钢管桩基础挡土墙在管道地质灾害防治中的应用

2021-12-13陈佳伟张嘉钦

工程技术研究 2021年18期

陈佳伟，张嘉钦

1.四川省地质工程勘察院集团有限公司，四川成都 610032

2.国家管网集团西南管道有限责任公司德宏输油气分公司，云南德宏 678400

1 工程概况

西南山区发育有多种地质灾害，主要包括滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、危岩等，在一定程度上威胁着输油气管道的运营安全。针对输油气管道水毁和地灾的水工保护措施较多，如抗滑桩、挡土墙、排水渠、截水墙、淤土坝、护坦等，技术应用较为成熟。各类水工保护工程的实施消除或减少了管道沿线的地质灾害安全隐患，保障了油气管道的安全运行。

针对管道沿线的滑塌或浅表型小规模滑坡的治理，一般采用重力式挡土墙进行支护，但该方法存在一定的不足之处，即基础开挖的靠山侧放坡可能诱发进一步溜塌，且开挖占地面积较大，不利于山区地形受限的区域，对基础承载力相对要求较高，基础抗变形能力弱，不利于软土地基施工等。为此，文章引入一种以钢管灌注桩为基础的挡土墙，其在治理输油气管道沿线浅表型小规模滑坡中的应用取得了较好的应用效果。

2 钢管桩基础挡土墙

钢管桩基础挡土墙的结构主要包括钢管桩和挡墙。通过在挡墙的基础布设钢管桩，增加挡墙抗地基变形和抗倾覆的能力。具体实施步骤为基础平台开挖、孔位放线→钻机成孔→钢管桩安装→灌注水泥砂浆→钢筋连接钢管→挡土墙支模→混凝土浇筑成型。

钢管桩基础挡土墙的具体施工工艺如下：

第一，提前做好临时截排水措施，对后侧坡面存在垮塌的风险应进行识别，并消除安全隐患，在确保施工安全的前提下进行作业。

第二，挡墙基础平台开挖，钢管孔位按照梅花形进行布置放线，按照预先设计的孔径、孔深钻探成孔，需预留沉渣段。

第三，钢管桩制作安装，并预留注浆管，现场配制并灌注水泥砂浆，必要时进行二次补浆；钢管预留在地面以上的部分采用钢筋连接钢管，确保结构的整体受力，以起到更好的抗倾覆的作用。

第四，按照力学计算的挡土墙尺寸进行放线、安装模板、预设排水孔、混凝土浇筑振捣成型、拆除模板、进行混凝土养护、回填夯实墙后回填土、修整坡面及复绿。

3 工程技术应用难点

（1）地质复杂地区的成孔。一般采取干钻的方式钻探，如因地质条件限制不能干钻，可加适量清水或黏度较小的泥浆液进行钻探，必要时增加植物胶护壁，防止塌孔；在接近终孔深度时，应放慢钻进速度；孔深达到设计深度时，钻机空钻5min，确保将孔底及孔壁浮土清出，保证孔中干净，以便顺利下管安装。

（2）水泥砂浆的配合比。管内和孔周空隙需灌注M30水泥砂浆，设计水灰比一般为0.4～0.5，但实际水泥浆液配比应由现场试配确定。采用袋装水泥并用磅秤控制，加水采用标尺刻度线控制。浆液应搅拌均匀，每次搅拌时间不得少于3min，停置3h以上的浆液应予清理，浆液应严格过滤，并在灰浆拌制机与集料斗之间设一道过滤网。砂浆采用自流灌浆方式，应确保砂浆密实、完整地灌满整根钢管。

4 工程技术应用实例

4.1 在狭窄地形受限地区的应用

西南地区某输油气管道线路汛期滑塌抢险工程位于云南省大理白族自治州，该处管道沿道路上方斜坡的坡顶横向铺设。2019年7月31日，受到汛期强降雨的影响，管道外侧斜坡发生垮塌，滑踏区边缘距离管道约3m，威胁坡顶管道和光缆的安全运营。

工程治理设计为钢管桩挡墙，包括设置27根钢管桩，间距1m，钢管在地面下4m、地面上3m，钢管内设钢筋和砂浆填充，钢管之间采用钢筋连接。将地面以上钢管整体浇筑为桩板墙，采用C20混凝土，墙总长27m、总高4m、埋深0.5m。桩板墙顶上方的边坡按1∶1回填放坡，坡面雨水采用自然散排的方式。

该处应用的现场地形受限，公路往来车辆较多，公路内侧空间狭窄，且垮塌后形成的坡面高陡，难以布设传统的重力式挡墙，同时抢险时间紧急，需要快速处置。在实施了钢管桩基础挡土墙后，边坡变形得到控制，第一时间恢复了交通，经过巡检观测，工程结构未出现变形或裂缝，实施应用效果良好。现场施工前后效果对比照片如图1所示。

图1 现场施工前后效果对比照片

4.2 采用端承的方式在软基础地区的应用

西南地区某采气田集输气管道建设H1滑坡治理工程位于四川省宜宾市。2017年8月在新建管道的管沟开挖过程中，管沟内侧产生滑塌形成H1滑坡，滑坡平面形态呈长条状半椭圆形，立体形态具圈椅状，上下宽度相近。前缘为高约3m的人工边坡。前缘边界处紧邻人工回填反压坡脚形成宽8～10m、长15～20m的平台，现为管道敷设平台。

工程治理设计为沿管道靠山内侧设置钢管桩基础现浇混凝土挡土墙，采用19根钢管桩作为挡墙基础，桩间距为1m，两排梅花形布置，挡墙总高4.7m、长20m、基础埋深1.5m，采用C20混凝土浇筑。

该处应用的现场管沟基础开挖后，基础出现大量淤泥质土，属于软基础，汛期雨水多，靠山一侧管沟基础遇水发生沉降坍塌，传统的重力式挡墙不能较好地布设，在实施了钢管桩基础挡土墙后，边坡变形得到控制，工程结构未出现不均匀沉降或变形裂缝，实施应用效果较好。