鋼管樁基礎擋土墻在管道地質災害防治中的應用

陳佳偉，張嘉欽

1.四川省地質工程勘察院集團有限公司，四川 成都 610032

2.國家管網集團西南管道有限責任公司德宏輸油氣分公司，云南 德宏 678400

1 工程概況

西南山區發育有多種地質災害，主要包括滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、危巖等，在一定程度上威脅著輸油氣管道的運營安全。針對輸油氣管道水毀和地災的水工保護措施較多，如抗滑樁、擋土墻、排水渠、截水墻、淤土壩、護坦等，技術應用較為成熟。各類水工保護工程的實施消除或減少了管道沿線的地質災害安全隱患，保障了油氣管道的安全運行。

針對管道沿線的滑塌或淺表型小規模滑坡的治理，一般采用重力式擋土墻進行支護，但該方法存在一定的不足之處，即基礎開挖的靠山側放坡可能誘發進一步溜塌，且開挖占地面積較大，不利于山區地形受限的區域，對基礎承載力相對要求較高，基礎抗變形能力弱，不利于軟土地基施工等。為此，文章引入一種以鋼管灌注樁為基礎的擋土墻，其在治理輸油氣管道沿線淺表型小規模滑坡中的應用取得了較好的應用效果。

2 鋼管樁基礎擋土墻

鋼管樁基礎擋土墻的結構主要包括鋼管樁和擋墻。通過在擋墻的基礎布設鋼管樁，增加擋墻抗地基變形和抗傾覆的能力。具體實施步驟為基礎平臺開挖、孔位放線→鉆機成孔→鋼管樁安裝→灌注水泥砂漿→鋼筋連接鋼管→擋土墻支模→混凝土澆筑成型。

鋼管樁基礎擋土墻的具體施工工藝如下：

第一，提前做好臨時截排水措施，對后側坡面存在垮塌的風險應進行識別，并消除安全隱患，在確保施工安全的前提下進行作業。

第二，擋墻基礎平臺開挖，鋼管孔位按照梅花形進行布置放線，按照預先設計的孔徑、孔深鉆探成孔，需預留沉渣段。

第三，鋼管樁制作安裝，并預留注漿管，現場配制并灌注水泥砂漿，必要時進行二次補漿；鋼管預留在地面以上的部分采用鋼筋連接鋼管，確保結構的整體受力，以起到更好的抗傾覆的作用。

第四，按照力學計算的擋土墻尺寸進行放線、安裝模板、預設排水孔、混凝土澆筑振搗成型、拆除模板、進行混凝土養護、回填夯實墻后回填土、修整坡面及復綠。

3 工程技術應用難點

（1）地質復雜地區的成孔。一般采取干鉆的方式鉆探，如因地質條件限制不能干鉆，可加適量清水或黏度較小的泥漿液進行鉆探，必要時增加植物膠護壁，防止塌孔；在接近終孔深度時，應放慢鉆進速度；孔深達到設計深度時，鉆機空鉆5min，確保將孔底及孔壁浮土清出，保證孔中干凈，以便順利下管安裝。

（2）水泥砂漿的配合比。管內和孔周空隙需灌注M30水泥砂漿，設計水灰比一般為0.4～0.5，但實際水泥漿液配比應由現場試配確定。采用袋裝水泥并用磅秤控制，加水采用標尺刻度線控制。漿液應攪拌均勻，每次攪拌時間不得少于3min，停置3h以上的漿液應予清理，漿液應嚴格過濾，并在灰漿拌制機與集料斗之間設一道過濾網。砂漿采用自流灌漿方式，應確保砂漿密實、完整地灌滿整根鋼管。

4 工程技術應用實例

4.1 在狹窄地形受限地區的應用

西南地區某輸油氣管道線路汛期滑塌搶險工程位于云南省大理白族自治州，該處管道沿道路上方斜坡的坡頂橫向鋪設。2019年7月31日，受到汛期強降雨的影響，管道外側斜坡發生垮塌，滑踏區邊緣距離管道約3m，威脅坡頂管道和光纜的安全運營。

工程治理設計為鋼管樁擋墻，包括設置27根鋼管樁，間距1m，鋼管在地面下4m、地面上3m，鋼管內設鋼筋和砂漿填充，鋼管之間采用鋼筋連接。將地面以上鋼管整體澆筑為樁板墻，采用C20混凝土，墻總長27m、總高4m、埋深0.5m。樁板墻頂上方的邊坡按1∶1回填放坡，坡面雨水采用自然散排的方式。

該處應用的現場地形受限，公路往來車輛較多，公路內側空間狹窄，且垮塌后形成的坡面高陡，難以布設傳統的重力式擋墻，同時搶險時間緊急，需要快速處置。在實施了鋼管樁基礎擋土墻后，邊坡變形得到控制，第一時間恢復了交通，經過巡檢觀測，工程結構未出現變形或裂縫，實施應用效果良好。現場施工前后效果對比照片如圖1所示。

圖1 現場施工前后效果對比照片

4.2 采用端承的方式在軟基礎地區的應用

西南地區某采氣田集輸氣管道建設H1滑坡治理工程位于四川省宜賓市。2017年8月在新建管道的管溝開挖過程中，管溝內側產生滑塌形成H1滑坡，滑坡平面形態呈長條狀半橢圓形，立體形態具圈椅狀，上下寬度相近。前緣為高約3m的人工邊坡。前緣邊界處緊鄰人工回填反壓坡腳形成寬8～10m、長15～20m的平臺，現為管道敷設平臺。

工程治理設計為沿管道靠山內側設置鋼管樁基礎現澆混凝土擋土墻，采用19根鋼管樁作為擋墻基礎，樁間距為1m，兩排梅花形布置，擋墻總高4.7m、長20m、基礎埋深1.5m，采用C20混凝土澆筑。

該處應用的現場管溝基礎開挖后，基礎出現大量淤泥質土，屬于軟基礎，汛期雨水多，靠山一側管溝基礎遇水發生沉降坍塌，傳統的重力式擋墻不能較好地布設，在實施了鋼管樁基礎擋土墻后，邊坡變形得到控制，工程結構未出現不均勻沉降或變形裂縫，實施應用效果較好。

4.3 效果評價

通過兩處工程技術應用實例可知，鋼管樁基礎擋土墻在輸油氣管道沿線淺表型小規模滑坡治理中效果較好，具有施工快、占地少、抗基礎變形的優點，特別是抗傾覆變形效果較好，實施后邊坡變形得到有效控制。

5 結束語

文章所提鋼管樁基礎擋土墻已在多處工程實踐中應用，經過一定時期的運營觀測，擋土墻結構未發生裂縫變形，治理效果較好，為地形受限和地基承載力較低的地區治理滑塌或小規模滑坡提供了技術參考。