淺談微型鋼管樁在災后公路重建中的應用

羅 振

（中冶賽迪建筑市政設計有限公司，四川 成都 610041）

1 概述

微型樁的直徑一般小于300mm，微型鋼管樁是在小型鉆孔中下入鋼管，再進行壓力注漿或灌注混凝土從而形成鋼管混凝土鉆孔樁。主要的優點為施工機械小，對施工作業面要求較低，施工較方便，對土層及地質適用性廣泛，樁位布置靈活，與同體積的灌注樁相比，其承載力較高。其使用范圍較廣，早期應用于房建地基的加固，后期逐漸被引入公路、鐵路的基礎和邊坡的加固，并經過工程實踐取得了一些成功的實例和經驗，但其設計計算理論尚需進一步完善。

2 概況

2.1 背景概況

2008年5.12特大地震發生后，位于震中的汶川縣在各方面都遭受了巨大的創傷，山體垮塌、道路中斷，給抗震救災造成了很大的阻礙。震中唯一的過境國道為G213（G317）線（即都江堰至汶川公路，二級公路，以下簡稱都汶公路），經過臨時搶通，震區的對外交通得以暫時恢復，在經歷了最關鍵的時期后，震區道路的恢復重建便隨即展開。作為原都汶公路的設計方，我院臨危受命，組織了大量的人力物力投入到都汶公路的搶通、保通及災后恢復重建工作中。目前都汶公路映秀至汶川段（以下簡稱映汶公路）仍舊是汶川地震災區對外交通最為便捷最主要的公路交通線，如何在最短的時間內，利用最小的投資將映汶公路恢復到地震前的使用功能和服務水平上，就需要設計者根據現場實際情況制定出科學合理的災害處治和保通方案。在此，以其中一段路基處治為工程實例予以論述。

2.2 地形地質

映汶公路K41+721～K41+760段，路基右側靠山左側臨河（岷江，長江支流）。受地震影響，河床被山體垮塌體壓縮，過水斷面減小流速激增，導致該段路基受到嚴重沖刷，在設計人員調查時，已出現局部失穩的現象，嚴重危及車輛同行安全。

該段路基地質情況較為單一，因地震導致路基側山體松動垮塌，表層覆蓋層結構失穩，在風化和雨水的作用下，碎落垮塌較為嚴重，震后經過一個雨季，上邊坡已相對穩定，原路基外側（臨河一側）為大量松散塊碎石及塊碎石土垮塌堆積體。

3 方案選擇

方案選擇的內容包括現場實際情況，地震災后恢復重建工程時間緊迫的要求和災后重建資金的合理有效使用等方面。該段路基處于高山河谷地段，施工工作面極為狹窄，在處治施工的同時還要盡可能的保障映汶公路通行，不適合采用需要大型機械設備的處治方案；同時需要考慮的重要因素還有緊迫的時間和如何最有效的利用寶貴的災后重建資金，就需要考慮選擇的處治方案兼有施工靈活便捷和投資小的特點。經過設計人員大量的方案比選，得出的結論是鋼管樁能同時滿足施工作業面狹窄、施工進度快投資省以及處治效果較好等要求，因此，最終確定采用微型鋼管樁作為該段路基處治的首選方案。

4 方案設計

4.1 設計原理及思路

微型鋼管樁在工程實際應用中，根據樁的分布形式相對比較認可的分類有三種，一是獨立體系，樁體之間相對獨立，其受力是通過樁體間土體相互傳遞；二是平面桁架體系，與獨立體系的最大區別在于樁體頂端通過系梁等相互橫向連接形成具有整體性的結構體系；三是空間桁架體系，即在平面桁架體系基礎上將多排已經橫向連接的樁體彼此間連接，即增加了大多數樁體的約束方向。

不同體系的特點決定其適用范圍，本段處治根據地形地質特點，選用平面桁架體系。該段路基外側臨河，地形呈狹窄帶狀，若布置單排樁體，雖有利于施工作業面的展布，但單排樁間間隙較大，路基荷載主要由樁體承擔。因此在初擬平面布置時，在有限的地形條件下交錯布置兩排，縱向樁間距減小且樁頂用系梁連接，則路基傳遞的荷載由樁及樁間土體復合結構共同承擔，其受力性能和支擋能力大幅度提高。

圖1

圖2

圖3

4.3 設計、施工要點

4.3.1 材料要求

（1）鋼管樁樁體采用無縫鋼管，設計長度為21.8m，型號為127mm×6.5mm，每節鋼管長6～8m,鋼管之間采用內套管焊接，焊口應飽滿。內套選用電焊鋼管，型號為108mm×4mm，長度為1200mm，搭接長度為600mm。鋼管樁內及其外環狀間隙填充M30水泥砂漿（圖3）。

圖4

（2）鋼管外表面先除銹，然后進行鍍鋅防腐處理，再對鋼管進行焊接，并沿管長方向按3m間距設置船型架立筋，沿管壁設置3段，各架立筋之間互成120°。環形鋼管壁上按120°夾角均勻鉆孔（每排1個孔），以利于砂漿填充鋼管外側巖土體孔隙，排間距15cm，視現場施工條件孔徑為12～16mm；最后對樁內外灌注砂漿。（圖4）

（3）采用機械鉆進成孔，成孔直徑φ168mm。采用先插管后壓漿法。插管時，應注意將鋼管置于鉆孔中間，以保證鋼管樁保護層的厚度均勻；壓漿用細砂水泥砂漿，灰砂比1:1，水灰比1:0.5；灌漿壓力應根據施工工藝及實際工況進行調整。

（4）相鄰鋼管樁之間頂端采用φ20鋼筋點焊接連接后，樁頂上部澆筑厚度為80cm的C25混凝土，以使鋼管樁形成整體。同時應對邊坡進行拋石處理，拋石應采用粒徑大于1m，材質堅硬，水穩性能好的大塊石。

結語

微型鋼管樁在災后恢復重建中的使用，在施工工期、成本控制及完成后的使用功能等方面都取得了較好的效果，也較好的應對了災后恢復重建工作的特點和需求。通過這一工點的實踐及后期的總結，我們有理由相信微型鋼管樁在類似項目和工點具有較好的推廣應用價值。

[1]馮君，周德培，江南，楊濤.微型樁體系加固順層巖質邊坡的內力計算模式[J].巖石力學與工程學報，2006（02）.

[2]蔡武軍.微型鋼管抗滑樁在長沙博世邊坡中的應用[J].四川建材，2008.