繞山道路樁板墻施工技術(shù)研究

吳 宇

（中國五冶集團(tuán)有限公司第四工程分公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益完善，交通網(wǎng)絡(luò)逐漸向山區(qū)發(fā)展，尤其在我國西南地區(qū)，主要以山地丘陵地貌為主，不得不采用修建山路的方式進(jìn)行道路貫通，這就使在交通建設(shè)中繞山路較多。

由于地形的限制，繞山路修建常常要進(jìn)行邊坡開挖，如果坡度大于安全坡度則需要對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，常用的邊坡支護(hù)方式主要為重力式擋土墻，錨桿/錨索框架梁、扶壁式擋土墻及懸臂式擋土墻等[1-3]，但鑒于大規(guī)模開挖在繞山路修建中并不適用，因此在繞山路修建中常采用復(fù)合式支擋結(jié)構(gòu)來進(jìn)行邊坡支擋[4]。

樁板墻支擋結(jié)構(gòu)在一定高度范圍內(nèi)能對(duì)邊坡產(chǎn)生良好的支護(hù)，但隨著邊坡高度的增加，樁板墻支擋結(jié)構(gòu)受到的彎矩越大，邊坡對(duì)樁板墻支擋結(jié)構(gòu)的作用力也就越大，如果增加樁的直徑和配筋，會(huì)使工程造價(jià)急劇上升，因此采用復(fù)合式支擋結(jié)構(gòu)，以樁板墻支護(hù)為主體，以錨索支護(hù)作為輔助，進(jìn)行繞山路邊坡支護(hù)。該文以某地繞山路樁板墻施工為背景，系統(tǒng)研究繞山路樁板墻的施工技術(shù)，以期為樁板墻在山區(qū)修建提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 工程概況

建設(shè)地點(diǎn)場地地形起伏較大，相對(duì)高差約74 m。局部地段存在自然陡坡、陡坎，丘間溝谷多為林地

由上至下各層巖土特征如下：雜填土（0.38 m-4.5 m），素填土（1.0 m-4.2 m），粉質(zhì)黏土（4.1 m-8.0 m），強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖（0.9 m-3.0 m），中等風(fēng)化砂巖（≤22.5 m），強(qiáng)風(fēng)化砂巖（0.5 m-2.9 m），中風(fēng)化砂巖（≤2.0 m）。

2 樁板墻施工

2.1 樁基施工

施工前應(yīng)平整場地，因樁基位置處于邊坡邊緣，為滿足旋挖機(jī)施工要求，先對(duì)樁板墻范圍內(nèi)邊坡進(jìn)行開挖平整，待樁基施工完成后，擋土板施工時(shí)再進(jìn)行墻后回填，開挖場坪示意圖如圖1所示。

圖1 場坪示意圖

圖2 邊坡水平位移隨坡度變化圖

邊坡分層開挖，在每層邊坡開挖后自穩(wěn)24 h后進(jìn)行下一層開挖，根據(jù)相鄰工點(diǎn)前期對(duì)邊坡水平位移隨坡度變化的現(xiàn)場檢測結(jié)果可知，在邊坡坡度陡于1∶0.5時(shí)，邊坡開挖后的水平位移相較于緩坡度的工況，其邊坡水平位移顯著增大，雖然在開挖結(jié)束后的24 h能保持穩(wěn)定，但是很難保證在施工過程中邊坡不發(fā)生滑塌，當(dāng)邊坡坡度小于1∶0.5時(shí)，隨著坡度越來越緩，邊坡水平位移也越來越小，主要是由于邊坡越緩，土體得到的支撐越多，因此邊坡越緩，水平位移越小，此外，邊坡坡度為1∶0.5似乎是一個(gè)臨界值，邊坡陡于1∶0.5，則邊坡水平位移過大，當(dāng)邊坡緩于1∶0.5，雖然邊坡水平位移減少，但相應(yīng)的邊坡開挖以及回填的工作量增大，因此本次樁基施工邊坡開挖的坡度定為1∶0.5，即能減少工程量，又能使邊坡開挖后水平位移較小。

在樁基施工的清孔過程中，鉆孔鉆至設(shè)計(jì)深度后，即停止鉆進(jìn)，嚴(yán)禁采用增加鉆進(jìn)深度的方式來代替鉆孔清底的流程，鉆孔清底對(duì)樁基的承載力有重要影響，清底不干凈會(huì)影響樁底部混凝土的凝結(jié)，有時(shí)甚至有巖塊等異物入侵樁身，造成樁體缺陷，影響樁的承載力，因此鉆孔后要及時(shí)進(jìn)行清底作業(yè)，待測量孔底土渣厚度滿足要求后，清孔工作隨即停止。

