微型鋼管樁在邊坡防護技術中的應用

趙云桃

摘要：本文結合微型鋼管樁在余慶至凱里高速公路中的實例，通過對比各種支擋防護的特點，分析了微型鋼管樁在邊坡加固技術中的應用。

關鍵詞：微型鋼管樁；邊坡加固；優點

一、工程實例概況

貴州省余慶至安龍高速公路余慶至凱里段是《貴州省高速公路網規劃》“678”網中的“六橫”余慶-安龍段的前段，在起點與“三橫”（江口至六盤水高速公路）相接，主線的終點順接凱里至羊甲段高速公路，同時與滬昆高速公路凱里至麻江段相接。其中第1合同段主線起訖里程：K3+900～K9+680，全長5.78Km，按雙向四車道高速公路建設，設計速度為80Km/h，整體式路基，寬度21.5m。第1合同段最后一段路基為挖方路基，最深挖方位于K9+670，高度9.03m，邊坡坡比1：0.75，該段路基邊坡巖性主要為粉質粘土、強風化白云質灰巖，其中粉質粘土抗沖刷能力不強，強風化巖節理裂隙發育，多被切割成碎塊狀，碎塊間結合性較差，屬碎裂結構，對邊坡穩定性不利。設計邊坡坡面防護為漿砌片石菱形骨架。

K9+640～K9+680段緊挨204省道，開挖界距204省道路肩最近距離不足3m，204省道在此處急拐彎，且縱坡為10%.因此此段路基開挖后，漿砌片石菱形骨架護坡無法滿足余凱高速及204省道行車安全要求，存在較大隱患。故必須對K9+640～K9+680段路基邊坡進行加強支擋防護。

二、邊坡支擋防護方案比選

目前比較常用的能防止邊坡滑動垮塌的邊坡支擋防護有抗滑樁、擋土墻、土釘墻和新型的滑坡支擋結構——微型鋼管樁等。

1、抗滑樁

抗滑樁成孔可選機械成孔或人工挖孔。抗滑樁的施工采用打入時，應充分考慮施工振動對邊坡穩定的影響，一般是全埋式抗滑樁或填方邊坡可采用，同時下臥地層應有可打性。抗滑樁施工常用的是就地灌注樁，機械鉆孔速度快，樁徑可大可小，適用于各種地質條件，但對地形較陡的邊坡工程，機械進入和架設困難較大，施工占地面積大；另外，鉆孔時的水對邊坡的穩定也有影響。人工成孔的特點是方便、簡單、經濟，但速度較慢，勞動強度高，遇不良地層（如流沙）時處理相當困難，另外，樁徑較小的人工作業困難，樁徑一般應在1000mm以上才適宜人工成孔，人工成孔遇有巖層時需要爆破。抗滑樁鋼筋用量及混凝土用量大，且此段路基緊鄰204省道，機械成孔的泥漿或人工成孔爆破，對204省道的行車安全都不利。

2、擋土墻

擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡，以保持土體穩定的建筑物。在公路工程中，它被廣泛應用于支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。

3、土釘墻

土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體本身具有一定的結構整體性，當開挖邊坡時，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當超過這一深度或者在地面超載及其他因素作用下，將發生突發性的整體破壞。所采用傳統的支擋結構均基于被動制約機制，即以支擋結構本身強度和剛度，承受其后的側向土壓力，以防止土體整體穩定性破壞。而土釘墻則是在土體內設置一定長度和密度的土釘構成的。土釘與土共同工作，形成了能大大提高原狀土強度和剛度的復合土體，土釘的作用就是基于這種主動加固的機制。土釘與土相互作用，約束了土坡的變形和破壞形態，顯著提高了土坡的整體穩定性。

4、微型鋼管樁

微型鋼管樁在邊坡加固的原理：通過微型鋼管樁灌注的水泥漿及周圍的土體形成的微型樁，水泥漿以壓力注漿的方式充滿土體空隙，與土體充分混合，通過提高摩擦角和粘聚力，從而對潛在的滑體產生支擋作用，提高抗滑力和滑體的整體穩定性。

微型鋼管樁是一種“小徑高強”的新型的抗滑樁，它結合了鋼管樁和微型樁技術的優點，目前主要應用于基坑支護工程、樁基礎加固工程和邊坡加固及治理工程等。它指的是在小型鉆孔中下鋼管，然后再進行壓力注漿或者灌注混凝土，從而形成一個鋼管（水泥漿）混凝土鉆孔樁以達到加固的作用。除了具備傳統抗滑樁的作用，微型鋼管樁由于直徑小，適應性也強，能靈活地布置；其造價和經濟性能也優于鋼管樁；施工速度快，節約材料，縮短工期，同時施工過程更加安全可靠。

