公路工程新型樁—幕復合邊坡防護技術研究

鐘磊 申鐵軍

摘要 通過對各類滑坡治理技術進行比選，微型鋼管樁最適合該滑坡在環境變形上的控制要求，但該技術以往多運用于基坑防護，如運用到震區滑坡中必然會出現施工步序、施工工藝等與環境不匹配的問題。文章從樁基排布、工藝優化、施工安全、質量檢測等方面進行研究，經過不斷的試驗、攻關及總結，形成了復雜環境下震區微型鋼管樁處置滑坡體的施工技術。

關鍵詞 鋼管樁；滑坡；加固

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0117-03

0 引言

某項目地處斷裂帶，經常有地震，加上當地年降雨量大，降雨時間集中，極易發生由地震作用引發的滑坡，施工區域場地狹小，工程環境復雜，周圍工業建筑較多，施工期間必須保證盡量減少對周圍建筑物的影響，對環境變形控制要求高。由此，如何保證工程安全快速施工且滑坡控制得當，對既有環境不造成過大影響，是該工程的技術難點。

1 微型鋼管樁及其技術原理

（1）微型鋼管樁是將鋼管樁與微型樁技術結合起來的一種新型抗滑樁，具有“小徑高強”的特點，通過在地基中先成孔，再在孔中植入鋼管、注漿，由此得到樁間改良后的土與微型樁體結構組合的人工“復合地基”^[1]。

（2）樁基鋼管采用70～300 mm，長細比>1，利用鉆孔法成孔，管內采用壓力注入水泥砂漿進而改善土體的抗剪強度來達到對滑坡治理的目的^[2]。

①通過鋼管上出漿孔水泥砂漿向樁周土體擠壓、滲透、固化。②樁周圍一定范圍內的土體得以加固。③樁周附近形成水泥砂漿土+鋼管的復合體。④將滑坡中的一部分滑動體加固成抗滑體。