在混凝土灌注過程中，要緊密關(guān)注孔內(nèi)混凝土的液面高度，及時(shí)調(diào)整混凝土泵送的速度及用量，混凝土灌注速度≤120 m3/h，泵送速度過快會(huì)導(dǎo)致漿液對(duì)模具的沖擊力過大，有可能出現(xiàn)脹模現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身周圍出現(xiàn)混凝土脹塊，使原本只承受軸向壓力的混凝土樁基不得不承受剪力，降低樁基的承載力。

由于施工所用混凝土粉煤灰摻量較大，粉煤灰密度較小，在混凝土澆筑過程中有可能上浮至樁頂位置，粉煤灰的承載力顯著小于混凝土的承載力，使承載力下降，為避免上述現(xiàn)象，在澆筑混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后繼續(xù)加灌混凝土50cm以上，以便出現(xiàn)粉煤灰上浮現(xiàn)象后將瑕疵段清除，從而保證樁承載力符合要求。

2.2 抗滑樁和擋土板施工

為了確定本次施工所用抗滑樁的樁身長度，采用FLAC進(jìn)行數(shù)值模擬研究。樁身長度對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響如圖3所示，由圖可知，抗滑樁穩(wěn)定性隨著樁身長度的增加逐漸增加，存在一個(gè)臨界樁身長度，當(dāng)抗滑樁身長度小于臨界長度時(shí)，抗滑樁穩(wěn)定系數(shù)隨著樁身長度減少而降低，當(dāng)樁身長度大于臨界樁身長度時(shí)，抗滑樁穩(wěn)定系數(shù)隨著樁身長度的增加緩慢增加，樁長超過27 m后穩(wěn)定系數(shù)隨樁長的增加速率減緩，說明樁長超過27 m后再增加樁長對(duì)邊坡支護(hù)效果的增加并不明顯，因此本次樁板墻抗滑樁長度定為28 m。

圖3 樁身長度對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響

為了探究樁長28 m的抗滑樁對(duì)邊坡的支護(hù)效果，對(duì)樁身水平位移進(jìn)行了研究，如圖4所示，在嵌固段范圍內(nèi)，樁身既有擠壓邊坡的位移，也有背離邊坡的位移，且隨著樁身長度的增加，水平位移快速的由擠壓邊坡轉(zhuǎn)為背離邊坡，在嵌固段以外，樁身水平位移隨著樁身長度的增加逐漸增加，對(duì)樁長28 m的抗滑樁，其樁身最大水平位移不超過1.5 cm，有效地控制了邊坡的變形，對(duì)邊坡起到了很好的支護(hù)作用。

圖4 長28 m抗滑樁水平位移變化圖

山區(qū)降雨豐富，墻后填土由于雨水浸泡而飽和，為了能使墻后土體的水及時(shí)排出，將泄水管從地面20 cm以上每隔2 m設(shè)置一列，坡度為4%。泄水管后采用沙袋作為反濾層，避免排水過程中土顆粒由于水流的搬運(yùn)而流失[5]。

在進(jìn)行墻后回填時(shí)，樁板墻內(nèi)側(cè)50 cm內(nèi)，采用卵石、礫石等透水性材料進(jìn)行分層填筑，每層回填厚度≤30 cm，每隔4 m高度，設(shè)置一層雙向土工格柵，雙向土工格柵可以起到很好的限制位移的作用，當(dāng)土工格柵內(nèi)的卵石、礫石發(fā)生位移時(shí)，對(duì)土工格柵產(chǎn)生張拉作用，限制了卵石、礫石的位移，增強(qiáng)了回填材料的整體性和連接性，此外墻厚回填材料宜選用卵石、礫石等滲透性強(qiáng)的材料，避免在日后的使用中由于水不能及時(shí)排出而損壞擋土板。

2.3 錨索施工

為了確定本次施工錨桿的傾角，采用FLAC對(duì)傾角為7°～15°的錨桿進(jìn)行研究，如圖5所示，邊坡水平位移隨著錨固角度增加逐漸減少，這主要是由于錨桿嵌入角度越大，對(duì)邊坡的拖拽作用越強(qiáng)，對(duì)邊坡的支護(hù)作用就越明顯。當(dāng)錨固角度為15°時(shí)，邊坡最大水平位移小于2 cm，對(duì)邊坡位移的限制作用最強(qiáng)，因此本次錨索施工的嵌固角度為15°。

