公路路基抗滑樁施工技術的應用研究

歐陽旭 寧夏華吉公路工程監理咨詢有限公司

在公路施工中，抗滑樁能夠有效解決滑坡問題。通過多年實踐研究可知，抗滑樁能夠抵抗外界不良因素的影響，具有較強的可靠性，有著良好的應用效果，在各種公路施工中得到廣泛應用。但是我國幅員遼闊，各個地區的環境、地質等條件差異明顯，雖然抗滑樁有著良好的應用效果和較強的適用性，但是在具體施工細節處理方面仍然可能存在一些不足，對整體施工質量產生不良影響。為此，相關工作者要提高對抗滑樁施工細節的關注，提高施工技術水平，優化施工質量，切實發揮出抗滑樁的作用。

一、抗滑樁施工技術原理

公路路基厚層和淺層抗滑處理的關鍵技術為抗滑樁施工，其作用是為滑坡體提供支撐滑動力，加強路基邊坡的穩定性。針對滑坡具體位置選取適合挖掘基槽，采用混合材料結合灌注方式形成一個圓柱形樁型結構，以對抗基槽四周傳來的荷載作用。抗滑樁施工技術對應的技術要求較高，同時需要專門的機械和人員來完成，在使用過程中結合施工環境以及基層原材料的不同來制作出不同結構的柱形樁結構，通常使用木樁、混凝土樁等，抗滑樁施工技術可有效解決高速公路中典型的滑坡問題，由于山區高速公路修建的特殊性，當遇到降雨天氣時，公路會出現陡坡現象，降低了公路路基的整體穩定性和安全性，長時間影響下路面則會出現滑坡問題。而抗滑樁施工技術可有效解決此類問題，更好地提高公路密實度和邊坡結構強度，并可以有效延長路基壽命，減少不必要的翻修養護等作業。

二、公路路基抗滑樁施工技術的應用

（一）邊坡支護方案

邊坡防護采用預應力錨索抗滑樁支護，該方案一般適用于巖質滑床，主要由抗滑樁和預應力錨索組成樁—錨支擋體系，共同抵御滑坡體下滑，錨索應錨固于穩定的巖層中。這種方法已經在道路水利等邊坡治理工程領域得到廣泛使用。和普通的抗滑樁受力狀態不同，它通過在樁頂施加一個拉力，改變普通抗滑樁的懸臂受狀態，受力更加合理，是一種主動抗滑結構，其基本的力學模式可以等價為簡支梁或者其他超靜定結構，具有樁身彎矩小，剪力相對小，樁身截面尺寸及配筋合理等特點。本工程為保障立雪書院結構基礎的穩定性，初步考慮抗滑樁施工方案先開挖樁頂土石方，形成工作面，然后開挖基坑，灌注樁身，待樁身混凝土強度達到設計要求的 75%，再開挖樁前土石方。考慮到本工程施工條件較差，推薦采用水磨鉆法挖孔施工，抗滑樁按跳樁開挖基坑，基坑護壁采用鋼套筒，鋼套筒直徑 1.3 m，壁厚 12 mm，樁身混凝土的強度等級為 C35。對于有滑動跡象、順層、滑坡段或需快速施工時，宜采用速凝或早強混凝土，樁與樁之間設置軟式透水管。樁頂冠梁處通長設砂夾卵石反濾層，反濾層厚度為0.3 m，反濾層下部設置夯填黏土防滲層。

