旋挖鉆配合人工分步開挖抗滑樁施工工藝數值分析

李德榮 陳剛 馬紹明 朱發銳 余風

摘 要：為研究旋挖鉆配合人工分步開挖抗滑樁樁孔的施工過程，結合臨滄臨翔至清水河高速公路滑坡工程，對開挖過程中樁孔地表、樁底土體及開挖完成后護壁的位移進行了研究分析。結果表明：在開挖過程中，地表面隨著距樁孔位移的增大，先沉降后鼓起，孔底土層向上隆起，呈“反扣鍋底”形。

關鍵詞：分步開挖;地表;孔底;變形

中圖分類號：U445.55+1? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）24-0034-03

Numerical Analysis on Construction Technology of Anti-slide Pile with Rotary Drilling and Manual Step-by-Step Excavation

LI Derong1? ? CHEN Gang1? ? MA Shaoming1? ? ZHU Farui2? ? YU Feng2

（1.Yunnan Transportation Group Highway Construction Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650000;

2. Yunnan Jiaotong Road Construction Sixth Engineering Co.， Ltd.， Kunming Yunnan 650000）

Abstract：In order to study the construction process of anti-slide pile hole excavated by rotary drilling combined with artificial step by step， combined with the landslide project of Linxiang to Qingshuihe expressway in Lincang， the displacement of the surface of the pile hole， the soil at the bottom of the pile and the retaining wall after excavation were studied and analyzed. The study results show that in the process of excavation， the displacement of the ground surface increases with the distance of the pile hole increasing， and settlement firstly，then the soil layer at the bottom of the bore up uplift that shows "button the bottom of the pot shape".

Keywords：sequential excavation; ground; hole bottom; deformation

目前，滑坡是高邊坡最常見的災害[1-2]，而針對滑坡，施工方案中多采用抗滑樁[3]。實際工程中，樁孔就相當于截面較小的深基坑，其最大的不同點在于基坑是先支護后開挖，而樁孔是先開挖后支護。傳統的機械鉆孔施工效率高，不太容易受環境變化的影響，可有效降低施工安全風險，但是對于矩形抗滑樁，其應用關鍵是其成孔難，相比圓形樁，其鉆孔器具復雜，施工操控難度大。另外，機械成孔一般不設護壁，對于軟土地基，不設護壁可能會導致塌孔等諸多問題，而人工挖孔施工效率慢，安全風險高。

不少學者對此做了研究，周鵬等[4]以重慶市渝中區龍家灣實際工程為例，選取“分步開挖無支護”和“分步開挖即時支護”兩種工況點，結果表明，分步開挖及時支護更有利于保證邊坡的穩定性。趙尚毅等[5]采用有限元強度折減法，選取路塹高邊坡為研究對象，通過對“整體開挖完后再支護”和“開挖一級支護一級”兩種施工方案開挖、支護施工過程中的有限元模擬分析，得出后者更有利于邊坡的穩定性的結論。

在軟巖等復雜環境下的地區，旋挖鉆配合人工分步開挖樁孔的研究較少，本文以實際工程案例建模并計算，對開挖過程中樁孔附近地表、樁底土體的變形進行了研究分析。

1 工程概況

以臨滄臨翔至清水河高速公路第LQTJ3-2標段K98+840～K99+080滑坡項目為依托，K98+840～K99+080段滑坡位于耿馬縣勐簡鄉勐簡村委會芒嘎組附近，高程介于530～560 m，相對高差約20 m，屬于構造溶蝕地貌區，地形起伏相對較大。該填方段原先主要為耕地。滑坡區地貌屬構造溶蝕地貌區，該區海拔高程處500～700 m，相對高差50～200 m不等，自然坡角范圍為25°～45°，局部坡角達70°，其山勢明顯受構造控制，山間谷地較空闊，地表主要為黏性土覆蓋。

2 現場工藝流程

首先利用旋挖鉆機的圓形鉆頭對樁體核心部位進行鉆進并挖除核心部位土方，然后對矩形樁體輪廓線土層進行人工削挖，按照矩形樁體輪廓線修整完畢后，進行混凝土護壁施工，待混凝土護壁成型后，再次利用旋挖鉆機繼續鉆孔并挖除孔內土方，依次交替進行施工，直至成孔。

樁孔開挖的施工過程可歸納為：旋挖鉆開挖第N節土體（N為開挖步數）→人工削挖多余土體→綁扎護壁鋼筋→支護壁模板→澆筑第N節護壁混凝土→護壁混凝土強度達到75%后拆模→開挖下一節。

3 數值模擬

3.1 模型尺寸