公路抗滑樁的設(shè)計(jì)與施工

（廣東盛翔交通工程檢測(cè)有限公司,廣東 廣州 577400）

一、概述

在公路建設(shè)過程中，不可避免地會(huì)遇到各種自然或人工形成的不穩(wěn)定邊坡。在某些特殊地段范圍內(nèi)，邊坡治理工程量大、造價(jià)高，施工受到各種外界不利因素的制約。使用抗滑樁，樁體穿過滑坡土體，深入滑床，通過抗滑樁自身強(qiáng)度抵抗滑坡土體的滑動(dòng)力，最終起到邊坡穩(wěn)定的作用。該方法主要適用于淺層滑坡土體或者中厚層的滑坡土體。

二、抗滑樁設(shè)計(jì)

（一）抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法

抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算的方法較多，有靜力平衡法、布魯姆法、鏈桿法和混合法等，最常用的為彈性地基梁法，該方法中假定抗滑樁任一點(diǎn)同坡面土體的抗力與改點(diǎn)的位移成正比。

（二）抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算荷載

抗滑樁受到的作用力，包括滑坡推力及樁后被動(dòng)土壓力、坡體滑面上樁前滑坡土體對(duì)樁的反力、樁入土錨固段地基土的抵抗力。抗滑樁與周圍土體的摩擦力和黏聚力及樁自身的重力和樁底的反力，均為豎直方向作用力，基本可以忽略不計(jì)。

（三）滑坡推力計(jì)算原理

滑坡推力，即為滑坡土體的下滑力減去抗滑力的差值，計(jì)算方法為傳遞系數(shù)法或者分塊極限平衡法。對(duì)于不同滑坡土體的性質(zhì)及相應(yīng)滑坡土體的地形構(gòu)造差異，滑面分為以下幾種形式：?jiǎn)我煌馏w滑面、圓弧土體滑面、折現(xiàn)土體滑面等。

（四）樁前滑體抗力計(jì)算原理

滑動(dòng)面以上的樁前方土體抗力，由極限平衡狀態(tài)下滑坡推力的曲線或者樁前面的被動(dòng)土壓力確定，在抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，選取兩者計(jì)算的最小值。樁前滑動(dòng)土體受到的抗力分布呈拋物線，在公路工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，樁前滑動(dòng)土體的抗力計(jì)算簡(jiǎn)化的分布形式與滑坡推力一樣，可以將抗力簡(jiǎn)化為一個(gè)三角形和一個(gè)倒立的梯形。

（五）錨固段地層土體的抗力計(jì)算原理

滑面下的樁正面計(jì)算寬度需要換算，原因是由于抗滑樁在前面土體抗剪強(qiáng)度的作用下，抗滑樁收到的樁前土體的反作用力比實(shí)際樁寬度范圍內(nèi)受到的大。

地基彈性抗力系數(shù)，即為抗滑樁范圍內(nèi)，單位土體彈性限度內(nèi)產(chǎn)生大衛(wèi)壓縮變形所需要施加在單位面積上的力。土體滑動(dòng)面下方的地基彈性抗力系數(shù)，必須根據(jù)抗滑樁施工范圍內(nèi)地質(zhì)和深度按照2個(gè)條件確定：對(duì)于土體較為穩(wěn)定的巖石層或者贏黏土層，地基彈性抗力系數(shù)應(yīng)該取常數(shù)K；對(duì)于硬塑土至較硬的砂黏土和碎石土、風(fēng)化破碎的塊狀巖石，地基彈性抗力系數(shù)按照m法計(jì)算取得。

抗滑樁底約束條件，即為樁底地基支撐條件，根據(jù)地基土體結(jié)構(gòu)和土體強(qiáng)度的不同，約束條件可以取自由、鉸接、固結(jié)3種方式。當(dāng)樁底被埋在土體之中，一般樁底抗滑約束條件按照自由端計(jì)算；當(dāng)樁底為堅(jiān)硬并且完整的巖層，且嵌入一定深度時(shí)，樁底約束可視為固結(jié)；當(dāng)抗滑樁底附近地基的水平抗力系數(shù)較大、豎直方向上地基抗力系數(shù)較小，此時(shí)樁底約束可視為鉸接。

三、抗滑樁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）抗滑樁設(shè)計(jì)步驟

對(duì)于抗滑樁和鋼板墻，兩者樁間均有連系梁，但鋼板墻之間設(shè)有擋土墻。現(xiàn)有規(guī)范對(duì)抗滑樁有明確的設(shè)計(jì)要求，但是沒有針對(duì)鋼板墻給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

在抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的過程中，應(yīng)該注意設(shè)計(jì)工況的確定和荷載效應(yīng)組合及相關(guān)系數(shù)，必須滿足相關(guān)規(guī)范。對(duì)于抗滑樁正截面的設(shè)計(jì)，一般情況下將抗滑樁視為受彎工程構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以單筋矩形截面梁形式設(shè)計(jì)抗滑樁的配筋。

