淺談微型鋼管樁在災(zāi)后公路重建中的應(yīng)用

羅 振

（中冶賽迪建筑市政設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610041）

1 概述

微型樁的直徑一般小于300mm，微型鋼管樁是在小型鉆孔中下入鋼管，再進(jìn)行壓力注漿或灌注混凝土從而形成鋼管混凝土鉆孔樁。主要的優(yōu)點(diǎn)為施工機(jī)械小，對(duì)施工作業(yè)面要求較低，施工較方便，對(duì)土層及地質(zhì)適用性廣泛，樁位布置靈活，與同體積的灌注樁相比，其承載力較高。其使用范圍較廣，早期應(yīng)用于房建地基的加固，后期逐漸被引入公路、鐵路的基礎(chǔ)和邊坡的加固，并經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐取得了一些成功的實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)，但其設(shè)計(jì)計(jì)算理論尚需進(jìn)一步完善。

2 概況

2.1 背景概況

2008年5.12特大地震發(fā)生后，位于震中的汶川縣在各方面都遭受了巨大的創(chuàng)傷，山體垮塌、道路中斷，給抗震救災(zāi)造成了很大的阻礙。震中唯一的過(guò)境國(guó)道為G213（G317）線(xiàn)（即都江堰至汶川公路，二級(jí)公路，以下簡(jiǎn)稱(chēng)都汶公路），經(jīng)過(guò)臨時(shí)搶通，震區(qū)的對(duì)外交通得以暫時(shí)恢復(fù)，在經(jīng)歷了最關(guān)鍵的時(shí)期后，震區(qū)道路的恢復(fù)重建便隨即展開(kāi)。作為原都汶公路的設(shè)計(jì)方，我院臨危受命，組織了大量的人力物力投入到都汶公路的搶通、保通及災(zāi)后恢復(fù)重建工作中。目前都汶公路映秀至汶川段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)映汶公路）仍舊是汶川地震災(zāi)區(qū)對(duì)外交通最為便捷最主要的公路交通線(xiàn)，如何在最短的時(shí)間內(nèi)，利用最小的投資將映汶公路恢復(fù)到地震前的使用功能和服務(wù)水平上，就需要設(shè)計(jì)者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定出科學(xué)合理的災(zāi)害處治和保通方案。在此，以其中一段路基處治為工程實(shí)例予以論述。

2.2 地形地質(zhì)

映汶公路K41+721～K41+760段，路基右側(cè)靠山左側(cè)臨河（岷江，長(zhǎng)江支流）。受地震影響，河床被山體垮塌體壓縮，過(guò)水?dāng)嗝鏈p小流速激增，導(dǎo)致該段路基受到嚴(yán)重沖刷，在設(shè)計(jì)人員調(diào)查時(shí)，已出現(xiàn)局部失穩(wěn)的現(xiàn)象，嚴(yán)重危及車(chē)輛同行安全。

該段路基地質(zhì)情況較為單一，因地震導(dǎo)致路基側(cè)山體松動(dòng)垮塌，表層覆蓋層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，在風(fēng)化和雨水的作用下，碎落垮塌較為嚴(yán)重，震后經(jīng)過(guò)一個(gè)雨季，上邊坡已相對(duì)穩(wěn)定，原路基外側(cè)（臨河一側(cè)）為大量松散塊碎石及塊碎石土垮塌堆積體。

3 方案選擇

方案選擇的內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，地震災(zāi)后恢復(fù)重建工程時(shí)間緊迫的要求和災(zāi)后重建資金的合理有效使用等方面。該段路基處于高山河谷地段，施工工作面極為狹窄，在處治施工的同時(shí)還要盡可能的保障映汶公路通行，不適合采用需要大型機(jī)械設(shè)備的處治方案；同時(shí)需要考慮的重要因素還有緊迫的時(shí)間和如何最有效的利用寶貴的災(zāi)后重建資金，就需要考慮選擇的處治方案兼有施工靈活便捷和投資小的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員大量的方案比選，得出的結(jié)論是鋼管樁能同時(shí)滿(mǎn)足施工作業(yè)面狹窄、施工進(jìn)度快投資省以及處治效果較好等要求，因此，最終確定采用微型鋼管樁作為該段路基處治的首選方案。

