山區(qū)高速公路大橋邊坡抗滑樁加固措施分析

楊 立,趙才聰,王咸臨

（1. 昭通市大永高速公路投資開發(fā)有限公司,云南 昭通 657000; 2.山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250031）

0 引言

隨著高速公路建設(shè)向貧困山區(qū)延伸，橋梁建設(shè)通常成為工程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其是大橋邊坡加固工程，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，對于工程施工建設(shè)質(zhì)量和安全影響巨大。因此，如何高效施工和控制邊坡變形已成為山區(qū)高速公路建設(shè)亟須解決的問題。以前的研究已經(jīng)在山區(qū)高速公路大橋邊坡工程方面取得了一定的進(jìn)展。李銀兵[1]以重慶沿江高速公路互通項(xiàng)目為例，運(yùn)用理正巖土軟件和ABAQUS 有限元軟件對高填深挖路基邊坡進(jìn)行了計(jì)算和模擬，并提出了合理的加固措施和防護(hù)設(shè)計(jì)建議。曹集士等[2]以某市政路大橋穿過滑坡為例，計(jì)算滑坡體穩(wěn)定性，提出采用抗滑樁治理的方案。解瑞松等[3]以子－姚高速崖坬溝3 號大橋?yàn)檠芯勘尘埃瑢蛄簶痘翱够瑯兜臉俄斘灰萍皹秱?cè)土壓力進(jìn)行監(jiān)測，分析抗滑樁與橋梁樁基相對位置改變對橋梁樁基受力變形的影響。雷星[4]對滑坡物質(zhì)來源和成因等方面進(jìn)行綜合分析。羅玉虎等[5]對杭蘭線巫山－奉節(jié)段樅樹坪2 號大橋橋基邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，采用了埋置式抗滑樁的預(yù)加固措施。舒海明等[6]根據(jù)望安高速公路牛坪大橋橋位古滑坡體的地質(zhì)特點(diǎn)、危害程度及穩(wěn)定分析成果，提出采用全埋置式抗滑樁對滑坡體支擋的方案。這些研究為山區(qū)高速公路大橋邊坡工程提供了寶貴的理論支持和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。該文依托云南省大永高速公路盧家塆大橋5#~6#橋墩區(qū)邊坡工程為例，探討與分析了山區(qū)高速公路大橋邊坡抗滑樁加固措施。

1 工程概況

大關(guān)至永善高速公路盧家塆大橋5#~6#橋墩區(qū)邊坡位于昭通市永善縣黃華鎮(zhèn)黃華村盧家塆。由于施工過程中開挖了6#橋墩的工程平臺和施工便道坡腳，在降雨后，導(dǎo)致盧家塆大橋5#和6#橋墩的臨時邊坡后緣出現(xiàn)了嚴(yán)重變形問題，已經(jīng)對6#橋墩的前緣和5#橋墩的后緣造成了影響，使得這些橋墩無法滿足安全施工的條件。雨季來臨后，邊坡后緣和坡面的變形逐漸惡化，截至2019年12 月，邊坡后緣的滑塌錯臺高度已經(jīng)達(dá)到1.5 m，而邊坡的坡面也出現(xiàn)了明顯的隆起。根據(jù)邊坡地表變形裂縫的分析，可以確定該區(qū)域?qū)儆谌斯に⒎竭吰聟^(qū)，且在該區(qū)域發(fā)生了滑塌和變形現(xiàn)象?；鷧^(qū)后緣位于人工邊坡頂部，最高點(diǎn)高程677.3 m；前緣剪出口位于便道右側(cè)基巖頂，高程659.9~660.7 m，相對高差17 m，如圖1 所示。

