旋挖钻配合人工分步开挖抗滑桩施工工艺数值分析

李德荣 陈刚 马绍明 朱发锐 余风

摘 要：为研究旋挖钻配合人工分步开挖抗滑桩桩孔的施工过程，结合临沧临翔至清水河高速公路滑坡工程，对开挖过程中桩孔地表、桩底土体及开挖完成后护壁的位移进行了研究分析。结果表明：在开挖过程中，地表面随着距桩孔位移的增大，先沉降后鼓起，孔底土层向上隆起，呈“反扣锅底”形。

关键词：分步开挖;地表;孔底;变形

中图分类号：U445.55+1      文献标识码：A       文章编号：1003-5168（2021）24-0034-03

Numerical Analysis on Construction Technology of Anti-slide Pile with Rotary Drilling and Manual Step-by-Step Excavation

LI Derong1    CHEN Gang1    MA Shaoming1    ZHU Farui2    YU Feng2

（1.Yunnan Transportation Group Highway Construction Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650000;

2. Yunnan Jiaotong Road Construction Sixth Engineering Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650000）

Abstract：In order to study the construction process of anti-slide pile hole excavated by rotary drilling combined with artificial step by step， combined with the landslide project of Linxiang to Qingshuihe expressway in Lincang， the displacement of the surface of the pile hole， the soil at the bottom of the pile and the retaining wall after excavation were studied and analyzed. The study results show that in the process of excavation， the displacement of the ground surface increases with the distance of the pile hole increasing， and settlement firstly，then the soil layer at the bottom of the bore up uplift that shows "button the bottom of the pot shape".

Keywords：sequential excavation; ground; hole bottom; deformation

目前，滑坡是高邊坡最常见的灾害[1-2]，而针对滑坡，施工方案中多采用抗滑桩[3]。实际工程中，桩孔就相当于截面较小的深基坑，其最大的不同点在于基坑是先支护后开挖，而桩孔是先开挖后支护。传统的机械钻孔施工效率高，不太容易受环境变化的影响，可有效降低施工安全风险，但是对于矩形抗滑桩，其应用关键是其成孔难，相比圆形桩，其钻孔器具复杂，施工操控难度大。另外，机械成孔一般不设护壁，对于软土地基，不设护壁可能会导致塌孔等诸多问题，而人工挖孔施工效率慢，安全风险高。

不少学者对此做了研究，周鹏等[4]以重庆市渝中区龙家湾实际工程为例，选取“分步开挖无支护”和“分步开挖即时支护”两种工况点，结果表明，分步开挖及时支护更有利于保证边坡的稳定性。赵尚毅等[5]采用有限元强度折减法，选取路堑高边坡为研究对象，通过对“整体开挖完后再支护”和“开挖一级支护一级”两种施工方案开挖、支护施工过程中的有限元模拟分析，得出后者更有利于边坡的稳定性的结论。

在软岩等复杂环境下的地区，旋挖钻配合人工分步开挖桩孔的研究较少，本文以实际工程案例建模并计算，对开挖过程中桩孔附近地表、桩底土体的变形进行了研究分析。

1 工程概况

以临沧临翔至清水河高速公路第LQTJ3-2标段K98+840～K99+080滑坡项目为依托，K98+840～K99+080段滑坡位于耿马县勐简乡勐简村委会芒嘎组附近，高程介于530～560 m，相对高差约20 m，属于构造溶蚀地貌区，地形起伏相对较大。该填方段原先主要为耕地。滑坡区地貌属构造溶蚀地貌区，该区海拔高程处500～700 m，相对高差50～200 m不等，自然坡角范围为25°～45°，局部坡角达70°，其山势明显受构造控制，山间谷地较空阔，地表主要为黏性土覆盖。

2 现场工艺流程

首先利用旋挖钻机的圆形钻头对桩体核心部位进行钻进并挖除核心部位土方，然后对矩形桩体轮廓线土层进行人工削挖，按照矩形桩体轮廓线修整完毕后，进行混凝土护壁施工，待混凝土护壁成型后，再次利用旋挖钻机继续钻孔并挖除孔内土方，依次交替进行施工，直至成孔。

桩孔开挖的施工过程可归纳为：旋挖钻开挖第N节土体（N为开挖步数）→人工削挖多余土体→绑扎护壁钢筋→支护壁模板→浇筑第N节护壁混凝土→护壁混凝土强度达到75%后拆模→开挖下一节。

3 数值模拟

3.1 模型尺寸