基于H型抗滑樁在市政道路中的研究及應用分析

顧小輝

林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司 重慶 401120

在城市化快速發展的今天，市政道路建設和維護變得愈發重要，其不僅是城市基礎設施的重要組成部分，還直接關系到市民的出行安全和舒適度。然而，在面對日益頻繁的降雨、氣候變化、交通負荷增加等挑戰時，道路滑坡問題日益引起廣泛關注，道路滑坡不僅對交通系統造成嚴重破壞，還可能導致重大安全隱患，損害市政道路的可持續性。為了解決市政道路滑坡問題，需要尋求創新的工程解決方案，在這一背景下H型抗滑樁技術引起了廣泛的興趣和研究，H型抗滑樁作為一種新型的基礎設施工程技術，具有出色的抗滑性能和工程可行性。

1 H型抗滑樁在市政道路中的應用范圍

H型抗滑樁作為一種創新的基礎設施工程技術，已經在市政道路領域得到廣泛的應用。其應用范圍涵蓋了多個關鍵領域，以提高市政道路的穩定性、安全性和可持續性。第一，H型抗滑樁可用于提高市政道路的抗滑穩定性。它們通過加強路基和邊坡結構，有效減少土壤侵蝕和滑坡風險，對于陡坡道路、山區道路以及容易發生土壤侵蝕和滑坡的地區尤為重要。第二，在城市化過程中，道路建設往往伴隨著土壤的大面積開挖和改動。H型抗滑樁可以減輕這一過程對土壤的不良影響，有助于維護土壤質量和生態平衡，還有助于減少泥石流和土壤侵蝕對周邊環境的損害。第三，H型抗滑樁可用于加固路基，減少道路表面塌陷和坑洼，從而提高道路的平穩性和駕駛安全性，對于城市交通的高效運行和市民的出行安全至關重要。第四，通過有效地減少道路滑坡和路基沉陷等問題，H型抗滑樁有助于延長市政道路的壽命，減少維護成本，對于城市政府和相關部門的預算規劃和資源管理具有積極的影響[1]。

圖1 抗滑樁推力分布示意圖

2 市政道路中H型抗滑樁的選擇與設計

樁的選擇與設計是H型抗滑樁在市政道路工程中的基礎，需要仔細考慮多個因素，包括材料、尺寸、間距、土壤條件、坡度、雨水排水系統和地震風險，合理的設計可以確保H型抗滑樁能夠有效地提高市政道路的穩定性和安全性，同時減少維護成本。第一，H型抗滑樁的材料可以包括鋼、混凝土和木材。選擇材料時需要考慮抗腐蝕性、強度、耐用性和成本等因素。例如，在潮濕或腐蝕性環境下，不銹鋼或熱浸鍍鋅鋼可能是更好的選擇，而在干燥地區木材可能是合適的選項。第二，樁的尺寸和長度應根據工程的具體要求和地質條件進行設計。樁的直徑和壁厚應足夠強大，以承受預期的荷載，同時要考慮土壤的強度和樁的錨固深度。樁的長度通常應深入到堅實的地層，以確保穩定性，地質勘察是設計過程中的關鍵步驟，以確定適當的樁的長度和直徑[2]。第三，樁之間的間距應根據工程要求和地質條件來確定。這可以根據荷載傳遞、土壤類型和滑坡風險來優化設計。較窄的樁間距可以提供更大的支持，但可能需要更多的樁。較寬的樁間距可以減少成本，但可能犧牲一些支持能力。設計師必須在這兩者之間進行權衡，以實現最佳性能。第四，土壤類型和坡度是決定樁類型和設計參數的重要因素。不同類型的土壤對樁的要求不同。在坡度較陡的地方，可能需要更強大的樁以應對較大的滑坡風險。第五，雨水排水系統對道路穩定性和樁的性能至關重要。設計時必須考慮排水系統的布置，以避免水分積聚和土壤侵蝕。水分對土壤的滲透性和穩定性有重要影響，因此排水系統的合理設計對于道路的長期穩定至關重要[3]。

