高速公路邊坡加固處治中抗滑樁設(shè)計(jì)分析

李中奎，許涵

（1.山東省公路設(shè)計(jì)咨詢有限公司，濟(jì)南250102；2.濟(jì)寧市鴻翔公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司濟(jì)南分公司，濟(jì)南250014）

1 引言

本文所選某高速公路位于斜坡之上，呈長(zhǎng)方形形態(tài)，后緣高程為932m 左右，前緣高程914m 左右，其中，高度差18m，縱向長(zhǎng)度、橫向?qū)挾确謩e為35m 和80m，平面面積約為2 300m2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目公路左側(cè)路肩位置恒重狀態(tài)，建筑形式主要為漿砌條結(jié)構(gòu)，高度最低6m，最高12m，該地區(qū)暴雨頻率較大，容易導(dǎo)致斜坡結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)張拉縫，不僅會(huì)造成墻底結(jié)構(gòu)遭受破壞，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致漿砌條石結(jié)構(gòu)容易被剪斷。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察及相關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，得出本高速公路項(xiàng)目容易導(dǎo)致斜坡不穩(wěn)現(xiàn)象，因此，抗滑樁設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2 抗滑樁加固土質(zhì)邊坡的機(jī)理及使用條件

2.1 機(jī)理

從施工角度進(jìn)行分析，在邊坡區(qū)域地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行挖孔或者鉆孔施工后，將鋼筋、型鋼結(jié)構(gòu)置于孔內(nèi)，再選擇使用一定目標(biāo)強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行澆筑，就地形成的灌注樁即抗滑樁【1，2】。如圖1 所示。

圖1 挖孔施工示意圖

所澆筑混凝土中的水泥砂漿通過(guò)滲透的方式，到達(dá)樁體周邊的土層結(jié)構(gòu)中。這種動(dòng)態(tài)性的滲透變化可以提升土層結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性，同時(shí)，邊坡土層中的孔壁結(jié)構(gòu)是粗糙的，能夠加強(qiáng)樁體結(jié)構(gòu)與地層之間的緊密度，樁體結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)動(dòng)樁寬范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)抵抗力，使得同一樁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行相互黏合，與樁保持一定的抗滑能力。同時(shí)樁體結(jié)構(gòu)之間可形成土拱，兩樁體結(jié)構(gòu)間的滑坡推理結(jié)構(gòu)可由對(duì)應(yīng)的土拱和樁體結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)。產(chǎn)生的滑坡推力傳遞到樁體結(jié)構(gòu)后，又沿著樁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行下滑處理，以保持土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，為有效地保障土體結(jié)構(gòu)、樁間協(xié)調(diào)化工作，需充分保障土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，只有這樣，才能夠完善滑坡治理施工。土拱的形成條件中，應(yīng)以兩樁體結(jié)構(gòu)間距大于某臨界值為主，如“臨界樁距”的形成。

樁體結(jié)構(gòu)設(shè)置后，可通過(guò)加強(qiáng)抵抗力，促進(jìn)滑體結(jié)構(gòu)處于繼續(xù)下滑的趨勢(shì)，同時(shí)可對(duì)產(chǎn)生的側(cè)向擴(kuò)張力進(jìn)行分析，在拱軸方向，原下滑力經(jīng)樁體結(jié)構(gòu)向下傳遞至穩(wěn)定地層結(jié)構(gòu)中，側(cè)向擴(kuò)張力傳至滑體兩側(cè)的結(jié)構(gòu)中，并且拱腳結(jié)構(gòu)的水平反力可經(jīng)過(guò)樁基礎(chǔ)進(jìn)行傳遞，加強(qiáng)抗滑穩(wěn)定性。