涉及到抗滑樁的具體設(shè)計(jì)方法，可按照以下步驟進(jìn)行：根據(jù)邊坡地質(zhì)情況及現(xiàn)場(chǎng)地形情況，確定抗滑樁設(shè)置平面位置、合理布置樁間距、樁位等相關(guān)參數(shù)；根據(jù)抗滑樁位處地質(zhì)情況，擬定樁型、確定樁的入土深度、抗滑樁長(zhǎng)度、橫截面尺寸等相關(guān)參數(shù)；根據(jù)前兩步確定的參數(shù)，計(jì)算土體結(jié)構(gòu)作用在抗滑樁上的作用力；確定抗滑樁的計(jì)算寬度，選擇合適的地基反力系數(shù)，針對(duì)抗滑樁收到力和變形進(jìn)行計(jì)算；完成抗滑樁的配筋計(jì)算；確定施工控制要點(diǎn)，擬定施工方案，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

（二）抗滑樁設(shè)計(jì)說明

一般來說，抗滑樁嵌固段深度為懸臂長(zhǎng)度的二分之一。計(jì)算出的抗滑樁長(zhǎng)只是一個(gè)參考值，最終實(shí)際樁長(zhǎng)還需根據(jù)挖孔過程中準(zhǔn)確判斷滑面埋深，并依據(jù)設(shè)計(jì)確定的計(jì)算原則確定實(shí)際嵌固深度。

抗滑樁主筋一般為不對(duì)稱布筋，受拉力面布筋較多，受壓力面布筋較少，主筋連接很重要，現(xiàn)多采用焊接方法，宜采用粗鋼筋連接新技術(shù)，如冷擠壓連接技術(shù)、套筒連接技術(shù)等。

樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，影響混凝土強(qiáng)度的主要因素有原材料質(zhì)量、施工配合比、混凝土施工過程控制等。

四、抗滑樁施工

（一）抗滑樁施工準(zhǔn)備工作

施工前根據(jù)施工方案設(shè)置臨時(shí)設(shè)施，之后放樣。放樣后應(yīng)埋設(shè)十字護(hù)樁，十字護(hù)樁應(yīng)當(dāng)加固保護(hù)，護(hù)樁作為防護(hù)樁開挖過程中檢測(cè)樁位的參照，可以使用砂漿或者混凝土加固。與此同時(shí)，選擇合適的位置設(shè)置觀測(cè)標(biāo)樁，觀測(cè)滑坡土體變形和移動(dòng)情況。

（二）挖孔施工

鎖口，即為抗滑樁孔第一節(jié)護(hù)壁，開挖一般采用人工、機(jī)械相配合進(jìn)行。對(duì)于土質(zhì)較硬的地層，先用風(fēng)鎬松動(dòng)土體，然后人工鑿除。開挖時(shí)，每次開挖深度為30cm，為確保開挖孔的截面尺寸，應(yīng)先開挖孔中間部分土體，然后開挖周邊土體。挖孔過程中，應(yīng)確保孔壁凹凸不平，以增加護(hù)壁和孔壁的摩擦力，切忌不可將孔壁鑿修過于光滑。

抗滑樁孔施工過程中，必須控制抗滑樁樁孔的斷面尺寸不小于樁身直徑加護(hù)壁的厚度，通常施工過程中利用尺量法檢測(cè)，斷面不得小于5個(gè)，這是施工過程中容易被忽略的地方。

（三）護(hù)壁施工

單節(jié)護(hù)壁施工高度為1m，對(duì)于土質(zhì)松軟的開挖高度可以控制在0.5m左右，若碰到堅(jiān)硬的巖層時(shí)，單節(jié)護(hù)壁施工高度可以達(dá)到2m。護(hù)壁模板應(yīng)采用一套組合式鋼模板，模板長(zhǎng)度為1.1m為宜。上下兩節(jié)護(hù)壁施工應(yīng)搭接10cm，每節(jié)護(hù)壁的主筋應(yīng)伸入下層護(hù)壁不少于50cm，避免護(hù)壁搭接長(zhǎng)度不足而產(chǎn)生裂縫。

護(hù)壁混凝土澆筑過程中，應(yīng)采用小型振動(dòng)棒振搗，混凝土澆筑過程中應(yīng)同時(shí)均勻澆筑，避免模板因混凝土偏載和產(chǎn)生位移。

（四）鋼筋加工及安裝

抗滑樁鋼筋籠在鋼筋加工廠完成半成品的制作，鋼筋運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，由吊車配合完成安裝。鋼筋安裝流程如圖1所示。

圖1 鋼筋安裝步驟示意圖

（五）混凝土灌注施工

抗滑樁鋼筋籠安裝完成以后，混凝土灌注前必須清楚孔底松動(dòng)的石塊、浮土，若有積水，應(yīng)該抽干。混凝土利用串筒灌注，混凝土灌注時(shí)，可根據(jù)實(shí)際地形情況選擇溜槽。混凝土灌注過程中，串通下口應(yīng)高于混凝土面0.8m～2m之間，同時(shí)應(yīng)確保混凝土罐車等大型施工機(jī)械遠(yuǎn)離孔口，距離孔口不得小于3m。抗滑樁混凝土每灌注0.5m，應(yīng)使用振搗棒振搗一次。到樁頂6m范圍內(nèi)時(shí)，按照30cm一層厚度分層澆筑，直至樁頂。