總體而言，微型鋼管樁主要通過抗滑作用、擠密加固作用、樁土復合作用來起到滑坡加固、抗震效果^[3]。抗震性能好，橫向抗力高。

2 技術優勢分析

2.1 施工安全性強

（1）施工主要使用地質鉆、注漿機等小型施工設備，對鄰近構造物、邊坡不利影響較小。

（2）實施過程不形成深基坑、高邊坡等危險源。

2.2 工程費用節省，施工安全風險可控

（1）微型鋼管樁技術采用鋼管為主要材料。

（2）易于切割焊接，現場操作簡單。

（3）材料自重輕，便于搬運堆放。

（4）微型樁群支護體系造價經濟合理，施工簡易快捷且管理難度小。

（5）加固滑坡目的性強，后期補充措施少。

（6）適用于強震區從而大大減少了工程耗資。

2.3 綠色環保

（1）微型鋼管樁由于鋼管的可焊性能，樁長一般不受地下障礙物的限制。

（2）由于管徑小，不需要大型的特殊機械設備。

（3）微型鋼管樁所需的場地小，不需要對既有環境大刷大挖。

（4）對環境的破壞作用也小，綠色環保且環境友好。

2.4 應急性突出

（1）微型鋼管樁群施工便捷。

（2）可適用于絕大部分的滑坡類型以及地質狀況。

（3）大幅縮短工期，有利于地震應急處置從而達到應急性的效果。

3 技術先進性分析

（1）微型鋼管樁的布置形式靈活，布置方式不同，其在邊坡整治中所起的作用也不同。

（2）微型鋼管抗滑樁布置形式靈活，具有獨立成單排布置以及呈平面或空間鋼架體系布置兩種布置模式。

（3）微型鋼管樁可以單排布置，也可以進行多排布置。

（4）在單排布置的情況下樁間和樁周的土體在滑坡推力的作用下得以加固。

（5）土體的抗剪強度得以提高。

（6）多排微型樁下樁與被加固的土體形成了樁土復合結構，共同承受載荷的作用。

4 應用方案分析

4.1 工程情況

項目在山西省右玉縣，屬晉北黃土高原組成部分，地勢南高北低，中間平緩，周圍群山環抱。該項目區屬于山間河谷和黃土丘陵區。地勢開闊，部分溝谷切割較深，地形起伏較大，自然地面高程介于1 255～1 491 m，最大高差236 m。右玉縣地處北溫帶大陸性季風氣候，四季特征明顯，春秋干燥多風，夏季溫良，雨季集中，無酷熱現象，秋季清涼，降溫迅速，晝夜溫差大，冬季寒冷漫長，風大雪少。年平均氣溫3.6 ℃，1月均溫?15.1 ℃，7月均溫19.4 ℃，雨季集中在6—9月，多年平均降水量403 mm，年平均蒸發量1 777 mm，年平均相對濕度59%，主導風向西風。西北風，多年平均風速205 m/s，霜凍期從9月至次年4月，全年無霜期104 d，最大凍深1.69 m。項目全體人員圓滿地完成了項目合同書規定的所有研究內容，自主創新獲得多項實用新型專利、省部級工法。

4.2 確定方案

（1）為避免滑坡體繼續滑動造成周邊村民生命財產損失，對該滑坡體進行了清方減載。

（2）清方滑坡后緣與滑床裸露形成新的不安全臨空面，將加強滑坡體的牽引作用從而誘發滑坡上方土體出現滑動破壞。

（3）經現場調查發現，為確保民房地基和村道路基安全性，對滑坡后緣采用微型鋼管樁進行加固。

4.3 處置措施

（1）微型鋼管樁加固位置為在滑坡后緣外側。

（2）微型鋼管樁采用DN125無縫鋼管。

（3）鋼管按設計長度要求下料，單節長度為6 m。

（4）鋼管樁共設置4排，深度15 m。

（5）鉆孔間距1 m，每排鉆孔間距1 m。

（6）按梅花形布置，形成支撐帷幕。

（7）鋼管內注C30水泥漿，注漿壓力按0.5 MPa控制。

4.4 應用效果

（1）微型樁群施工便捷，尤其適用于施工場地狹小、工程條件復雜的淺層滑坡處理。

（2）水泥用量少，不耗地材，可大幅降低施工成本。

（3）微型樁群支護體系造價經濟合理，加固滑坡目的性強。

（4）施工簡易快捷，后期補充措施少等優點大大減少了全生命周期的工程耗資。

4.5 成本控制

抽調精干的工程技術人員和富有管理經驗的項目班子組建項目經理部，統一指揮，協調施工。選派施工技術力量強、綜合素質高的施工隊伍和機械性能良好、效率高的施工機械投入施工，從人員落實和機械設備配備上保證工程按期完工，強化成本精細管控。全面強化“骨頭里榨油”理念，樹立全員成本管控意識，落實成本責任，及時與項目部簽訂目標成本責任書并監督檢查執行情況。通過編制成本管控計劃分解表，將成本計劃分解，明確責任，層層壓實，增強全員成本意識；通過勞務單價高低搭配，整段分包，將成本目標作為最高限價管控，切實加強了項目成本目標管理；通過協作單位限價審批、競價選取，提高協作單位質量，降低管理無形成本；通過識別“成本盈利點、虧損點”，做到心中有數，確保落實盈利點，最大限度彌補虧損點。強化成本核算，保證收入成本及時入賬，有效縮小財務賬面收入與工程產值之間的差距，年綜合利潤指標提高2%以上。項目成本與工程量統計見表1～2。

5 工程實例

5.1 交通、通訊及水電等情況

5.1.1 交通運輸情況

路線起點位于右衛鎮殺虎口村南100 m處，與國道241形成平面交叉，且距離G59呼北高速右衛出口8.6 km。路線通過右玉縣所轄的殺虎口村、二十五灣村、沙梁村、胡四窯村、朱家窯村，鄉村道路暢通，交通運輸便利。

5.1.2 通信情況

海子灣水庫到高速橋之間（K40+900～K41+120）網絡未覆蓋，沒有移動網絡信號，胡四窯村到王四窯村段（K47+250～K51+055）網絡未覆蓋，沒有移動網絡信號，其余段落均有移動網絡信號。項目部位于殺虎口旅游區，有網絡線路，采用有線數據傳輸，T梁預制場拌和站采用專線架設。