2.2 使用條件

作為一種側(cè)向特殊承受荷載樁體結(jié)構(gòu)，抗滑樁可依靠加強(qiáng)滑動(dòng)面以下部分的錨固作用，同時(shí)提升滑動(dòng)面以上部分的樁前滑體的被動(dòng)抗力維持。因此，抗滑樁使用條件主要包含2個(gè)：一是滑動(dòng)面要明顯存在；二是在滑動(dòng)面以上部分應(yīng)設(shè)計(jì)堅(jiān)固的基石結(jié)構(gòu)。如果在抗滑樁體結(jié)構(gòu)下部有穩(wěn)固的基石承載，則抗滑樁作用的效果會(huì)更好【3，4】。

3 高速公路邊坡加固處治中抗滑樁設(shè)計(jì)

本文所選案例項(xiàng)目中，邊坡加固的組合方式為：“抗滑樁、格構(gòu)錨桿、旋噴樁”組合結(jié)構(gòu)，抗滑樁數(shù)量28 根，共分為3 種類型，每種類型的具體參數(shù)見(jiàn)表1。

其中，B 型抗滑樁嵌入巖層的厚度為6m，C 型抗滑樁的長(zhǎng)度達(dá)到12m，同時(shí)梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)和原有的擋土墻結(jié)構(gòu)的墻面結(jié)構(gòu)相互貼合在一起。本項(xiàng)目案例工程中，施工之前，需要由施工技術(shù)人員首先進(jìn)行樁體結(jié)構(gòu)的定位，同時(shí)，在樁基礎(chǔ)挖掘的過(guò)程中，應(yīng)按照施工規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地編制地質(zhì)資料，并將相關(guān)資料進(jìn)行整合打包發(fā)給施工設(shè)計(jì)單位，重點(diǎn)對(duì)項(xiàng)目施工信息、抗滑樁的施工長(zhǎng)度、基巖深入等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和分析，同時(shí)，要結(jié)合新的施工技術(shù)，符合高速公路抗滑樁施工要求。

3.1 樁孔挖掘

1）開(kāi)孔前首先測(cè)量定位樁，并在樁體結(jié)構(gòu)的外部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的定位基準(zhǔn)樁，施工之前應(yīng)由專業(yè)施工技術(shù)人員進(jìn)行樁體結(jié)構(gòu)的垂直定位確認(rèn)。

2）對(duì)孔口位置整平處理。首先應(yīng)及時(shí)安放安全標(biāo)志，施工技術(shù)人員應(yīng)反復(fù)檢查地表截水、樁區(qū)間圍欄等結(jié)構(gòu)的滲水現(xiàn)象，做好防滲處理工作。尤其是雨季，必要情況下，可抬高孔口位置，設(shè)計(jì)高度適宜的圍堰結(jié)構(gòu)。

3）依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)資料，對(duì)工程施工中所需要的建筑材料、型號(hào)及規(guī)格進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化匹配，并依據(jù)施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，出具對(duì)應(yīng)質(zhì)檢單。類似于鋼筋水泥等建材，可專門(mén)設(shè)置儲(chǔ)存庫(kù)，避免建筑材料受污染及受潮、防銹蝕等，提高施工質(zhì)量。

4）施工進(jìn)程中，應(yīng)按照跳槽設(shè)計(jì)開(kāi)挖方式，設(shè)置1～2 個(gè)孔，并且按照由淺入深、由兩側(cè)向中間的順序開(kāi)展作業(yè)，同時(shí)，施工技術(shù)人員要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙的要求，及時(shí)開(kāi)展施工圖紙的編錄，并借助信息化技術(shù)，保證施工技術(shù)質(zhì)量。

5）制作以C20 為主材的護(hù)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于破碎巖層，孔口結(jié)構(gòu)處應(yīng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的鎖扣處理，保證最大開(kāi)挖深度，明確護(hù)壁結(jié)構(gòu)的單次澆筑，護(hù)壁1 節(jié)的工程施工要求開(kāi)挖1～1.5m。護(hù)壁的厚度應(yīng)按照施工設(shè)計(jì)的要求，對(duì)圍巖接觸是否良好的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，護(hù)壁結(jié)構(gòu)成孔以后，要保證垂直度及對(duì)應(yīng)的光滑性。為實(shí)現(xiàn)拆卸便利，達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的效果，護(hù)壁模板結(jié)構(gòu)應(yīng)以鋼模為主。同時(shí)，對(duì)應(yīng)的模板支架結(jié)構(gòu)應(yīng)加以支撐，并在12h 時(shí)間段，如果沒(méi)有不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生，則可順利拆除。

