抗滑樁在高速公路路基滑坡治理工程中的應用

任正國

（遵義智科公路工程技術咨詢有限公司，貴州遵義 563000）

1 高速公路路基滑坡成因與特征

1.1 高速公路路基滑坡成因研究

1.1.1 山坡傾斜面與土壤巖石傾斜面同時存在時，地表水滲入巖石層中，構(gòu)成隔水帶，成為地下水沿巖石層的活動狀態(tài)，導致巖石層表面覆蓋物順傾方向遷移并形成滑坡。

1.1.2 部分純土壤地段，由于降水過多，地表水入滲，導致地下水活動頻繁，使土壤的含水量顯著增加，達飽和狀態(tài)。土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，導致土壤摩阻力和黏結(jié)力顯著降低。受土壤自重力，沿活動面發(fā)生運動而形成滑坡。

1.1.3 高速公路邊坡出現(xiàn)水渠或農(nóng)田等滲水區(qū)域，土壤受大量水的浸潤而軟化，自身強度下降、自重加重形成滑坡。

1.1.4 排水措施設置不恰當。在某些滲水性比較大的土中，邊坡沒有設截水溝，或在截水溝的布置上不增加防滲襯砌，造成了地表水向截水溝匯聚的過程中，仍滲入土壤內(nèi)部形成滑坡[1]。

1.2 高速公路抗滑樁計算參數(shù)

對于深層滑動面，中前部滑帶物質(zhì)為全、強風化炭質(zhì)泥巖，且均位于地下水位以下，故可認為滑帶參數(shù)一致；后緣物質(zhì)組成為塊石土，其參數(shù)較中前部滑帶參數(shù)高。按最不利工況即暴雨工況對滑坡進行分析計算，結(jié)合工程經(jīng)驗，綜合確定滑坡前緣及滑坡后緣計算參數(shù)如下：

滑體（暴雨）：γsat=21.0kN/m3；

潛在滑坡區(qū)飽和塊石土：C=6.0kPa，φ=26.0°；

主滑段滑面參數(shù)（飽和塊石土）：C=4.5kPa，φ=12.8°；

潛在滑坡區(qū)天然塊石土參數(shù)：C=6.0kPa，φ=30.0°；

抗滑段滑面參數(shù)（飽和炭質(zhì)泥巖）：C=15.0kPa，φ=9.5°；

滑體（天然）：γsat=20.0kN/m3；

主滑段滑面參數(shù)（天然塊石土）：C=4.5kPa，φ=14.0°；

抗滑段滑面參數(shù)（天然炭質(zhì)泥巖）：C=15.0kPa，φ=11.0°。

1.3 高速公路路基滑坡主要表現(xiàn)

根據(jù)綜合地質(zhì)分析，該滑坡形成原因如下：

1.3.1 地形地貌

由于單斜坡坡腳，坡體上部較陡，中下部較緩，坡度為12°～25°，該斜坡地表兩側(cè)發(fā)育有季節(jié)性沖溝，斜坡前部為半挖半填路基及填平服務區(qū)廣場，持續(xù)的強降雨使得區(qū)域內(nèi)地下水位線升高，導致坡體內(nèi)巖土體長期處于高含水狀態(tài)，產(chǎn)生動水壓力。

1.3.2 地層巖性

由于堆積碎塊石土坡體坡腳，碎塊石成分主要為灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r，該碎塊石土均勻性差，為軟硬相間巖土層，以碎（塊）石為骨架，內(nèi)充填少量黏性土，其中黏粒含量較低，而碎（塊）石含量高達70%～75%，且總體呈現(xiàn)稍密狀，無分選、局部架空，其透水性強，導致坡體上部匯水極易下滲至坡體內(nèi)部，巖土體長期受水浸泡。且下伏基巖為遇水易軟化的志留系下統(tǒng)龍馬溪組（S1l）炭質(zhì)泥巖，同時為隔水層，下滲雨水滯留于隔水層附近，長期浸泡軟化形成滑帶[2]。

1.3.3 暴雨作用

持續(xù)強降雨，導致大量地表水下滲至服務區(qū)的邊坡內(nèi)部，增大坡體重度的同時，地下水位線伴隨著降雨量的增大而上升，加大了透水層浮脫力。長此以往，地下水的滲流排泄攜帶走坡體巖土體內(nèi)部分黏粒成分，使得坡體的整體性及密實性變差，同時在滑體與基巖接觸面上形成滯水帶，導致巖土體、潛在滑移面軟化，綜合誘發(fā)坡體滑移（見表1）。

2 抗滑樁施工工藝

2.1 抗滑樁具體的施工工序

在抗滑樁的施工過程中，具體的施工工序：施工準備—放樁位置確定—樁孔挖掘—處理地下水—護壁施工—鋼筋籠制作和安裝—混凝土澆筑—混凝土養(yǎng)護。

2.2 施工準備階段

2.2.1 保證施工內(nèi)容符合三通一平的標準，使施工現(xiàn)場道路、電力以及水源處于暢通狀態(tài)，將測設樁位與測量控制網(wǎng)設置在合理區(qū)域內(nèi)。將孔做成鋼筋混凝土鎖口，鎖口必須比原來的地面高20cm，避免落石頭和地表水倒流入已挖樁孔。在孔口處搭設防護棚，在孔的四周設置防護欄并開挖排水溝。