5.1.3 用水情況

路線范圍內有蒼頭河、海子灣水庫，施工沿線水系發達，地下水資源豐富，水質可以滿足工程要求，工程用水方便。

5.1.4 用電情況

項目用電重點為梁預制場和鋼筋加工場，場地選址為現有高壓線路，可提供工程所需的施工用電。

5.2 項目前期情況

項目兩階段施工圖設計2020年4月批復，2020年7月交付使用。資金來源于上級補助和地方配套，項目預付款額度為工程量清單所列第100～700章合計金額的5%。開工前的各類手續已辦理，K40+788下穿準池鐵路相關手續12月中旬辦理完成。

5.3 工程項目特點

（1）路線起點位于右衛鎮殺虎口村南100 m處，與國道241形成平面交叉，且距離G59呼北高速右衛出口8.6 km。路線通過右玉縣所轄的殺虎口村、二十五灣村、沙梁村、胡四窯村、朱家窯村，鄉村道路暢通，交通運輸便利。

（2）沿線可供施工利用的石料有塊石、片石、碎石，其料場分布在高家堡鄉李官屯村附近，石料主要是石灰巖，呈青灰色或深灰色，弱風化，致密堅硬，結晶結構，層理結構，構造風化裂隙較發育，局部夾薄層風化破碎層，產量豐富。

（3）采用如下合作方式：①公司按照業主要求及招標文件小微型項目管理辦法組建小微型項目管理中心。②由于該項目工作面較多，工程細目繁雜，公司派駐項目經理、財務、現場負責人等主要管理人員，其余管理人員由協作單位配備。③公司按照招標文件小微型項目管理辦法設置職能部室，配置管理人員15人，協作單位配置管理人員5人。④嚴格按照集團公司小微型項目管理職能劃分要求，公司主要負責策劃管理、成本總額管控、合同結算、農民工、材料采購等方面的過程監督管理，協作單位重點負責施工現場管理、試驗檢測、地方協調、材料基礎管理及收尾管理，確保進度、質量和安全環保滿足業主要求。⑤協作單位負責承擔項目部建設費用，公司管理人員15人的辦公、生活、食宿等費用，集團及公司領導因工作需要進行項目檢查時產生的必要招待費用，項目管理用車租金、過路費、燃油費、保養費等費用以及項目外委試驗檢測費用。⑥利潤分配方式：合同價的3%利潤歸總部，項目剩余利潤歸協作單位。

5.4 項目重點工程

（1）海子灣大橋基樁：1#墩2根樁長22 m、2#墩2根樁長22 m、3#墩2根樁長22 m、4#墩2根樁長22 m均位于河道內。橋址上游200 m為海子灣水庫，水庫進入雨季或汛期便開閘放水，所以便道修筑輔助工程量大且安全措施及日常維護成本較高。

（2）路基土石方調配：按照施工圖設計，K39+080～K40+000段路基填方主要從K40+000～K41+000段路基調入，K42+000～K49+000段路基填方主要從K50+000～K52+000段路基遠運調入，根據項目前期考察K40+788下穿準池鐵路相關手續辦理難度大，K41+114處下穿大呼高速海子灣大橋影響K39+080～K40+000段路基填方。

6 結語

綜上所述，通過在項目施工中，對傳統微型鋼管樁進行深入的研究與探索，發現在強震區淺層滑坡采取加密布置的微型鋼管樁，可保證淺層滑坡的穩定。微型鋼管樁可以單獨使用，也可以和其他支擋結構配合使用，如微型鋼管樁+錨噴支護，微型鋼管樁+預應力錨索等配合使用。

參考文獻

[1]武鵬， 何乃武， 俞永華， 等. 一種強震區微型樁組合結構： CN116607546A[P]. 2023-08-18.

[2]傅宇浩， 陳志杰， 牛玉欣， 等. 公路地質災害監測預警系統： CN112071025A[P]. 2020-12-11.

[3]黃漢成， 蘭玉金， 牟蘭超， 等. 一種鋼管樁結構： CN217782010U[P]. 2022-11-11.

收稿日期：2023-12-12

作者簡介：鐘磊（1983—），男，本科，工程師，從事公路建設工作。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：止水結構。