)邊坡，坡高均為10m，兩級(jí)坡之間設(shè)置4m寬的卸荷平臺(tái)，坡面采取錨索（桿）框架梁、拱形骨架護(hù)坡進(jìn)行加固治理。

由于抗滑擋墻截面尺寸大，基礎(chǔ)埋置深，開挖擋墻基礎(chǔ)降低了前緣土體的阻滑作用，如果施工隊(duì)伍對(duì)分段施工執(zhí)行不力，滑體將整體向前滑動(dòng)，并牽引滑坡向側(cè)緣及后緣發(fā)展。另外，潛在的滑動(dòng)還對(duì)擋墻基礎(chǔ)施工人員造成很大的安全隱患。所以，原抗滑擋墻方案付諸實(shí)施困難大，隱患多，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

優(yōu)化后采用微型樁擋墻支擋，擋墻高1.5m，墻背垂直，胸坡1:0.35，頂寬0.8m，墻身預(yù)設(shè)泄水孔，孔后設(shè)砂卵石反濾層；擋墻基礎(chǔ)采取微型樁群補(bǔ)強(qiáng)處理，擋土墻座落于微型樁承臺(tái)之上。

微型樁樁徑150mm，橫向間距1.0m，縱向間距0.6m，孔內(nèi)插入Φ60鋼管，鋼管外圍均勻點(diǎn)焊3根Φ25螺紋鋼筋，灌注M30水泥砂漿。樁頂由鋼筋混凝土承臺(tái)連結(jié)，連結(jié)承臺(tái)15m為一段，其間設(shè)置伸縮縫，承臺(tái)截面尺寸為0.4m×2.0m，采用C25混凝土現(xiàn)澆。外側(cè)一排微型樁伸入樁頂承臺(tái)0.4m，內(nèi)側(cè)兩排微型樁伸出承臺(tái)1.0m，澆筑于承臺(tái)頂C20混凝土擋墻內(nèi)。

采用微型樁擋墻后，每延米土石方開挖量明顯減少，同時(shí)由于微型樁采用機(jī)械施工，施工工藝成熟，施工進(jìn)度得到很大提高，優(yōu)化后的方案施工工期較原設(shè)計(jì)方案工期提前近一個(gè)月。

3.3 治理效果

2013年5月開始施工，6月施工完畢。施工過程中，滑坡體被迅速穩(wěn)定，施工人員和機(jī)械的安全得到明顯保證。治理工程完成近2年，治理效果良好。

4 新思路

自微型樁開始其工程應(yīng)用起，工程技術(shù)人員就把其工作目標(biāo)確定為不斷的研究采用新技術(shù)、新方法，目前涌現(xiàn)出鋼花管微型樁、錨拉式微型樁等新的微型樁型式。此外，預(yù)加載技術(shù)與重復(fù)劈裂注漿技術(shù)的出現(xiàn)，為微型樁的實(shí)踐和應(yīng)用提供了新的思路和方法。