三、微型鋼管樁施工

通過比對，本實例最后通過設置微管排樁、承臺（冠梁）等措施共同對邊坡進行加固。

1、施工工藝流程：測量放線→搭設防護措施→鉆孔機或打樁機就位→成孔→安設微管樁→注漿→挖樁間土→支模→澆筑承臺（冠梁）→養護→拆模。

2、施工準備

⑴確定排樁位置時，既不要離邊坡開挖界線過遠，也不要過近，要綜合考慮公路邊線及邊坡的安全狀況等因素。過近，影響邊坡安全；過遠，則增加工作量。本工程設計微管樁中心距路基開挖界1.5m。

⑵樁徑與樁距緊密相連，樁徑越大，樁距越大，樁徑越小，樁距越大小，具體根據計算確定。孔徑的大小，直接涉及到成孔時對坑底土層受力的影響，以及對土層擾動的大小。本實例采用較小直徑微管樁，直徑為108mm，樁長根據路基開挖深度確定為15m，平行布置。

⑶在選擇樁成孔設備時，只能采用錘擊沉管成孔或鉆孔成孔兩種方式，不應采用振動成孔方式。振動成孔，對邊坡土質影響大，特別是存在流砂層或破碎巖層時。根據現場地質情況，采用潛孔鉆干鉆成孔。

⑷場地平整時，結合樁頂高程控制場地標高，在長度方向（線路方向）必須消除陡坎和急坡，使場地表面平整，坡度順暢（保證場地內雨天不積水）。

3、施工過程

⑴測量放樣

根據設計要求的間距、排距及設計提供的標高進行測量放線。要確保樁位準確，偏差滿足測量規范要求。

⑵搭設防護設施

施工場地緊靠204省道，必須在省道路肩外搭設防護設施，并設置明顯的標示標牌，保證施工過程安全可控，且不影響204省道正常通行。

⑶鉆孔機就位

成孔機械搭設時要進行水平校正，確保水平。成孔機械的平正與否，直接影響機械性能的發揮和微管樁的垂直度。

⑷成孔

采用潛孔鉆鉆孔，成孔孔徑15cm。整個鉆孔過程嚴禁加水，全部采用干鉆，以免水流進巖層裂隙中，造成以后路基開挖時垮塌。鉆進終孔后，測量孔深及孔底沉渣厚度小于10cm，達不到此要求的，繼續加大空壓機風量，清孔至達到要求為止。

⑸鋼管樁制安

按設計要求準備直徑108mm的鋼管，鋼管的各項性能指標均要滿足設計及規范要求。鋼管樁制作必須按設計圖要求制作，按圖紙給定的尺寸在管壁上開出漿孔，頂部50cm不開孔，50cm以下十字對稱開孔，孔間距16cm，孔徑2cm。鋼管搭接時采用套筒搭接焊，套筒長度大于鋼管直徑的2倍，套筒壁厚不小于鋼管壁厚，焊接時焊縫應飽滿，焊接時必須保證接頭不得彎折。鋼管吊裝采用吊車吊裝。

⑹注漿。注漿材料宜采用水泥漿，其強度等級為C25，水泥漿的水灰比宜為0.4～0.45，注漿時注漿管需安裝壓力表，注漿壓力0.2～0.5MPa，注漿過程是先快后慢，當漿液從排氣孔中溢出時關閉排氣閥門，進行加壓注漿。當孔口周圍出現冒漿時，采用低壓、濃漿、間歇灌漿的方法進行，補注2次后應停止注漿。

⑺樁間土開挖及承臺（冠梁）澆筑。在微型鋼管樁內水泥漿強度達到設計強度后，方可開挖樁間土，開挖時，因表層土基本為粉質性粘土，盡量采用人工開挖，采用機械開挖時，嚴禁機械觸碰鋼管樁。挖至承臺（冠梁）底設計標高后，安裝承臺（冠梁）鋼筋，立模澆筑混凝土，并按規范要求養護。

四、結束語

微型鋼管樁在邊坡加固防護上無論在技術和經濟上都有明顯的優勢， 尤其在超前支護時更是發揮無與倫比的優勢。微型鋼管樁因其自身施工簡單快速，場地占用較小，成樁質量便于控制，造價、安全風險等也遠遠低于其他支擋防護措施，支擋效果明顯，將在以后的邊坡加固防護方面得到更廣泛的應用。

參考文獻：

[1]周德培，肖世國，夏雄.邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的探討[J].巖土工程學報.2004（01）

[2]丁光文，王新.微型樁復合結構在滑坡整治中的應用[J].巖土工程技術.2004（01）