4 方案設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原理及思路

微型鋼管樁在工程實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)樁的分布形式相對(duì)比較認(rèn)可的分類(lèi)有三種，一是獨(dú)立體系，樁體之間相對(duì)獨(dú)立，其受力是通過(guò)樁體間土體相互傳遞；二是平面桁架體系，與獨(dú)立體系的最大區(qū)別在于樁體頂端通過(guò)系梁等相互橫向連接形成具有整體性的結(jié)構(gòu)體系；三是空間桁架體系，即在平面桁架體系基礎(chǔ)上將多排已經(jīng)橫向連接的樁體彼此間連接，即增加了大多數(shù)樁體的約束方向。

不同體系的特點(diǎn)決定其適用范圍，本段處治根據(jù)地形地質(zhì)特點(diǎn)，選用平面桁架體系。該段路基外側(cè)臨河，地形呈狹窄帶狀，若布置單排樁體，雖有利于施工作業(yè)面的展布，但單排樁間間隙較大，路基荷載主要由樁體承擔(dān)。因此在初擬平面布置時(shí)，在有限的地形條件下交錯(cuò)布置兩排，縱向樁間距減小且樁頂用系梁連接，則路基傳遞的荷載由樁及樁間土體復(fù)合結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)，其受力性能和支擋能力大幅度提高。

圖1

圖2

圖3

4.3 設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)

4.3.1 材料要求

（1）鋼管樁樁體采用無(wú)縫鋼管，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為21.8m，型號(hào)為127mm×6.5mm，每節(jié)鋼管長(zhǎng)6～8m,鋼管之間采用內(nèi)套管焊接，焊口應(yīng)飽滿(mǎn)。內(nèi)套選用電焊鋼管，型號(hào)為108mm×4mm，長(zhǎng)度為1200mm，搭接長(zhǎng)度為600mm。鋼管樁內(nèi)及其外環(huán)狀間隙填充M30水泥砂漿（圖3）。

圖4

（2）鋼管外表面先除銹，然后進(jìn)行鍍鋅防腐處理，再對(duì)鋼管進(jìn)行焊接，并沿管長(zhǎng)方向按3m間距設(shè)置船型架立筋，沿管壁設(shè)置3段，各架立筋之間互成120°。環(huán)形鋼管壁上按120°夾角均勻鉆孔（每排1個(gè)孔），以利于砂漿填充鋼管外側(cè)巖土體孔隙，排間距15cm，視現(xiàn)場(chǎng)施工條件孔徑為12～16mm；最后對(duì)樁內(nèi)外灌注砂漿。（圖4）

（3）采用機(jī)械鉆進(jìn)成孔，成孔直徑φ168mm。采用先插管后壓漿法。插管時(shí)，應(yīng)注意將鋼管置于鉆孔中間，以保證鋼管樁保護(hù)層的厚度均勻；壓漿用細(xì)砂水泥砂漿，灰砂比1:1，水灰比1:0.5；灌漿壓力應(yīng)根據(jù)施工工藝及實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整。

（4）相鄰鋼管樁之間頂端采用φ20鋼筋點(diǎn)焊接連接后，樁頂上部澆筑厚度為80cm的C25混凝土，以使鋼管樁形成整體。同時(shí)應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行拋石處理，拋石應(yīng)采用粒徑大于1m，材質(zhì)堅(jiān)硬，水穩(wěn)性能好的大塊石。

結(jié)語(yǔ)

微型鋼管樁在災(zāi)后恢復(fù)重建中的使用，在施工工期、成本控制及完成后的使用功能等方面都取得了較好的效果，也較好的應(yīng)對(duì)了災(zāi)后恢復(fù)重建工作的特點(diǎn)和需求。通過(guò)這一工點(diǎn)的實(shí)踐及后期的總結(jié)，我們有理由相信微型鋼管樁在類(lèi)似項(xiàng)目和工點(diǎn)具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]馮君，周德培，江南，楊濤.微型樁體系加固順層巖質(zhì)邊坡的內(nèi)力計(jì)算模式[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006（02）.

[2]蔡武軍.微型鋼管抗滑樁在長(zhǎng)沙博世邊坡中的應(yīng)用[J].四川建材，2008.