2.2.2 依據(jù)施工場地的具體條件，有序地布置廢棄的土壤堆放場地、鋼筋加工廠以及物料的堆放場地等?；炷涟韬驼九c抗滑樁之間的距離僅有50m 左右，所以，可以忽視混凝土拌和場地的影響因素。采用罐車將混凝土運送到施工現(xiàn)場，用混凝土泵直接將混凝土輸送至樁孔。

2.2.3 技術人員需要加強施工交底工作，將圖紙、安全情況、施工技術等交予現(xiàn)場施工人員。

2.2.4 施工材料進場后，如鋼材、水泥、砂石等，需要具備質(zhì)保書、檢測報告以及質(zhì)量檢驗合格證等。

2.2.5 應具備鋼筋焊接的試驗報告，以及混凝土配合比報告等。

2.3 測量定位和放樁樣

2.3.1 測量定位

施工人員一定要按圖施工。在項目啟動之前，按批準的控制點對各樁平面位置進行測放，同時做好各樁位控制樁，樁位放樣容許偏差為10mm。在樁位測量結(jié)束時，先挖截水溝。經(jīng)過監(jiān)理、復核、驗收，履行相關程序，才能挖掘。

2.3.2 標定中點

在挖孔之前，放樁位置的中心點以軸線為中心朝向樁周圍，得出樁位中心控制點，等第1 節(jié)護壁澆筑完畢，將護樁與護壁校準。后期，每次掘進的節(jié)段均采用垂球吊，保證樁位垂直度的偏差，將樁徑置于規(guī)范要求的偏差之內(nèi)并進行記錄。

3 開挖孔樁

3.1 開挖方案

在樁孔的挖掘過程中，需要采取的施工方案包括人工開挖與控制爆破。碎石土是一種強度較小的地質(zhì)層，需要通過人工進行挖掘；針對較大的孤石或者巖層，需要通過控制爆破的方式挖掘，在實際的爆破過程中，可以選擇小藥量爆破或者多炮眼式松動爆破等方式。

3.2 施工機具

通常情況下，施工機具包括輸風管、專用絞車，鼓風機以及潛水泵等，同時還要準備相關的照明設備。

3.3 施工方法和注意事項

3.3.1 土方開挖

土石方開挖采用分段開挖，分段長度為1.0m，對于易坍塌地段，分段的長度可以根據(jù)情況減小。樁孔的挖掘為人工掏挖和孔內(nèi)土塊石用特制的絞車、提升到孔口，倒扣于距樁孔3m 外的規(guī)定位置，并且定期向棄土場轉(zhuǎn)運，在孔口處安裝活動蓋板，確?？變?nèi)挖孔人員的安全操作。在運行過程中，裝土提桶被舉升到活動蓋板之上后，閉合活動蓋板，把土倒掉，把提桶吊穩(wěn)，才能開啟蓋板將提桶下放。

3.3.2 石方開挖

巖石開挖采取松動爆破法，具體特點為淺孔、密眼以及小藥量等。采用空壓機帶風鎬鉆孔，孔徑一般以40mm 為宜，鉆孔的排列方式為梅花形。具體參數(shù)包括：掏心孔處于中心位置、孔距0.5m、孔深1.2m 以及深度1.5m。

3.3.3 護壁施工

通過機械集中拌和產(chǎn)出護壁混凝土，并采取人工的方式將其輸送至孔口，然后利用絞車將其吊運到施工面進行澆筑?；炷撂涠纫话憧刂圃?～10cm范圍。將原地下第1 節(jié)灌注進行鎖口，同時隨著開挖深度增加1m，則將C15 鋼筋混凝土灌注至護壁1 節(jié)，向下開展施工，并以此為循環(huán)。

3.3.4 孔內(nèi)照明

在夜間施工過程中，為了保證用電通暢，需要在施工場地周圍搭設照明設備。孔內(nèi)照明的安全電壓是36V，同時加強對孔內(nèi)照明燈泡的保護，一般利用特制的防水燈罩進行保護，防止在撞擊的過程中出現(xiàn)斷裂。需要注意的是，在爆破過程中，將所有照明設施移除。

3.3.5 孔內(nèi)通風

如果樁孔的開挖深度較大，需要利用鼓風機送風的方式進行通風。在每次下孔前，使用鼓風機將空氣送入孔內(nèi)至少15s。為了確保空氣清新，爆破結(jié)束后，須送風待孔內(nèi)煙塵排干凈后，才能進行下孔操作。

3.3.6 孔內(nèi)排水

當孔洞中出現(xiàn)滲水時，要及時清除孔內(nèi)積水，避免樁孔被長時間浸泡垮塌。水量少的情況下，可以直接提取孔中滲水；水量大的情況下，可以采取井點降水或者集中泵排的方式[3]。

