公路工程新型桩—幕复合边坡防护技术研究

钟磊 申铁军

摘要 通过对各类滑坡治理技术进行比选，微型钢管桩最适合该滑坡在环境变形上的控制要求，但该技术以往多运用于基坑防护，如运用到震区滑坡中必然会出现施工步序、施工工艺等与环境不匹配的问题。文章从桩基排布、工艺优化、施工安全、质量检测等方面进行研究，经过不断的试验、攻关及总结，形成了复杂环境下震区微型钢管桩处置滑坡体的施工技术。

关键词 钢管桩；滑坡；加固

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0117-03

0 引言

某项目地处断裂带，经常有地震，加上当地年降雨量大，降雨时间集中，极易发生由地震作用引发的滑坡，施工区域场地狭小，工程环境复杂，周围工业建筑较多，施工期间必须保证尽量减少对周围建筑物的影响，对环境变形控制要求高。由此，如何保证工程安全快速施工且滑坡控制得当，对既有环境不造成过大影响，是该工程的技术难点。

1 微型钢管桩及其技术原理

（1）微型钢管桩是将钢管桩与微型桩技术结合起来的一种新型抗滑桩，具有“小径高强”的特点，通过在地基中先成孔，再在孔中植入钢管、注浆，由此得到桩间改良后的土与微型桩体结构组合的人工“复合地基”^[1]。

（2）桩基钢管采用70～300 mm，长细比>1，利用钻孔法成孔，管内采用压力注入水泥砂浆进而改善土体的抗剪强度来达到对滑坡治理的目的^[2]。

①通过钢管上出浆孔水泥砂浆向桩周土体挤压、渗透、固化。②桩周围一定范围内的土体得以加固。③桩周附近形成水泥砂浆土+钢管的复合体。④将滑坡中的一部分滑动体加固成抗滑体。

