抗滑桩在高速公路路基滑坡治理工程中的应用

2014-11-17赵强

交通运输研究 2014年16期

赵强

（贵州高速公路开发总公司营运管理中心养护中心，贵州贵阳 550000

0 引言

抗滑桩是进行滑坡治理的主要措施，它的主要优点是扰动小以及治理效果好，并且具有较高的可靠性，因而被广泛地运用在高速公路滑坡治理中。本文结合贵阳至遵义高速公路息烽互通式立体交叉A匝道AK0+005～AK0+125段路基滑坡治理抗滑桩现场施工经验，阐述了抗滑桩的施工方法和要点，供同类施工借鉴。

1 抗滑桩简介

1.1 抗滑桩的原理

边坡处治工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，而使边坡保持平衡或稳定，见图1。

图1 抗滑桩原理图

抗滑桩与一般桩基类似，但主要承担水平荷载。抗滑桩也是边坡处治工程中常见的处治方案之一，从早期的木桩，到近代的钢桩和目前在边坡工程中常用的钢筋混凝土桩；断面形式有圆形和矩形；施工方法有打入、机械成孔和人工成孔等；结构形式有单桩、排桩、群桩，有锚桩和预应力锚索桩等。

1.2 抗滑桩的类型

抗滑桩按材质分类有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合桩。抗滑桩按成桩方法分类，有打入桩、静压桩、就地灌注桩，其中就地灌柱桩又分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩两大类。常用的钻孔灌注桩，又分机械钻孔和人工挖孔桩。抗滑桩按结构形式分类，有单桩、排桩、群桩和有锚桩，其中排桩形式常见的有椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙，有锚桩常见的有锚杆和锚索，锚杆有单锚和多锚，锚索抗滑桩多用单锚。抗滑桩按桩身断面形式分类，有圆形桩、方形桩和矩形桩、“工”字形桩等。

2 案例分析

2.1 工程概况

贵阳至遵义高速公路息烽互通式立体交叉A匝道AK0+005～AK0+125段路基滑坡治理工程，位于贵阳市息烽县西山乡崎林村境内，距离息烽县城约3km。2012年7月1日，在连续降雨作用下，该路段路基发生滑移，路面变形长约90m；路基右侧倾斜、开裂并下沉近25cm，路基一直处于蠕动状态，2013年5月的暴雨，致使滑坡进一步发展，路基滑移已对公路正常通行造成严重影响。

该滑坡段路基原设计为二级边坡：一级边坡坡率1∶1.75，坡高8m，一级平台为乡村通道，平台宽4.5m；二级边坡坡率为1∶1.75，坡高8m，上部为A匝道，路面宽8.5m。滑坡后缘至A匝道左侧绿化区，滑坡前缘至农灌渠外侧陡坎。滑坡体中下部发育一条冲沟，冲沟切割深度相对较大。A匝道QK0+035～QK0+065段路基下座、填方边坡隆起，QK0+065～QK0+080段一级平台乡村公路沉降变形加剧，QK0+150～QK0+170段挡墙有明显裂纹。QK0+075右侧50m处地表土体发生坍滑，导致坡面上原来歪斜的松树倾倒。该滑坡坡长118m，宽70m，滑坡面积为7887m2，属于中型中层滑坡。

紧急处理措施就是将桥台后路基变形严重的约70m匝道外侧波形护栏进行拆除，完成后路基以下挖除1.5m，在开挖处平台上间距100cm按2排布置进行150mm钻孔，在孔内设置钢管灌注桩，灌注桩施工完后，在桩顶设置冠梁，兼作土路肩。完善三角区防水及排水系统。

永久治理方案中，根据勘察设计，在滑坡段水渠下方设置16棵抗滑桩，桩间距5m，抗滑桩按800kN设计。其中Z15、Z16桩长12m，Z1、Z13、Z14桩长16m，Z2、Z11、Z112桩长18m，Z3～Z10桩长20m。桩身截面为1.5m×2.0m矩形桩，桩间距（中-中）5.0m，锁扣及护壁采用C25混凝土浇筑，桩身采用C30混凝土现浇。

2.2 施工工艺要点

2.2.1 测量放线

放样前对设计单位提供的水准点、坐标点进行复核，确保点位无误、数据正确的情况下按设计图纸，对抗滑桩位进行放样，并报请监理复核无误。

2.2.2 人工挖孔桩周边防护施工

在桩位测量定位之后，规划好弃渣堆放场地，桩位周边地表修建截排水沟及防护设施。防护采用Φ48钢管搭设，除预留弃渣通道外，其余三侧沿桩位轮廓线向外1m左右的位置设置。

2.2.3 护壁锁口施工

施工前，先将桩基施工范围内的杂草、树木、地表松散土等进行清理，并对场地进行平整，再进行锁口放样，开始锁口施工。锁口使用钢筋采用现场弯制，现场绑扎。锁口模板采用厚2cm木板制作成4块梯形、高度不小于1.0m的模板，模板间采用方木、铁钉连接，模板组合成形后采用方木作为加固环与支撑进行加固。立模浇筑一次性浇筑锁口圈和首个护壁段混凝土。混凝土采用现场拌和，人工入模，插入式振捣棒振捣密实。锁口中心与桩孔中心偏差不得大于50mm，竖向倾斜不大于1%，锁口底应高出地面30cm，避免雨水倒灌入桩内，影响施工，造成安全隐患。锁口圈混凝土达到设计强度后，开始自上而下分段进行开挖。开挖过程中，孔口地段不能堆渣和车辆通行，做好挖孔记录，详细记载各个地质层的变化。