圖1 5#~6#橋墩區(qū)邊坡工程

2 抗滑樁加固措施

抗滑樁的加固措施是一種有效的地基處理方法，可以提高地基的承載力和穩(wěn)定性，防止地基發(fā)生滑移和沉降?？够瑯兜募庸檀胧┬枰凑找?guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，以保證工程質(zhì)量和安全。該工程中抗滑樁采用矩形截面，截面尺寸2.5 m×3.5 m，樁身材料采用C30 鋼筋混凝土，樁中到中間距6 m，根據(jù)需要，樁長17 m 設(shè)置2 根、30 m 設(shè)置5 根，總共設(shè)置抗滑樁7 根?？够瑯侗硞?cè)縱向受力主筋采用直徑32 mm 的HRB400 螺紋鋼筋，縱向主筋被分為兩排進(jìn)行設(shè)置，每排主筋由兩根直徑為32 mm的鋼筋構(gòu)成的鋼筋束組成，束內(nèi)的鋼筋應(yīng)緊密貼合，沿著鋼筋的縱向每隔1~2 m 點(diǎn)焊以固定成束?？v向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不得小于70 mm，箍筋的混凝土保護(hù)層厚度不得小于40 m?？v向受力鋼筋的接頭采用焊接方式，在接頭位置的35 d 范圍內(nèi)，接頭處的受力鋼筋面積不得超過該截面鋼筋總面積的50%。箍筋采用直徑16 mm 的HRB400 螺紋鋼筋，間距15 cm。為加強(qiáng)抗滑樁工作的協(xié)調(diào)性，在抗滑樁樁頭增設(shè)3 孔6 束預(yù)應(yīng)力錨索，鎖定張拉力為400 kN?？够瑯哆M(jìn)口設(shè)置C20 鋼筋混凝土鎖口；由于樁井位于土質(zhì)和風(fēng)化破碎的巖層中，施工時需設(shè)置護(hù)壁，每節(jié)護(hù)壁長1 m，設(shè)置至樁底以上2 m?，F(xiàn)場開挖出滑動面后，樁長可根據(jù)受荷段和錨固段長度比例動態(tài)調(diào)整，進(jìn)入中鳳化基巖不低于6 m。設(shè)計(jì)樁頂位移不超過30 mm。樁基尺寸均為2 m×2.5 m 的矩形方樁，結(jié)合該段的地形地貌及地質(zhì)節(jié)理特征，樁基最大長度為25 m，最小長度為17 m，對于長度≥15 m 的樁基均歸納為“危險(xiǎn)性較大的工程”范疇進(jìn)行相關(guān)的安全控制施工，采取相應(yīng)安全管理技術(shù)措施來控制。

抗滑樁的加固措施包括以下步驟，以確保施工過程的學(xué)術(shù)性和順序性。首先，進(jìn)行場地平整，然后放線和確定樁位。接下來，實(shí)施施工鎖口工序，架設(shè)支架，安裝潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)和照明設(shè)備等必要設(shè)備，其中鎖口槽的深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求確定，一般不小于0.5 m。隨后，開始挖掘土層，每次挖約1.0 m 左右，期間清理樁孔周壁并檢查樁孔的直徑和垂直度。進(jìn)行護(hù)壁鋼筋的綁扎，支撐護(hù)壁模板，并進(jìn)行護(hù)壁混凝土的澆筑。拆除模板后，繼續(xù)挖掘和支模澆灌護(hù)壁混凝土。進(jìn)入巖層一定深度后，確定其是否能作為持力層，并對樁孔的直徑、深度、垂直度和持力層進(jìn)行全面驗(yàn)收。排除樁孔底部的積水后，吊裝鋼筋籠，放入串筒，并將樁身混凝土澆注至設(shè)計(jì)位置，繼續(xù)澆灌至高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。同時，制作不少于3 組的混凝土試塊，確保高出長度在鑿除浮漿后大于設(shè)計(jì)深入承臺的長度，尤其是在采用水下混凝土灌注時，高度應(yīng)在1.0 m以上?？够瑯妒┕すに嚵鞒倘鐖D2。

圖2 抗滑樁加固工藝

其中細(xì)節(jié)要求如下：

（1）樁孔以人工開挖為主，并按下列原則進(jìn)行：

①開挖前需平整孔口，孔口上部應(yīng)設(shè)置高出地面不低于300 mm 的護(hù)圈，并進(jìn)行地表截平、排水和防滲工作。在雨季施工時，應(yīng)增加圍堰的高度。

②開挖采用間隔方式，每次間隔一個孔。在特殊情況下，如塌孔、高地下水位或護(hù)壁變形等情況下，應(yīng)考慮間隔2~3 個孔施工，絕不允許全部開挖。

③施工應(yīng)按照由淺至深、由兩側(cè)向中間的順序進(jìn)行。

④在松散土層段，人工開挖為主，孔口需進(jìn)行鎖口處理，樁身需進(jìn)行護(hù)壁處理。在基巖或堅(jiān)硬巖石段，可以采用少量藥劑、多個炮眼的松動爆破方式，但每次爆破的剝離厚度不應(yīng)超過30 cm。在基本開挖形成后，再進(jìn)行人工刻鑿孔壁至設(shè)計(jì)尺寸。

