灌注樁在堤防滑動治理中的應用

趙厥瑞

(桐城市機電排灌管理所，安徽 桐城 231400)

堤防邊坡不穩定時，常用的治理措施有放緩邊坡、下部壓重、錨桿加固等。渦陽船閘與渦河三橋之間的渦河右岸堤防因地質條件差、邊坡較陡等原因，產生了大面積的滑坡，由于空間及地質條件的限制，情況較為特殊，無法采用常規措施進行治理，采用灌注樁抗滑是理想的治理方案。

1 治理方案的確定

渦陽右岸堤防修復工程位于渦陽船閘與渦河三橋之間的渦河右岸，此段堤防為三級堤防，因堤頂右側為城市道路及住宅區，提防無法削坡退建；提防左側為航道，不能侵占，也就不能采用拋石固腳措施加固；又航道常年通航要求，不能設置圍堰，航道部分常水位25.34m，50年一遇設計洪水位分別為30.87m；水下部分回填不能壓實，也不能采取錨桿加固措施；堤防及基礎上部分為粉質壤土，基礎底部為粉細砂，粘結性小。綜合以上原因，滑坡段不能采用常規的整治措施，決定采用抗剪樁防止堤防滑坡的發生。

按施工方法，抗剪樁有打入式鋼筋混凝土樁和灌注式鋼筋混凝土樁兩種。因打入式鋼筋混凝土樁在施工時產生振動，會引起新的滑坡，所以本次加固采用旋挖鉆孔灌注樁。

由于場地的限制，堤防整治后將恢復到原始斷面，堤頂高程31.60m，邊坡系數1:2.5，河底高程21.0m。

2 灌注樁設計

2.1 灌注樁位置

對于粉質壤土滑動面為圓弧形，上部土體產生滑動趨勢，下部土體產生抗滑力，為了保持提防邊坡的穩定，灌注樁應設置在中下部(25.0m～26.0m高程處)；常水位在25.34m，為了不在水下施工，確定抗剪灌注樁設置在26.0m高程線與邊坡的交匯處，如圖1所示。

圖1 設計斷面與灌注樁位置圖

2.2 灌注樁設計參數

(1) 長度。由于滑動面以上抗滑樁長度為4.0m，對于土基，伸入滑動面以下長度一般為抗滑段長度的1.5～2.0倍，現取8.0m，則樁總長為12.0m。

(2) 直徑。受施工機械的限制，旋挖鉆孔灌注樁直徑在310mm～870mm之間，灌注樁長12m，為中等長度的抗滑樁，直徑暫定500mm。

(3) 間距。根據工程經驗，灌注樁軸心間距取1.5m。

2.3 灌注樁結構設計與計算

(1)結構設計。灌注樁采用C30鋼筋混凝土結構，沿周長配置12根直徑18mm的Ⅲ級縱向鋼筋，鋼筋保護層厚度50mm。設計如圖2所示 。

(2)荷載計算。按照不考慮條塊間作用力的瑞典圓弧條分法(總應力法)計算作用在灌注樁上的最大彎矩和剪力采用如下公式：

∑M=(∑Wicosβitanφ+∑cili-∑Wisinβi)R

(1)

Q=(∑M/R)cosβ

(2)

其中,Wi為單寬土條的重量;βi為土條中心線半徑與豎直線夾角;β灌注樁與滑動面交點半徑與豎直線夾角;φ為土體內摩擦角,14.7°;ci為土體的粘結強度,18.5 kPa;li土條的接觸地面積。如圖3所示。

按每個灌注樁承擔土體寬度1.5m計算,水上土體為自然重度,水下為保飽和重度,滑動面半徑13.5m,經計算∑M=89.6kN·m,∑Q=6.64kN。

圖2 灌注樁配筋圖

(3)抗彎強度校核。將圓形灌注樁簡化成寬b=400mm,高h=450mm的矩形鋼筋混凝土柱進行計算,AS=1018mm2,h0=400mm,fc=14.3N/mm2,抗彎受力筋3根直徑18mm的Ⅲ級鋼筋,fy=400N/mm2,安全系數K=1.2。

(3)

M=fcbx(h0-x)/K=111.6kNm89.6kN·m

(4)

抗滑灌注樁抗彎滿足要求。

(4)抗剪強度校核。箍筋直徑10mm間距s=200mm的Ⅰ鋼筋混凝土抗拉強度設計值ft=1.43N/mm2。

(5)

3 灌注樁施工

灌注樁的施工流程為：場地清理→測量定位→樁機就位→鉆孔取土成孔→清除孔底沉渣→成孔檢查驗收→吊放箍筋籠→灌注孔內混凝土。

為保證灌注樁的質量，施工時應注意以下幾點：①埋設鋼護筒定位并防止頂部粉質壤土塌孔；②保持鉆桿垂直，防止鉆桿晃動增多孔底虛土；③因為地層底部存在粉細砂層，泥漿密度控制在1.2 g/cm3；④灌注混凝土時防止混凝土管出口抽出，形成斷樁。

4 結束語

在堤防滑坡治理時，灌注樁的應用避免了空間和施工條件限制的難題，發揮了抗滑的作用。本工程已經實施，在洪水期過后，對治理段進行了檢查和觀測，坡面及堤頂未發現滑坡裂縫，也沒有明顯的位移，說明本次滑坡體治理安全可靠。