基于機(jī)械施工的矩形抗滑樁設(shè)計(jì)方案

安博 王迎法 趙虎剛

摘要：隨著山區(qū)高速公路的興建，工程建設(shè)項(xiàng)目采用抗滑樁處治的地段也日漸增加，傳統(tǒng)的矩形抗滑樁采用人工挖孔，施工周期長(zhǎng)，安全隱患大。本文充分剖析了傳統(tǒng)抗滑樁的優(yōu)缺點(diǎn)，在傳統(tǒng)矩形抗滑樁的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出基于機(jī)械施工的矩形抗滑樁設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)應(yīng)用于云南某高速公路棄土場(chǎng)加固案例。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械施工;矩形抗滑樁;優(yōu)化設(shè)計(jì)

抗滑樁作為一種常用的高邊坡工程處治方式，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處治效果好等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

1.傳統(tǒng)抗滑樁

常見的矩形抗滑樁截面尺寸為2.0米×1.5米、2.5米×2.0米等，根據(jù)滑坡體規(guī)模選取相應(yīng)的截面尺寸。抗滑樁樁孔通常采用人工挖孔法施工，提升架提土，提升架要設(shè)自動(dòng)卡緊制動(dòng)裝置。挖孔樁投入勞動(dòng)力較多，施工周期長(zhǎng)。人工挖孔是非安全的施工方法，易于發(fā)生傷亡事故，最常見的事故是提升過程中發(fā)生墜落，其他的事故有護(hù)壁開裂、涌水等。挖孔樁施工要設(shè)專職安全員，時(shí)刻關(guān)注孔內(nèi)狀態(tài)，確保施工安全。

圓形截面的樁基可以采用旋挖鉆機(jī)或沖擊鉆機(jī)等機(jī)械施工，施工難度小，周期快，但圓形樁樁間土體的最大位移要大于與其同截面面積的矩形樁。為了保證抗滑樁上方土體支擋效果，條件允許的情況下，盡可能采用矩形抗滑樁。

2.抗滑樁優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1施工機(jī)械的選擇

常見的公路工程樁基施工為旋挖鉆機(jī)或者沖擊鉆機(jī)等機(jī)械，主要施工圓形截面的樁坑，由于矩形抗滑樁支擋的效果好，能開挖矩形樁坑的機(jī)械選定為成槽機(jī)。成槽機(jī)又稱開槽機(jī)，是施工地下連續(xù)墻時(shí)由地表向下開挖成槽的機(jī)械裝備。作業(yè)時(shí)，在土層或巖體開挖成一定寬度和深度的槽形基坑，放置鋼筋籠和灌注混凝土而形成地下連續(xù)墻體。

2.2矩形抗滑樁優(yōu)化調(diào)整

成槽機(jī)成墻厚度可為0.4～1.5米，一次施工成墻長(zhǎng)度可為2.5～2.7米，抗滑樁截面尺寸為2.8×1.5米。由于是機(jī)械開挖樁坑，取消傳統(tǒng)抗滑樁開挖的護(hù)壁支護(hù)，改用泥漿護(hù)壁，泥漿可以作為機(jī)械施工的潤(rùn)滑劑和冷卻劑，加速施工進(jìn)度的同時(shí)，也冷卻的機(jī)械設(shè)備，并防止槽壁坍塌或剝落，維持樁坑的形狀。樁坑支護(hù)采用泥漿護(hù)壁，鋼筋籠改為樁坑外預(yù)制，為方便鋼筋籠吊裝施工，鋼筋籠每隔4米設(shè)置一道10號(hào)槽鋼做鋼筋籠的外包箍筋。方便成槽之后，用起重機(jī)吊住槽鋼將鋼筋籠放入相應(yīng)樁坑，澆灌混凝土把泥漿置換出來。

3.工程實(shí)例

云南某高速公路棄土場(chǎng)堆砌完成后發(fā)生變形坍塌。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露結(jié)果表明：棄土場(chǎng)區(qū)地層現(xiàn)主要為人工棄土、第四系粉質(zhì)黏土、黏土、粉土、泥炭土，現(xiàn)分別敘述如下：（1）人工棄土：褐色、主要為人工棄土、含少量碎塊石.承載力基本容許值120kPa;（2）黏土：灰、蘭灰色，可塑狀態(tài)，局部軟塑狀態(tài)，濕。稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等。夾薄層有機(jī)質(zhì)土。 承載力基本容許值200kPa;（3）粉土：灰色，密實(shí)為主，局部中密，濕，局部夾粉砂。無光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等～低。 承載力基本容許值210kPa;（4）粉質(zhì)黏土：褐紅色，可塑，光澤度差，韌性一般，干強(qiáng)度較好，含少許角礫，具有弱膨脹性。 承載力基本容許值160kPa;（5）泥炭土：黑色、深褐色，硬塑狀態(tài)，稍濕～濕。稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性低～中等。含大量有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì)、腐木。 承載力基本容許值180kPa。

棄土場(chǎng)上覆土體主要為開挖棄土，巖性為第四系粘土、泥炭土和粉土，具有膨脹性，水穩(wěn)定性較差，遇強(qiáng)降雨的等工況下易滑移、坍塌，總體穩(wěn)定性較差。若重新選擇棄土場(chǎng)位置，將大部分棄渣搬遷至新的棄土場(chǎng)，搬遷工程量大，工程造價(jià)高，綜合考慮，方案定為在棄土場(chǎng)攔砂壩前方布設(shè)抗滑樁。由于棄土場(chǎng)土質(zhì)松散，人工挖孔安全隱患大，采用機(jī)械成孔抗滑樁，尺寸為2.8×1.5米，將地質(zhì)情況和抗滑樁尺寸用庫(kù)倫巖土軟件進(jìn)行穩(wěn)定性分析。在暴雨工況下，設(shè)置抗滑樁后的安全系數(shù)=1.54>1.35，邊坡穩(wěn)定性滿足要求。為了進(jìn)一步提高棄土場(chǎng)的穩(wěn)定，再進(jìn)行以下優(yōu)化措施：（1）為了增加抗滑性，抗滑樁布設(shè)由支線布設(shè)改為弧形布設(shè);（2）為了提高抗滑樁整體穩(wěn)定性，在抗滑樁樁頂設(shè)置冠梁，冠梁寬3米，高2米;（3）.在棄土場(chǎng)頂面、坡面、坡腳設(shè)置排水溝，完善棄土場(chǎng)排水系統(tǒng)。

4.結(jié)束語

本文提出一種矩形抗滑樁優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具有安全、簡(jiǎn)單、施工快速等優(yōu)點(diǎn)，值得應(yīng)用推廣，將本文所述優(yōu)化方法用于工程實(shí)例分析，開槽機(jī)開挖棄土場(chǎng)，土體松散，孔隙率高，膨脹性強(qiáng)，機(jī)械施工條件好，如果是堅(jiān)硬的巖石地段，則該設(shè)計(jì)方法不適用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的設(shè)計(jì)方案。

【參考文獻(xiàn)】

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