（二）施工關鍵點

在具體施工中要保證按照設計標準控制混凝土厚度、混凝土的強度和鋼筋的實際用量。如果存在較多的地下水或者遇到強降雨，可以采用排水或者攔截措施避免水體嚴重影響施工質量。具體施工中，要注意嚴格遵守施工流程。第一，施工單位要全面清理施工現場，確保現場干凈整潔。在清理前要封閉交通，對該路段進行徹底清掃，避免存在垃圾，然后由專業的人員利用測量設備進行現場測量，將路面基槽的具體挖掘位置確定。第二，測量放樣。測量人員要合理調試設備，明確設計圖紙要求，明確設備運轉是否正常，測定相關數據，然后做好相關數據的修改，為施工質量的優化提供保障。第三，挖掘。整體挖掘工作要在數據確認無誤后方可開展，在挖掘前，要合理設置每個孔洞之間的距離。在完成挖掘后要徹底清理干凈每個孔洞，將清理的碎石塊和土塊運輸到指定地點，避免和抗滑樁材料混合對施工質量產生嚴重的不良影響。第四，做好支護工作。通常采用鋼板作為支護材料，通過科學設置支護結構可以將孔洞內部結構的穩定性提高，有助于孔洞抗拉能力的提升。第五，混合制作和澆筑柱形樁，用機械設備完成這項工作，同時要用測量儀器精準地測量澆筑過程，做好偏差的控制。可以采用分層、分段澆筑的方式，在壓實地層澆筑材料后方可進行下一段澆筑作業。

（三）樁孔開挖

首先平整樁位場地，沿1m間隔設定排水溝，保證排水通暢。利用挖掘機結合人工進行綜合開挖，產生坑壁時應及時人工修整，鎖扣規定為樁孔上端2m處，開挖樁孔后立即進行護壁和鎖口處理。鎖口通常高出平臺15～20cm，其制作質量直接影響著抗滑樁施工的整體質量，鎖口具有擋水、擋土、防坍塌等作用，結合鎖口的高程來控制樁孔的開挖深度。采用C25型鋼筋混凝土作為護壁，按照設計要求設置護壁鋼筋，并及時對鋼筋質量進行檢查，護壁模板安裝完畢后采用孔位中心位置來校正模板固定，確保護壁的垂直度、厚度以及孔徑符合設計要求。對混凝土進行對稱澆筑，再四周振搗，避免模板偏移，確保護壁構成為整體，等混凝土強度成型后即可開始拆模。

（四）模型中的接觸作用

不同的兩物體進行接觸，其接觸面必定存在著接觸的作用。根據有關研究表明，抗滑樁在外荷載作用下會產生樁-土之間的相對滑動和脫開，樁-土之間接觸面的不連續變形；樁-土之間的接觸應力包括垂直于接觸面的正壓力以及沿切線方向和環向的剪應力。在本文當中，對樁-土之間的接觸采用Coulomb摩擦模型給表征，其接觸面間的接觸壓應力為p，則摩擦模型中的極限摩擦力值為τ crit =μp，其中μ為土體與樁間的界面摩擦值，通常取值為μ=0.4。

（五）混凝土灌注

混凝土灌注質量需嚴格控制，合理設計混凝土配合比，樁身混凝土強度等級選為C30，坍塌度不得小于6cm，準備多項設計方案來保證大滲水澆筑，以便確定最佳方案。混凝土拌和均勻后運至施工現場，串筒下料前及時清理孔底多余水分，快速下料并保證混凝土和串筒間距不超過2m。采用振搗棒進行分層振搗，邊澆筑邊振搗，以浮漿厚度確定混凝土澆筑標高，澆筑完畢后將多余浮漿清理干凈并進行整平。

（六）錨索抗滑樁設計參數

抗滑樁的橫截面可以是矩形，也可以為圓形，尺寸的大小根據滑坡推力的大小、樁間距、地基承載力等綜合確定。工程中，抗滑樁的截面按圓形設計，直徑取 1300 mm。抗滑樁的間距既不能太大也不能太小，太大無法形成土拱效應，太小會發生群樁效應。樁間距的大小除了與樁受到的滑推力有關，還與樁后土體的 c、準值有關，參考國內外相關資料，對于圓形樁而言，最小間距可以取其直徑的 2.5 倍，本工程中圓形截面抗滑樁間距近似取3000mm。抗滑樁的錨索可以是單錨，也可以是多錨，為避免發生群錨效應，錨索的間距根據設計錨固力和錨固段的錨固能力確定，錨固段間距宜取 3～6 m，最小間距不得小于 1.5 m。本工程采用單樁單錨體系，錨索間距取決于抗滑樁的間距。抗滑樁的埋置深度，對于普通懸臂樁而言，錨固深度既要滿足樁周土承載力的要求，還要滿足承載滑坡推力及樁頂允許位移要求；對于錨索抗滑樁，滑坡推力大部分由錨索承擔，樁的錨固深度只需滿足地基承載力即可，本工程中錨固樁的錨固深度取 8 m。抗滑樁樁身采用水泥混凝土澆筑，縱向受力鋼筋采用 28 根 HRB400，直徑采用 25 mm，保護層厚度取 70 mm。