3 市政道路中H型抗滑樁的應用技術性要點

3.1 施工過程技術

H型抗滑樁的施工是確保道路工程穩定性和安全性的關鍵環節。首先，在施工中必須確保H型抗滑樁的垂直性和水平性，因為樁的不垂直或不水平可能會導致結構弱點，影響其承載能力，建議使用專業的測量儀器和施工工具，如水平儀和垂直儀，來監測和調整樁的位置，確保它們符合設計要求。其次，H型抗滑樁的有效性取決于樁與周圍土壤的緊密結合，通常需要采用適當的灌漿方法，如鉆孔灌漿和擠壓灌漿，將樁與土壤牢固地連接起來，灌漿材料的選擇和施工工藝是至關重要的，以確保達到所需的緊密結合程度。第三，選擇適當的施工方法是關鍵，具體的施工方法可能因樁的類型、土壤條件和工程要求而異。例如，使用擠壓灌漿方法時，樁通常會先被預先安裝到預定深度，然后通過高壓注入灌漿材料來填充空隙，實現樁與土壤的牢固連接；而鉆孔灌漿方法則需要在樁孔周圍挖掘坑槽，然后將樁置于其中，最后注入灌漿材料。不同方法的選擇取決于實際情況和施工要求。第四， 施工過程中需要進行嚴格的質量控制，以確保樁的質量和穩定性，包括監測樁的位置、深度和傾斜度，檢查灌漿材料的質量以及驗證樁的負荷承受能力。第五，施工現場必須遵循安全標準和程序，以確保工人和施工設備的安全。這包括使用適當的個人防護裝備，確保施工現場的通風和照明，以及對施工設備和機械的定期維護[4]。

3.2 荷載傳遞與承載力

圖2 抗滑樁的受荷段樁身內力示意圖

荷載傳遞與承載力是H型抗滑樁在市政道路工程中的重要方面，關乎道路的穩定性和安全性。首先，H型抗滑樁的主要任務之一是將荷載從道路結構有效地傳遞到堅實的地層，通常是通過樁的抗壓和抗剪強度來實現的，樁通過其底部的承載部分將荷載傳遞給地下土壤，從而分散了荷載，荷載從道路結構傳遞到樁的過程通常涉及橋梁或其他支撐結構的底部。其次，在設計過程中必須進行承載力分析，以確定H型抗滑樁的尺寸和數量，以滿足預期的荷載，通常涉及到考慮樁的抗壓和抗剪承載能力，以及所用地基土壤的承載能力，承載力分析是基礎工程原理的一部分，通過它來確定樁的尺寸和深度，以確保其能夠承受預期的荷載而不發生沉陷或變形。第三，樁的設計和布置應旨在減輕應力集中，并將荷載均勻地傳遞到周圍土壤中，可通過選擇適當的樁的數量、間距和深度來實現，合適的樁的布置可以有效地分散荷載，防止土壤的應力集中在一個小區域內，從而減少滑坡和地基沉陷的風險。第四，在荷載傳遞和承載力方面，地基土壤的強度和特性起著關鍵作用，地基土壤必須足夠堅實，以確保它們能夠支撐傳遞到地下的荷載。此外，為了驗證設計的準確性，通常需要進行負荷測試，包括靜力荷載測試和動力荷載測試，以評估樁的實際承載能力，測試的結果可以用來驗證設計的合理性，并在需要時進行調整[5]。

3.3 防腐保護手段

在潮濕或腐蝕性環境中，H型抗滑樁的耐腐蝕性是至關重要的，因為腐蝕會降低樁的強度和穩定性，縮短其使用壽命。在選擇防腐措施時，需要綜合考慮環境條件、材料成本、維護成本以及工程要求，不同的環境和應用需要不同的防腐方法。首先，熱浸鍍鋅是一種常用的防腐方法，適用于鋼制H型抗滑樁，過程中樁被浸入熔化的鋅中，形成一層堅固的鋅涂層。這個涂層能夠有效地抵御大部分大氣中的腐蝕，包括潮濕環境和鹽水，熱浸鍍鋅的優點在于它的耐久性和可維護性，能夠延長樁的使用壽命。其次，對于鋼樁，噴涂防腐漆也是一種有效的防腐措施，防腐漆可以形成一層保護性涂層，阻止空氣和水分接觸到樁表面，選擇適當的防腐漆并確保正確的噴涂方法是關鍵，以確保涂層均勻、耐久。第三，對于極端腐蝕性環境，考慮使用不銹鋼H型抗滑樁是一個選擇，不銹鋼具有出色的耐腐蝕性，特別適用于海水、化學物質和酸性環境，雖然不銹鋼成本較高，但它的長壽命和耐腐蝕性能可以節省維護和更換成本。第四，電鍍鍍鋅是另一種防腐方法，可用于小直徑的H型抗滑樁或要求高精度的應用，過程中樁表面被鍍上一層薄薄的鋅涂層，提供有效的防腐保護。此外，無論采用哪種防腐措施，定期的監測和維護都是至關重要的。樁的涂層可能會隨時間而受損，需要定期檢查并進行維護或修復。這有助于延長樁的使用壽命，并減少維修成本。