总体而言，微型钢管桩主要通过抗滑作用、挤密加固作用、桩土复合作用来起到滑坡加固、抗震效果^[3]。抗震性能好，横向抗力高。

2 技术优势分析

2.1 施工安全性强

（1）施工主要使用地质钻、注浆机等小型施工设备，对邻近构造物、边坡不利影响较小。

（2）实施过程不形成深基坑、高边坡等危险源。

2.2 工程费用节省，施工安全风险可控

（1）微型钢管桩技术采用钢管为主要材料。

（2）易于切割焊接，现场操作简单。

（3）材料自重轻，便于搬运堆放。

（4）微型桩群支护体系造价经济合理，施工简易快捷且管理难度小。

（5）加固滑坡目的性强，后期补充措施少。

（6）适用于强震区从而大大减少了工程耗资。

2.3 绿色环保

（1）微型钢管桩由于钢管的可焊性能，桩长一般不受地下障碍物的限制。

（2）由于管径小，不需要大型的特殊机械设备。

（3）微型钢管桩所需的场地小，不需要对既有环境大刷大挖。

（4）对环境的破坏作用也小，绿色环保且环境友好。

2.4 应急性突出

（1）微型钢管桩群施工便捷。

（2）可适用于绝大部分的滑坡类型以及地质状况。

（3）大幅缩短工期，有利于地震应急处置从而达到应急性的效果。

3 技術先进性分析

（1）微型钢管桩的布置形式灵活，布置方式不同，其在边坡整治中所起的作用也不同。

（2）微型钢管抗滑桩布置形式灵活，具有独立成单排布置以及呈平面或空间钢架体系布置两种布置模式。

（3）微型钢管桩可以单排布置，也可以进行多排布置。

（4）在单排布置的情况下桩间和桩周的土体在滑坡推力的作用下得以加固。

（5）土体的抗剪强度得以提高。

（6）多排微型桩下桩与被加固的土体形成了桩土复合结构，共同承受载荷的作用。

4 应用方案分析

4.1 工程情况

项目在山西省右玉县，属晋北黄土高原组成部分，地势南高北低，中间平缓，周围群山环抱。该项目区属于山间河谷和黄土丘陵区。地势开阔，部分沟谷切割较深，地形起伏较大，自然地面高程介于1 255～1 491 m，最大高差236 m。右玉县地处北温带大陆性季风气候，四季特征明显，春秋干燥多风，夏季温良，雨季集中，无酷热现象，秋季清凉，降温迅速，昼夜温差大，冬季寒冷漫长，风大雪少。年平均气温3.6 ℃，1月均温?15.1 ℃，7月均温19.4 ℃，雨季集中在6—9月，多年平均降水量403 mm，年平均蒸发量1 777 mm，年平均相对湿度59%，主导风向西风。西北风，多年平均风速205 m/s，霜冻期从9月至次年4月，全年无霜期104 d，最大冻深1.69 m。项目全体人员圆满地完成了项目合同书规定的所有研究内容，自主创新获得多项实用新型专利、省部级工法。

4.2 确定方案

（1）为避免滑坡体继续滑动造成周边村民生命财产损失，对该滑坡体进行了清方减载。

（2）清方滑坡后缘与滑床裸露形成新的不安全临空面，将加强滑坡体的牵引作用从而诱发滑坡上方土体出现滑动破坏。

（3）经现场调查发现，为确保民房地基和村道路基安全性，对滑坡后缘采用微型钢管桩进行加固。

4.3 处置措施

（1）微型钢管桩加固位置为在滑坡后缘外侧。

（2）微型钢管桩采用DN125无缝钢管。

（3）钢管按设计长度要求下料，单节长度为6 m。

（4）钢管桩共设置4排，深度15 m。

（5）钻孔间距1 m，每排钻孔间距1 m。

（6）按梅花形布置，形成支撑帷幕。

（7）钢管内注C30水泥浆，注浆压力按0.5 MPa控制。

4.4 应用效果

（1）微型桩群施工便捷，尤其适用于施工场地狭小、工程条件复杂的浅层滑坡处理。

（2）水泥用量少，不耗地材，可大幅降低施工成本。

（3）微型桩群支护体系造价经济合理，加固滑坡目的性强。

（4）施工简易快捷，后期补充措施少等优点大大减少了全生命周期的工程耗资。

4.5 成本控制

抽调精干的工程技术人员和富有管理经验的项目班子组建项目经理部，统一指挥，协调施工。选派施工技术力量强、综合素质高的施工队伍和机械性能良好、效率高的施工机械投入施工，从人员落实和机械设备配备上保证工程按期完工，强化成本精细管控。全面强化“骨头里榨油”理念，树立全员成本管控意识，落实成本责任，及时与项目部签订目标成本责任书并监督检查执行情况。通过编制成本管控计划分解表，将成本计划分解，明确责任，层层压实，增强全员成本意识；通过劳务单价高低搭配，整段分包，将成本目标作为最高限价管控，切实加强了项目成本目标管理；通过协作单位限价审批、竞价选取，提高协作单位质量，降低管理无形成本；通过识别“成本盈利点、亏损点”，做到心中有数，确保落实盈利点，最大限度弥补亏损点。强化成本核算，保证收入成本及时入账，有效缩小财务账面收入与工程产值之间的差距，年综合利润指标提高2%以上。项目成本与工程量统计见表1～2。

5 工程实例

5.1 交通、通讯及水电等情况

5.1.1 交通运输情况

路线起点位于右卫镇杀虎口村南100 m处，与国道241形成平面交叉，且距离G59呼北高速右卫出口8.6 km。路线通过右玉县所辖的杀虎口村、二十五湾村、沙梁村、胡四窑村、朱家窑村，乡村道路畅通，交通运输便利。

5.1.2 通信情况

海子湾水库到高速桥之间（K40+900～K41+120）网络未覆盖，没有移动网络信号，胡四窑村到王四窑村段（K47+250～K51+055）网络未覆盖，没有移动网络信号，其余段落均有移动网络信号。项目部位于杀虎口旅游区，有网络线路，采用有线数据传输，T梁预制场拌和站采用专线架设。