（七）填筑施工引起樁板墻水平位移的變化分析

路基填筑施工的過程中，樁板墻主要受自路基向的主動土壓力作用，而發生水平向的水平位移。為了解路基填筑施工對樁板墻的影響變化影響，分別提取路基每層填筑后對應的樁板墻水平位移值，當路基分層填筑時，樁板墻的水平位移隨著埋筑深度的增大而逐漸減小，呈現曲線的變化規律；隨著路基填筑高度的增加，樁板墻的最大水平位移也逐漸增大，該現象主要源于樁板墻承受的土體主動土壓力和被動土壓力，樁板墻承受的主動土壓力也隨之增加，因此，其水平向位移也逐漸增大。路基每層填筑作用下的樁板墻最大側向位移位于樁頂處，其最大的側向位移值分別為5.29 mm、8.03 mm、10.14 mm、11.45 mm、12.43 mm和13.01 mm，其路基每層填筑下樁頂部的水平位移值增長率分別為 51.8%、26.3%、12.9%、8.6%和4.7%，隨著路基填筑高度的增加，樁板墻頂部的水平位移也逐漸增加，但是增長率逐漸減小，逐漸趨于穩定。該現象產生的原因是：隨著路基填筑高度增加，樁板墻承受的土壓力也增大，而樁板墻頂后的被動土壓力值無變化，最終導致其水平位移也會增大，隨著填筑次數的逐漸增加，樁頂的水平位移也逐漸趨于穩定。

（八）樁身內力及變形計算

對于普通抗滑樁可以根據樁的錨固深度 h 和變形系數α確定采用剛性樁或彈性樁計算模型。對于錨索抗滑樁而言，由于預拉力的存在，樁的截面尺寸及剛度較小，一般按彈性樁計算。根據滑坡體的工程性質和厚度，推力分布圖形按矩形布置，剩余下滑力按200kN/m考慮，每根抗滑樁所受的推力按樁間距3m計算，抗滑樁總長度取20m，錨固段長度取8m，錨固段以上的樁體按受靜載作用的懸臂梁計算。錨固段以下的樁身內力及變形計算，采用彈性地基梁模型計算。根據公路路基設計規范規定，對于較完整巖層和硬黏土的地基系數取常數 K，風化破碎的巖塊，樁前滑動面無超載，地基系數采用三角形分布，有超載時采用梯形分布。本工程中抗滑樁的錨固段土層為中風化凝灰熔巖，地基系數采用“m”法。

（九）準備工作

在正式施工前施工技術人員對施工現場進行實地勘測，合理設計施工圖，施工技術人員均持證上崗，各項施工機械提前調試完畢。邊坡開挖前全面封閉各裂縫，減少滲透積水影響。挖孔前對坡面進行開挖卸載，防止坡面滑塌加快，將土石方卸載回填至外側，并確保外側土體穩定。整平樁位，將樁頂標高作為基準，為后續施工提供便利。施工前在相應位置布設安全標識，禁止外界人員和車輛進入現場，做好施工防護。

三、結語

抗滑樁被廣泛應用于高速公路滑坡治理過程中，針對特定的滑坡病害，需要應用科學合理的治理技術獲得良好的治理效果。在施工過程中，需要掌握實際工程地質特點，明確施工步驟，控制施工質量。