⑤樁孔的直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，孔壁支護(hù)不得影響樁徑尺寸。在挖孔過程中，應(yīng)定期檢查孔的尺寸、平面位置和豎直度，如偏差超出規(guī)定范圍，應(yīng)立即進(jìn)行修正。

⑥根據(jù)地層的自穩(wěn)性、可能的施工進(jìn)度和模板高度，經(jīng)過計(jì)算確定一次最大的開挖深度。一般情況下，自穩(wěn)性較好的土壤、稍密以上的碎石土或基巖，最大深度為1.0~1.2 m；對于軟弱的土壤或松散易垮塌的碎石層，最大深度為0.5~0.6 m。對于垮塌風(fēng)險(xiǎn)高的區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行注漿處理。

第一，對于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。天然的和金融市場聯(lián)系密切。信用是市場經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，整個市場經(jīng)濟(jì)以金融活動核心。從目前的形勢分析，金融市場能夠提供資金支持和各方面的資源輔助，整個社會的發(fā)展和它的聯(lián)系越來越緊密。其在推動整個社會的發(fā)展作用一直很重大。對應(yīng)制度越完善的金融市場，在引導(dǎo)配置資源的時候，更加的有效，能夠提高效率。脫虛向?qū)?，讓資本服務(wù)于實(shí)體經(jīng)濟(jì)，自然的流向效益較高，效率較高的部門。對于平均到每個人的資本存量，提高這樣的資源，提升優(yōu)化配置的效率。

⑦在每次開挖段完成后，應(yīng)及時進(jìn)行巖性編錄，詳細(xì)核對滑動面情況，并進(jìn)行綜合分析。如果實(shí)際情況與設(shè)計(jì)存在較大出入，應(yīng)及時向建設(shè)單位和設(shè)計(jì)人員報(bào)告，以及時進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。當(dāng)挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)高程并經(jīng)確認(rèn)后，應(yīng)清除孔底的松散物、雜物和沉積泥土等。對于復(fù)雜的孔底地質(zhì)情況，應(yīng)進(jìn)一步探測孔底以下的地質(zhì)條件，并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?shí)際挖孔底高程應(yīng)與設(shè)計(jì)、勘察單位一同在現(xiàn)場確認(rèn)。

⑧廢棄物可使用卷揚(yáng)機(jī)吊起，吊斗應(yīng)裝有雙層防開保險(xiǎn)裝置。吊出后應(yīng)立即搬離，不得堆放在滑坡體上或孔口周圍的工作區(qū)域內(nèi)，以防發(fā)生次生災(zāi)害。

⑨人工開挖應(yīng)采取加強(qiáng)措施以確保工作人員的安全。在松散或富水地層中，應(yīng)格外警惕，以防止塌孔或涌水。

（2）在樁孔開挖過程中，應(yīng)及時排除孔內(nèi)積水。如果滑坡體富水性較差，可以使用坑內(nèi)直接排水；如果富水性好且水量較大，應(yīng)采用樁孔外管泵降排水方法。

（3）在樁孔開挖過程中，應(yīng)及時進(jìn)行鋼筋混凝土護(hù)壁。必須一邊挖一邊澆筑護(hù)壁，護(hù)壁的節(jié)段高度必須嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，絕不允許只挖不及時澆筑護(hù)壁的危險(xiǎn)作業(yè)。護(hù)壁的單次高度應(yīng)根據(jù)一次最大開挖深度確定，一般為1.0~1.5 m。護(hù)壁的厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，護(hù)壁外側(cè)與孔壁之間應(yīng)填實(shí)，不得有空洞，如有需要，應(yīng)采取措施進(jìn)行處理。護(hù)壁后的樁孔應(yīng)保持垂直和光滑。