2.2.4 抗滑桩开挖及支护

抗滑桩施工工艺流程见图2。

图2 抗滑桩施工工艺流程

（1）抗滑桩开挖

土方采用人工结合风镐的方式进行开挖作业，下部进入中风化岩层及以下部分采用水磨钻成孔开挖。水磨钻施工工艺见图3。

图3 水磨钻施工工艺

施工顺序如下。

①钻取四周岩石。沿桩身孔壁布置取芯点，取芯直径150mm，取芯圆与桩内壁相切，取芯圆之间距离为110mm。依次钻取外周的岩芯，取出的岩芯高约500mm，将外周岩芯取完后在桩芯外围便形成一个环形临空面。

②钻取中间岩石。将中间岩石取几条贯通线，钻孔形成多个小截面。

③插入钢楔、击打钢楔分裂岩石。在中间已钻孔依次打入钢楔，用大锤击打，使岩体产生水平冲击力，从而达到分裂岩石的效果。

④出渣。出渣采用人工装渣至直径50cm×高50cm的吊桶内，每次只装不超过40cm渣土，且限重不超过20kg，通过卷扬机提升出桩口，人工提起倾倒在桩旁平台下方的临时渣坑内。

⑤抗滑桩的桩底高程及嵌岩深度根据该工程设计技术交底会议明确。应结合实际地形，选取两根有代表性的桩位进行开挖，用以确定地质情况及岩层分布，为后序挖孔桩施工起到指导作用。

结合地质勘察资料，确定首先选取4号、13号作为代表桩先行施工。施工过程中，详细记录地质变化，切实为后续挖孔桩施工提供可靠有力的参考依据。

（2）抗滑桩出渣提升设备

抗滑桩的出渣用提升设备采用支架旋转式卷扬机，吊桶采用铁皮制作。卷扬机的配重采用定制箱子桩砂袋稳固在卷扬机钢架上，根据合理计算确定配重的重量。在每台卷扬机旁设置空气开关和漏电保护器，确保一机一闸一漏保。

（3）支护

开挖净空断面达到设计尺寸后按设计位置绑焊护壁钢筋，后支模浇筑护壁混凝土。护壁采用木模板，方木支撑，护壁混凝土由上而下逐层灌筑。顶层应一次整体灌筑，以下各层开挖一层灌注一层，防止井壁长时间暴露在外。开挖每层高度控制在1.0m范围内，上下层混凝土纵向接缝应纵向相互错开，并预留0.2m钢筋，用于锚入下一层护壁。每节护壁下部采用短钢筋进行锚固。

护壁钢筋按要求预先加工成型。钢筋类型及间距符合设计要求。钢筋制作前应对钢筋进行校直、除锈及油污等处理；安装时，岩面应与钢筋间隔6～8cm空隙作为钢筋保护层，钢筋保护层厚度不得小于7cm。在钢筋绑焊合格后，按设计拼装模板，浇筑混凝土。

（4）护壁混凝土浇筑

护壁混凝土采用现场拌和，插入式振动棒振捣，并设置串筒或其他减速装置，以避免混凝土混合料从高处向模板内倾泄时产生离析。混凝土混合料分层进行浇筑，每层厚度不得超过30cm。用插入式振捣器振捣要仔细，以免漏振。振捣密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈平坦泛浆。

2.2.5 抗滑桩桩身混凝土浇筑

挖孔达到设计深度以后，清除孔底松土、沉渣、杂物；应用钢钎探明孔底以下的地质情况，报监理工程师复查认可后方可进行下道工序施工。抗滑桩采用C30钢筋混凝土。

（1）核对断面尺寸及桩底高程，放出桩底十字线。

（2）钢筋绑扎、焊接定位。所有桩身钢筋均在钢筋加工场内下料、弯曲，孔内绑扎成型。严格按设计施工，钢筋均采用焊接施工，纵横交叉处采取绑扎固定，每个截面接头不超过50%，钢筋间距严格遵照设计值施工。为有效地保证混凝土保护层厚度，钢筋笼与护壁的间距应以混凝土块楔紧，防止混凝土浇筑时发生偏移。桩体钢筋绑扎完毕，应在自检合格后，通知监理单位、建设单位等进行隐蔽工程的验收。

（3）灌注桩身混凝土。采用输送泵泵送混凝土，泵车置于现有道路上，混凝土罐车依次排开，防止意外发生。当钢筋笼定位后，以串筒漏斗将混凝土传送至井中捣固。浇筑过程中，除振捣时间外，要保持混凝土浇筑的连续性，防止断桩发生。

2.2.6 成桩检测

为了检查抗滑桩的混凝土浇筑质量，在桩的钢筋笼内四边中央处埋设4根Φ57×3mm的声测管。声测管用钢板密封管底，管顶临时加盖，以防混凝土或杂物掉入管内。当抗滑桩桩身混凝土达到一定龄期以后，请专业检测机构到现场进行声波检测。