4 抗滑樁施工中常見問題的處理

4.1 地下水

在抗滑樁施工中，地下水最為普遍。樁孔開挖后，含水層的水分平衡被打破，使四周靜止水流入樁孔，因而影響人工挖孔樁正常施工。如遇動態(tài)水壓土層施工，不但掘進難度大，連護壁混凝土也易被水壓沖刷穿透，出現(xiàn)塌孔等意外情況。若遇細砂、粉砂土層，在壓力水作用下，非常容易出現(xiàn)流砂、井漏等問題。

4.1.1 地下水量不大時

可以選擇潛水泵泵入水中，邊泵邊挖。待成孔時，及時澆筑對應段的混凝土護壁后，再進行后續(xù)段施工。

4.1.2 地下水量較大時

當標段樁孔的涌水量較大時，采取施工孔自身水泵抽水，不利于掘進施工的開展。因此，需要采取四周樁孔一次性抽水的方式，減少開挖孔涌的整體水量，并采取交替循環(huán)施工方式，施工效果良好。

4.2 流砂

在粉砂層地質(zhì)條件下，細砂挖掘通常采取人工挖掘的方式，而在地下水的影響下，增加了形成流砂的風險。嚴重時，會發(fā)生井漏，進而造成安全事故，降低整體的施工質(zhì)量。所以，在實際的施工過程中，需要采取切實有效的挖掘措施，進而提高施工的安全性。

4.2.1 流砂情況較輕

有效途徑就是縮小該階段的開挖深度，將正常約1m 段減至0.3～0.5m，保證護壁混凝土灌注的合理性。如果孔壁坍塌時，可能出現(xiàn)泥砂無法成樁的現(xiàn)象，此時，可以采用紡織袋裝土的方式進行逐一堆堵，進而保證內(nèi)壁尺寸達到設計要求。

4.2.2 流砂情況嚴重

在流砂比較嚴重的情況下，一般會采取下鋼套筒的方式，鋼套筒與護壁所用鋼模板的效果一樣，根據(jù)樁孔結(jié)構(gòu)的尺寸進行分類，可以將其分為4～6 個拼裝部分，再配以合適的肋條，彼此之間采取螺栓相連的方式。挖掘深度在0.5mm 即可，可分片裝套筒，孔底的深度需要大于0.2mm，且插入混凝土護壁外側(cè)面要大于0.5mm。待安裝結(jié)束后，開始澆筑護壁混凝土。如果放入套筒后，出現(xiàn)流砂上涌現(xiàn)象，可以在開挖完成后，馬上用混凝土將孔底封閉起來。當混凝土冷凝時，清鑿孔心位置的混凝土，形成樁孔。此外，也可以在混凝土護壁最下部進行鉆孔灌漿操作。在鉆孔過程中，確保孔位向下層護壁外側(cè)傾斜，并將水泥漿壓力澆筑，固定下部土壤結(jié)構(gòu)，提高四周與底部砂層的不透水性，解決流砂問題。

4.3 灌注樁身混凝土

混凝土灌注至樁頂部位時，應采取措施，保持導管內(nèi)的混凝土壓力，避免樁頂泥漿密度過大，產(chǎn)生泥團或樁頂混凝土不密實、松散等現(xiàn)象；在灌注將近結(jié)束時，應核對混凝土的灌入數(shù)量，確定所測混凝土的灌注高度是否正確。灌注樁樁頂高程應比設計高程高出不小于0.5m，當存在地質(zhì)條件較差、孔內(nèi)泥漿密度過大、樁徑較大等情況時，應適當提高超灌的高度；超灌的多余部分在承臺施工前或接樁前應鑿除，鑿除后的樁頭應密實、無松散層，混凝土應達到設計規(guī)定的強度等級。

4.3.1 孔底積水

在澆筑樁身混凝土的過程中，設計強度要處于規(guī)范標準之內(nèi)，且保證混凝土密實、均勻，進而防止孔內(nèi)積水對混凝土配合比以及密實性造成消極影響。在澆筑前，需要將孔內(nèi)的積水抽出，抽水所用的潛水泵需要安裝逆流閥，旨在提泵時不會使抽水管中的剩余水流重新進入樁孔。若孔中的水抽不干，建議在水泵之后在孔底鋪入一些干拌混凝土混合料，也可以使用干水泥，然后再澆筑混凝土。

4.3.2 孔壁滲水

針對孔壁滲水現(xiàn)象，在實際的施工過程中要加以重視。由于樁身混凝土的澆筑周期較長，一旦出現(xiàn)過多的滲水，可能對混凝土質(zhì)量造成消極影響，導致樁身混凝土的整體強度降低。因此，可以采用防水材料封閉滲漏部位，而后再進行樁身混凝土澆筑施工。

5 結(jié)語

高速公路路基滑坡問題長期困擾著高速公路的正常營運。應結(jié)合滑坡路段的實際情況，查明滑坡發(fā)生的真實原因，然后因地制宜地加以整治，為了能夠有效地避免高速公路路基滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)，應用抗滑樁技術，安全控制后，在施工中取得了理想的效果，質(zhì)量和安全均得到有效管控，確保項目順利實施。