（4）成孔和成樁后需要進(jìn)行檢驗(yàn)：

②孔徑、孔形、傾斜度和孔底沉淀厚度應(yīng)使用專用儀器進(jìn)行檢測，孔深可以使用專用測繩進(jìn)行測量。如果使用鉆桿測斜法來測量樁的傾斜度，測量應(yīng)從鉆孔平臺頂面起算至孔底。

（5）鋼筋籠的制作和安裝應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，遵循以下要求：

①鋼筋籠盡量在樁孔外部預(yù)制，然后在樁孔內(nèi)吊放豎向鋼筋并安裝。

②豎向鋼筋的接頭應(yīng)采用機(jī)械連接，并錯開接頭點(diǎn)。

③不得將豎向鋼筋的搭接點(diǎn)放置在土石分界或滑動面附近。

④當(dāng)樁孔內(nèi)滲水量較大時，應(yīng)采取強(qiáng)制排水和降低地下水位的措施。

（6）樁芯混凝土灌注需符合以下要求：

①待灌注的樁孔必須經(jīng)過合格檢查。

②準(zhǔn)備的材料必須滿足單樁連續(xù)灌注的要。

③當(dāng)孔底積水厚度小于100 mm 時，可以采用干法灌注；否則，必須采取措施進(jìn)行處理。

④在使用干法灌注時，混凝土應(yīng)通過串筒或?qū)Ч茏⑷霕犊?，串筒或?qū)Ч艿南驴谂c混凝土面的距離應(yīng)在1~3 m之間。

⑤樁身混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一般不留施工縫。如果必須留下施工縫，應(yīng)按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。

⑥在每連續(xù)灌注0.5~0.7 m 的樁身混凝土?xí)r，應(yīng)插入振動器進(jìn)行振搗，以確保密實(shí)度。

⑦對于露出地表的抗滑樁，應(yīng)及時覆蓋并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使用麻袋、草簾和澆水。養(yǎng)護(hù)期應(yīng)不少于7 d。

（7）抗滑樁是隱蔽工程，施工過程中需要記錄滑帶的位置、厚度以及各種施工和檢驗(yàn)信息。對于出現(xiàn)的故障和處理情況，應(yīng)記錄備案。

（8）灌注樁成孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行的《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊土建工程》（JTGF80/1）的規(guī)定。

（9）灌注樁的混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)須符合以下規(guī)定：

①樁身混凝土和后壓漿中的水泥漿應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的抗壓強(qiáng)度要求。每個樁的試驗(yàn)樣本取樣數(shù)量和混凝土、水泥漿的檢驗(yàn)要求應(yīng)符合現(xiàn)行的《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊土建工程》（JTG F80/1—2017）的規(guī)定。

②樁身完整性的檢驗(yàn)數(shù)量和方法應(yīng)符合設(shè)計(jì)或合同的規(guī)定。在進(jìn)行檢驗(yàn)時，應(yīng)選擇具有代表性的樁采用無破損方法進(jìn)行檢測，對于重要工程或關(guān)鍵部位的樁，應(yīng)逐個進(jìn)行檢測。如果設(shè)計(jì)規(guī)定或樁質(zhì)量有疑問，應(yīng)采用鉆取芯樣法進(jìn)行檢測，特別是需要檢驗(yàn)柱樁的樁底與地層結(jié)合情況時，芯樣應(yīng)取至樁底以下0.5 m。

③如果檢驗(yàn)結(jié)果顯示樁身質(zhì)量不符合要求，應(yīng)制定處理方案并報(bào)批準(zhǔn)。

4 結(jié)論

山區(qū)高速公路建設(shè)中橋梁施工是工程建設(shè)的重中之重，其橋墩不可避免地遇到邊坡工程，如何高效施工和變形控制，已成為困擾高邊坡施工的技術(shù)難題。為此，該文依托云南省大永高速公路盧家塆大橋5#~6#橋墩區(qū)邊坡工程為例，重點(diǎn)闡述了山區(qū)高速公路大橋邊坡抗滑樁加固工藝與流程和細(xì)節(jié)要求。這些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)措施可以為類似的山區(qū)高速公路大橋邊坡工程的設(shè)計(jì)和施工提供有力參考，有望提高工程的質(zhì)量和安全性。隨著山區(qū)高速公路建設(shè)的繼續(xù)推進(jìn)，類似的工程將繼續(xù)面臨挑戰(zhàn)，因此積累和分享經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要。