鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻在管道地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

陳佳偉，張嘉欽

1.四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川 成都 610032

2.國家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限責(zé)任公司德宏輸油氣分公司，云南 德宏 678400

1 工程概況

西南山區(qū)發(fā)育有多種地質(zhì)災(zāi)害，主要包括滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、危巖等，在一定程度上威脅著輸油氣管道的運(yùn)營安全。針對(duì)輸油氣管道水毀和地災(zāi)的水工保護(hù)措施較多，如抗滑樁、擋土墻、排水渠、截水墻、淤土壩、護(hù)坦等，技術(shù)應(yīng)用較為成熟。各類水工保護(hù)工程的實(shí)施消除或減少了管道沿線的地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，保障了油氣管道的安全運(yùn)行。

針對(duì)管道沿線的滑塌或淺表型小規(guī)模滑坡的治理，一般采用重力式擋土墻進(jìn)行支護(hù)，但該方法存在一定的不足之處，即基礎(chǔ)開挖的靠山側(cè)放坡可能誘發(fā)進(jìn)一步溜塌，且開挖占地面積較大，不利于山區(qū)地形受限的區(qū)域，對(duì)基礎(chǔ)承載力相對(duì)要求較高，基礎(chǔ)抗變形能力弱，不利于軟土地基施工等。為此，文章引入一種以鋼管灌注樁為基礎(chǔ)的擋土墻，其在治理輸油氣管道沿線淺表型小規(guī)模滑坡中的應(yīng)用取得了較好的應(yīng)用效果。

2 鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻

鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻的結(jié)構(gòu)主要包括鋼管樁和擋墻。通過在擋墻的基礎(chǔ)布設(shè)鋼管樁，增加擋墻抗地基變形和抗傾覆的能力。具體實(shí)施步驟為基礎(chǔ)平臺(tái)開挖、孔位放線→鉆機(jī)成孔→鋼管樁安裝→灌注水泥砂漿→鋼筋連接鋼管→擋土墻支模→混凝土澆筑成型。

鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻的具體施工工藝如下：

第一，提前做好臨時(shí)截排水措施，對(duì)后側(cè)坡面存在垮塌的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)進(jìn)行識(shí)別，并消除安全隱患，在確保施工安全的前提下進(jìn)行作業(yè)。

第二，擋墻基礎(chǔ)平臺(tái)開挖，鋼管孔位按照梅花形進(jìn)行布置放線，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的孔徑、孔深鉆探成孔，需預(yù)留沉渣段。

第三，鋼管樁制作安裝，并預(yù)留注漿管，現(xiàn)場配制并灌注水泥砂漿，必要時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)漿；鋼管預(yù)留在地面以上的部分采用鋼筋連接鋼管，確保結(jié)構(gòu)的整體受力，以起到更好的抗傾覆的作用。

第四，按照力學(xué)計(jì)算的擋土墻尺寸進(jìn)行放線、安裝模板、預(yù)設(shè)排水孔、混凝土澆筑振搗成型、拆除模板、進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)、回填夯實(shí)墻后回填土、修整坡面及復(fù)綠。

3 工程技術(shù)應(yīng)用難點(diǎn)

（1）地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的成孔。一般采取干鉆的方式鉆探，如因地質(zhì)條件限制不能干鉆，可加適量清水或黏度較小的泥漿液進(jìn)行鉆探，必要時(shí)增加植物膠護(hù)壁，防止塌孔；在接近終孔深度時(shí)，應(yīng)放慢鉆進(jìn)速度；孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，鉆機(jī)空鉆5min，確保將孔底及孔壁浮土清出，保證孔中干凈，以便順利下管安裝。

（2）水泥砂漿的配合比。管內(nèi)和孔周空隙需灌注M30水泥砂漿，設(shè)計(jì)水灰比一般為0.4～0.5，但實(shí)際水泥漿液配比應(yīng)由現(xiàn)場試配確定。采用袋裝水泥并用磅秤控制，加水采用標(biāo)尺刻度線控制。漿液應(yīng)攪拌均勻，每次攪拌時(shí)間不得少于3min，停置3h以上的漿液應(yīng)予清理，漿液應(yīng)嚴(yán)格過濾，并在灰漿拌制機(jī)與集料斗之間設(shè)一道過濾網(wǎng)。砂漿采用自流灌漿方式，應(yīng)確保砂漿密實(shí)、完整地灌滿整根鋼管。