6）對(duì)孔內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期檢查，確定孔內(nèi)有害氣體濃度，如發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)現(xiàn)象，則應(yīng)利用相關(guān)措施向孔內(nèi)送風(fēng)處理。送風(fēng)量應(yīng)≥25L/s，施工技術(shù)人員下井之前，要保證送風(fēng)時(shí)間＞10min。

7）在開(kāi)挖工作開(kāi)展過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生廢棄渣，可選擇使用卷場(chǎng)機(jī)吊裝，起吊量≤0.2m3。對(duì)應(yīng)吊斗活門(mén)應(yīng)設(shè)置保險(xiǎn)裝置，同時(shí)廢渣吊出以后要立即運(yùn)出，并將其置于安全低洼區(qū)域，可有效地防止廢渣及其周邊生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。

8）井體內(nèi)部應(yīng)選擇使用低壓燈泡。

9）樁孔挖掘施工的過(guò)程中，要合理控制地下水位，水量較大的情況可選擇使用潛水泵抽水處理。本項(xiàng)目中樁孔開(kāi)挖。

3.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑的過(guò)程中應(yīng)關(guān)注以下內(nèi)容：

1）施工材料的使用量、材質(zhì)等參數(shù)設(shè)置下應(yīng)滿足單樁連續(xù)澆筑，粗骨料結(jié)構(gòu)可選擇使用卵石、碎石，同時(shí)可選擇粗骨料，其粒徑大小應(yīng)大于鋼筋間最小間距1/3 處。

2）混凝土澆筑前，應(yīng)由施工技術(shù)人員對(duì)孔底結(jié)構(gòu)中殘存的雜物及時(shí)清理，排空孔內(nèi)積水。

3）樁身混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置串筒結(jié)構(gòu)，與混凝土面層的距離應(yīng)大于2m，若樁身結(jié)構(gòu)過(guò)大，則需要多下料。

4）混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑過(guò)程中，應(yīng)保持連續(xù)，為保證沒(méi)有施工縫，施工過(guò)程中連續(xù)澆筑混凝土在0.5～0.7m 時(shí)，應(yīng)選擇設(shè)立有效的振動(dòng)器，加快混凝土的振搗施工，保證混凝土的密實(shí)度符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

5）加強(qiáng)對(duì)多排受力鋼筋位置的混凝土振搗工作的監(jiān)督管理工作。

6）應(yīng)將混凝土試塊制作成10 塊，臺(tái)班數(shù)和每白盤(pán)應(yīng)大于1組。

7）混凝土正式澆筑施工前，應(yīng)首先在抗滑樁結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)埋3 根檢測(cè)管體，并嚴(yán)格對(duì)抗滑樁結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)應(yīng)的預(yù)埋管結(jié)構(gòu)應(yīng)相互平行，并分別綁扎于鋼筋的內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)中，上端體系應(yīng)超出樁頂結(jié)構(gòu)20cm，并做好封閉處理工作。

8）對(duì)已完成的抗滑樁，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，周期應(yīng)大于7d。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于高速路邊坡加固處理來(lái)說(shuō)，抗滑樁起到至關(guān)重要的作用，不僅可實(shí)現(xiàn)邊坡加固作用，同時(shí)能夠有效地提升項(xiàng)目施工質(zhì)量，保證施工技術(shù)人員的安全。因此，在高速公路建設(shè)中，應(yīng)注重對(duì)抗滑樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)施工要點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)的深入研究。