3.4 監測與維護

監測和維護是確保H型抗滑樁在市政道路工程中持續有效的關鍵環節，通過及時的監測和維護，可以延長樁的使用壽命，提高道路的穩定性和安全性，同時減少維修和替換的成本。首先，定期監測是確保H型抗滑樁繼續正常運行的重要手段，監測應包括樁的位置、垂直性、水平性以及任何可見的損壞或腐蝕跡象，可以采用目視檢查、地基位移監測儀器、傳感器和其他專業設備，以確保樁的狀態良好。其次，定期監測應重點關注損壞或變形的跡象，包括任何樁身上的裂紋、腐蝕、彎曲或位移，如果發現樁有問題，必須立即采取行動，以防止問題進一步惡化。第三，如果監測表明H型抗滑樁存在損壞或變形，必須及時采取維修或替換措施，包括修補腐蝕區域、加強支撐結構或更換損壞的部分，在某些情況下則需要替換整個樁[6]。第四，潮濕環境和腐蝕因素可能對H型抗滑樁產生負面影響，因此在監測過程中，需要特別注意這些環境因素對樁的影響，維護措施應根據具體的環境情況進行調整。第五，建立維護計劃是確保H型抗滑樁長期有效運行的關鍵，計劃應包括監測的頻率、檢查項目和維護程序，此計劃還應納入樁的歷史數據，以追蹤樁的性能和狀況。此外，還要確保維護團隊具備必要的培訓和資質，以執行維護工作，維護人員應了解如何識別問題、采取適當的維護措施和執行修復工作，以確保樁的安全和可持續性。

圖3 基于BOTDA的光纖監測示意圖

3.5 整體集成化設計

H型抗滑樁應與整體道路設計和排水系統集成，可確保樁的布置不會干擾排水系統，同時提高道路在不同氣候條件下的性能。集成設計是一種綜合性的方法，能夠在市政道路工程中充分發揮H型抗滑樁的效益，有助于確保道路在各種環境條件下都能保持穩定和安全，同時最大程度地減少環境影響，建議將綜合方法將道路工程與環境、土壤和氣候等多個因素整合在一起，以提供持久和可持續的解決方案。首先，雨水排水系統是市政道路設計的重要組成部分，它們有助于減少水分對道路和地基的不良影響，在H型抗滑樁的應用中必須確保樁的布置不會干擾排水系統的正常運行，包括排水溝、雨水管道和水槽的合理位置，以確保水分能夠有效地排出，而不會引起土壤侵蝕或地基沉陷。其次，H型抗滑樁的布置應與整體道路設計相協調，樁的位置、數量和間距應根據道路的地理條件、坡度和土壤類型進行規劃，合理的樁布置可以減輕滑坡風險，增加道路的穩定性。第三，H型抗滑樁應與道路結構的其他部分協調一致，包括路基、路面和其他支撐結構，可通過有效的設計和施工來實現，確保樁與其他組件之間的良好連接和協同工作。第四，道路工程需要考慮不同氣候條件下的性能，設計和布置應考慮到道路可能面臨的不同氣象條件，如暴雨、雪暴和地震等，有助于確保道路在各種情況下都能保持穩定性和安全性。第五，在集成設計中還需要考慮土壤保護和生態恢復措施，H型抗滑樁的施工和使用可能對周邊土壤和生態系統產生影響，因此需要采取措施來減少不良影響并恢復生態平衡[7]。最后，集成設計需要不同領域的專業人員之間的緊密協作，包括工程師、地質學家、水資源專家和生態學家等，盡量一起工作，以確保道路工程在多個方面都能取得成功。

4 結語

綜上所述， H型抗滑樁在市政道路工程中是一項重要的工程技術，它在提高道路穩定性、安全性和可持續性方面發揮了關鍵作用，通過正確的選擇、設計、施工、防腐措施、監測與維護以及集成設計，H型抗滑樁可以在各種環境條件下發揮其最大效益，然而這需要多個領域的專業人員之間的緊密協作和綜合設計方法，最終市政道路工程將因此獲得更長久、可持續和安全的解決方案，為社會提供更好的交通和基礎設施支持。