5.1.3 用水情况

路线范围内有苍头河、海子湾水库，施工沿线水系发达，地下水资源丰富，水质可以满足工程要求，工程用水方便。

5.1.4 用电情况

项目用电重点为梁预制场和钢筋加工场，场地选址为现有高压线路，可提供工程所需的施工用电。

5.2 项目前期情况

项目两阶段施工图设计2020年4月批复，2020年7月交付使用。资金来源于上级补助和地方配套，项目预付款额度为工程量清单所列第100～700章合计金额的5%。开工前的各类手续已办理，K40+788下穿准池铁路相关手续12月中旬办理完成。

5.3 工程项目特点

（1）路线起点位于右卫镇杀虎口村南100 m处，与国道241形成平面交叉，且距离G59呼北高速右卫出口8.6 km。路线通过右玉县所辖的杀虎口村、二十五湾村、沙梁村、胡四窑村、朱家窑村，乡村道路畅通，交通运输便利。

（2）沿线可供施工利用的石料有块石、片石、碎石，其料场分布在高家堡乡李官屯村附近，石料主要是石灰岩，呈青灰色或深灰色，弱风化，致密坚硬，结晶结构，层理结构，构造风化裂隙较发育，局部夹薄层风化破碎层，产量丰富。

（3）采用如下合作方式：①公司按照业主要求及招标文件小微型项目管理办法组建小微型項目管理中心。②由于该项目工作面较多，工程细目繁杂，公司派驻项目经理、财务、现场负责人等主要管理人员，其余管理人员由协作单位配备。③公司按照招标文件小微型项目管理办法设置职能部室，配置管理人员15人，协作单位配置管理人员5人。④严格按照集团公司小微型项目管理职能划分要求，公司主要负责策划管理、成本总额管控、合同结算、农民工、材料采购等方面的过程监督管理，协作单位重点负责施工现场管理、试验检测、地方协调、材料基础管理及收尾管理，确保进度、质量和安全环保满足业主要求。⑤协作单位负责承担项目部建设费用，公司管理人员15人的办公、生活、食宿等费用，集团及公司领导因工作需要进行项目检查时产生的必要招待费用，项目管理用车租金、过路费、燃油费、保养费等费用以及项目外委试验检测费用。⑥利润分配方式：合同价的3%利润归总部，项目剩余利润归协作单位。

5.4 项目重点工程

（1）海子湾大桥基桩：1#墩2根桩长22 m、2#墩2根桩长22 m、3#墩2根桩长22 m、4#墩2根桩长22 m均位于河道内。桥址上游200 m为海子湾水库，水库进入雨季或汛期便开闸放水，所以便道修筑辅助工程量大且安全措施及日常维护成本较高。

（2）路基土石方调配：按照施工图设计，K39+080～K40+000段路基填方主要从K40+000～K41+000段路基调入，K42+000～K49+000段路基填方主要从K50+000～K52+000段路基远运调入，根据项目前期考察K40+788下穿准池铁路相关手续办理难度大，K41+114处下穿大呼高速海子湾大桥影响K39+080～K40+000段路基填方。

6 结语

综上所述，通过在项目施工中，对传统微型钢管桩进行深入的研究与探索，发现在强震区浅层滑坡采取加密布置的微型钢管桩，可保证浅层滑坡的稳定。微型钢管桩可以单独使用，也可以和其他支挡结构配合使用，如微型钢管桩+锚喷支护，微型钢管桩+预应力锚索等配合使用。

参考文献

[1]武鹏， 何乃武， 俞永华， 等. 一种强震区微型桩组合结构： CN116607546A[P]. 2023-08-18.

[2]傅宇浩， 陈志杰， 牛玉欣， 等. 公路地质灾害监测预警系统： CN112071025A[P]. 2020-12-11.

[3]黄汉成， 兰玉金， 牟兰超， 等. 一种钢管桩结构： CN217782010U[P]. 2022-11-11.

收稿日期：2023-12-12

作者简介：钟磊（1983—），男，本科，工程师，从事公路建设工作。

通信作者：申铁军（1980—），男，本科，正高级工程师，研究方向：止水结构。