4 工程技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

4.1 在狹窄地形受限地區(qū)的應(yīng)用

西南地區(qū)某輸油氣管道線路汛期滑塌搶險(xiǎn)工程位于云南省大理白族自治州，該處管道沿道路上方斜坡的坡頂橫向鋪設(shè)。2019年7月31日，受到汛期強(qiáng)降雨的影響，管道外側(cè)斜坡發(fā)生垮塌，滑踏區(qū)邊緣距離管道約3m，威脅坡頂管道和光纜的安全運(yùn)營。

工程治理設(shè)計(jì)為鋼管樁擋墻，包括設(shè)置27根鋼管樁，間距1m，鋼管在地面下4m、地面上3m，鋼管內(nèi)設(shè)鋼筋和砂漿填充，鋼管之間采用鋼筋連接。將地面以上鋼管整體澆筑為樁板墻，采用C20混凝土，墻總長27m、總高4m、埋深0.5m。樁板墻頂上方的邊坡按1∶1回填放坡，坡面雨水采用自然散排的方式。

該處應(yīng)用的現(xiàn)場地形受限，公路往來車輛較多，公路內(nèi)側(cè)空間狹窄，且垮塌后形成的坡面高陡，難以布設(shè)傳統(tǒng)的重力式擋墻，同時(shí)搶險(xiǎn)時(shí)間緊急，需要快速處置。在實(shí)施了鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻后，邊坡變形得到控制，第一時(shí)間恢復(fù)了交通，經(jīng)過巡檢觀測，工程結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)變形或裂縫，實(shí)施應(yīng)用效果良好?，F(xiàn)場施工前后效果對(duì)比照片如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場施工前后效果對(duì)比照片

4.2 采用端承的方式在軟基礎(chǔ)地區(qū)的應(yīng)用

西南地區(qū)某采氣田集輸氣管道建設(shè)H1滑坡治理工程位于四川省宜賓市。2017年8月在新建管道的管溝開挖過程中，管溝內(nèi)側(cè)產(chǎn)生滑塌形成H1滑坡，滑坡平面形態(tài)呈長條狀半橢圓形，立體形態(tài)具圈椅狀，上下寬度相近。前緣為高約3m的人工邊坡。前緣邊界處緊鄰人工回填反壓坡腳形成寬8～10m、長15～20m的平臺(tái)，現(xiàn)為管道敷設(shè)平臺(tái)。

工程治理設(shè)計(jì)為沿管道靠山內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼管樁基礎(chǔ)現(xiàn)澆混凝土擋土墻，采用19根鋼管樁作為擋墻基礎(chǔ)，樁間距為1m，兩排梅花形布置，擋墻總高4.7m、長20m、基礎(chǔ)埋深1.5m，采用C20混凝土澆筑。

該處應(yīng)用的現(xiàn)場管溝基礎(chǔ)開挖后，基礎(chǔ)出現(xiàn)大量淤泥質(zhì)土，屬于軟基礎(chǔ)，汛期雨水多，靠山一側(cè)管溝基礎(chǔ)遇水發(fā)生沉降坍塌，傳統(tǒng)的重力式擋墻不能較好地布設(shè)，在實(shí)施了鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻后，邊坡變形得到控制，工程結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)不均勻沉降或變形裂縫，實(shí)施應(yīng)用效果較好。

4.3 效果評(píng)價(jià)

通過兩處工程技術(shù)應(yīng)用實(shí)例可知，鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻在輸油氣管道沿線淺表型小規(guī)?；轮卫碇行Ч^好，具有施工快、占地少、抗基礎(chǔ)變形的優(yōu)點(diǎn)，特別是抗傾覆變形效果較好，實(shí)施后邊坡變形得到有效控制。

5 結(jié)束語

文章所提鋼管樁基礎(chǔ)擋土墻已在多處工程實(shí)踐中應(yīng)用，經(jīng)過一定時(shí)期的運(yùn)營觀測，擋土墻結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫變形，治理效果較好，為地形受限和地基承載力較低的地區(qū)治理滑塌或小規(guī)模滑坡提供了技術(shù)參考。