圖5 錨桿傾角對(duì)邊坡位移的影響

為了確定錨索施工的錨固長度，采用FLAC對(duì)錨固角度為15°，錨固長度不同的工況進(jìn)行研究，如圖6所示，隨著錨固長度的增大，邊坡水平位移在逐漸減少，邊坡水平位移減少，隨著錨固長度增加速率逐漸降低，存在一個(gè)臨界錨固長度，當(dāng)錨固長度小于臨界錨固長度時(shí)，錨固段與巖壁的摩阻力不足以提供足夠的拉力對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，因此邊坡水平位移隨著錨固長度減少迅速增加，當(dāng)錨固長度大于臨界錨固長度時(shí)，錨固段與巖壁的摩阻力足以提供支護(hù)邊坡所需要的拉力，因此邊坡最大水平位移隨著錨固長度的增加而減少。當(dāng)錨固長度超過8 m時(shí)，再增加錨固長度不能有效限制邊坡位移，因此在錨索安裝過程中，錨索的嵌固長度為8 m。

圖6 錨固長度對(duì)邊坡位移的影響

達(dá)到鉆孔設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，必須在停止進(jìn)尺的情況下，穩(wěn)鉆1 min～2 min，由于巖體內(nèi)部具有較高的原始應(yīng)力，當(dāng)鉆孔后，孔內(nèi)壁巖體的支撐消失，由于鉆孔周圍應(yīng)力降低，因此巖體沿著垂直于等應(yīng)力面的方向產(chǎn)生變形，會(huì)重新擠壓鉆孔，使鉆孔的直徑減少，甚至?xí)广@孔發(fā)生彎曲變形，因此在鉆至設(shè)計(jì)深度后，穩(wěn)鉆1min～2 min，將入侵至鉆孔的巖體及時(shí)削除，并維持鉆孔為圓柱形。

施加預(yù)應(yīng)力對(duì)抗滑樁進(jìn)行牽拉，當(dāng)預(yù)應(yīng)力過大時(shí)，張拉鋼筋會(huì)快速產(chǎn)生應(yīng)力松弛，因此錨索采用高強(qiáng)度低松馳的預(yù)應(yīng)力鋼絞線[6]。為了研究張拉應(yīng)力對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，對(duì)錨固角度為15°，嵌固長度為8 m的預(yù)應(yīng)力錨索采用FLAC進(jìn)行建模研究，由圖7可知，在施加預(yù)應(yīng)力后，邊坡的穩(wěn)定系數(shù)都大于1.3，因此采用錨索-抗滑樁可以對(duì)邊坡進(jìn)行有效支護(hù)，當(dāng)張拉應(yīng)力從900 MPa增加至930 MPa時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)顯著增大，當(dāng)張拉應(yīng)力大于930 MPa時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨張拉應(yīng)力的增加速率變緩，因此錨索施加的張拉應(yīng)力確定為930 MPa。

圖7 邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨張拉應(yīng)力的變化

3 結(jié)論

該文以某地繞山路樁板墻施工為背景，從樁基施工、抗滑樁和擋土板施工，錨索施工，系統(tǒng)研究了繞山路樁板墻的施工技術(shù)，主要得到了以下結(jié)論：1）采用在抗滑樁頂部安裝錨索的方式，可以有效減弱高陡邊坡對(duì)抗滑樁的作用力，在不增加抗滑樁截面積或增加鋼筋用量的情況下，可以對(duì)高陡邊坡進(jìn)行有效支護(hù)。2）為避免造成土渣四濺和樁底不平的現(xiàn)象，混凝土灌注時(shí)導(dǎo)管埋入混凝土不小于2 m深，且在抗滑樁澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后再繼續(xù)加灌混凝土50 cm以上，以便出現(xiàn)粉煤灰上浮后將瑕疵段清除。3）在進(jìn)行墻后回填時(shí)，樁板墻內(nèi)側(cè)50 cm內(nèi)，采用卵石、礫石等透水性材料進(jìn)行分層填筑，每層回填厚度不得大于30 cm，每隔4 m高度，設(shè)置一層雙向土工格柵。