基于H型抗滑樁在市政道路中的研究及應用分析

顧小輝

林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司 重慶 401120

在城市化快速發(fā)展的今天，市政道路建設和維護變得愈發(fā)重要，其不僅是城市基礎(chǔ)設施的重要組成部分，還直接關(guān)系到市民的出行安全和舒適度。然而，在面對日益頻繁的降雨、氣候變化、交通負荷增加等挑戰(zhàn)時，道路滑坡問題日益引起廣泛關(guān)注，道路滑坡不僅對交通系統(tǒng)造成嚴重破壞，還可能導致重大安全隱患，損害市政道路的可持續(xù)性。為了解決市政道路滑坡問題，需要尋求創(chuàng)新的工程解決方案，在這一背景下H型抗滑樁技術(shù)引起了廣泛的興趣和研究，H型抗滑樁作為一種新型的基礎(chǔ)設施工程技術(shù)，具有出色的抗滑性能和工程可行性。

1 H型抗滑樁在市政道路中的應用范圍

H型抗滑樁作為一種創(chuàng)新的基礎(chǔ)設施工程技術(shù)，已經(jīng)在市政道路領(lǐng)域得到廣泛的應用。其應用范圍涵蓋了多個關(guān)鍵領(lǐng)域，以提高市政道路的穩(wěn)定性、安全性和可持續(xù)性。第一，H型抗滑樁可用于提高市政道路的抗滑穩(wěn)定性。它們通過加強路基和邊坡結(jié)構(gòu)，有效減少土壤侵蝕和滑坡風險，對于陡坡道路、山區(qū)道路以及容易發(fā)生土壤侵蝕和滑坡的地區(qū)尤為重要。第二，在城市化過程中，道路建設往往伴隨著土壤的大面積開挖和改動。H型抗滑樁可以減輕這一過程對土壤的不良影響，有助于維護土壤質(zhì)量和生態(tài)平衡，還有助于減少泥石流和土壤侵蝕對周邊環(huán)境的損害。第三，H型抗滑樁可用于加固路基，減少道路表面塌陷和坑洼，從而提高道路的平穩(wěn)性和駕駛安全性，對于城市交通的高效運行和市民的出行安全至關(guān)重要。第四，通過有效地減少道路滑坡和路基沉陷等問題，H型抗滑樁有助于延長市政道路的壽命，減少維護成本，對于城市政府和相關(guān)部門的預算規(guī)劃和資源管理具有積極的影響[1]。

圖1 抗滑樁推力分布示意圖

2 市政道路中H型抗滑樁的選擇與設計

樁的選擇與設計是H型抗滑樁在市政道路工程中的基礎(chǔ)，需要仔細考慮多個因素，包括材料、尺寸、間距、土壤條件、坡度、雨水排水系統(tǒng)和地震風險，合理的設計可以確保H型抗滑樁能夠有效地提高市政道路的穩(wěn)定性和安全性，同時減少維護成本。第一，H型抗滑樁的材料可以包括鋼、混凝土和木材。選擇材料時需要考慮抗腐蝕性、強度、耐用性和成本等因素。例如，在潮濕或腐蝕性環(huán)境下，不銹鋼或熱浸鍍鋅鋼可能是更好的選擇，而在干燥地區(qū)木材可能是合適的選項。第二，樁的尺寸和長度應根據(jù)工程的具體要求和地質(zhì)條件進行設計。樁的直徑和壁厚應足夠強大，以承受預期的荷載，同時要考慮土壤的強度和樁的錨固深度。樁的長度通常應深入到堅實的地層，以確保穩(wěn)定性，地質(zhì)勘察是設計過程中的關(guān)鍵步驟，以確定適當?shù)臉兜拈L度和直徑[2]。第三，樁之間的間距應根據(jù)工程要求和地質(zhì)條件來確定。這可以根據(jù)荷載傳遞、土壤類型和滑坡風險來優(yōu)化設計。較窄的樁間距可以提供更大的支持，但可能需要更多的樁。較寬的樁間距可以減少成本，但可能犧牲一些支持能力。設計師必須在這兩者之間進行權(quán)衡，以實現(xiàn)最佳性能。第四，土壤類型和坡度是決定樁類型和設計參數(shù)的重要因素。不同類型的土壤對樁的要求不同。在坡度較陡的地方，可能需要更強大的樁以應對較大的滑坡風險。第五，雨水排水系統(tǒng)對道路穩(wěn)定性和樁的性能至關(guān)重要。設計時必須考慮排水系統(tǒng)的布置，以避免水分積聚和土壤侵蝕。水分對土壤的滲透性和穩(wěn)定性有重要影響，因此排水系統(tǒng)的合理設計對于道路的長期穩(wěn)定至關(guān)重要[3]。

3 市政道路中H型抗滑樁的應用技術(shù)性要點

3.1 施工過程技術(shù)

H型抗滑樁的施工是確保道路工程穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，在施工中必須確保H型抗滑樁的垂直性和水平性，因為樁的不垂直或不水平可能會導致結(jié)構(gòu)弱點，影響其承載能力，建議使用專業(yè)的測量儀器和施工工具，如水平儀和垂直儀，來監(jiān)測和調(diào)整樁的位置，確保它們符合設計要求。其次，H型抗滑樁的有效性取決于樁與周圍土壤的緊密結(jié)合，通常需要采用適當?shù)墓酀{方法，如鉆孔灌漿和擠壓灌漿，將樁與土壤牢固地連接起來，灌漿材料的選擇和施工工藝是至關(guān)重要的，以確保達到所需的緊密結(jié)合程度。第三，選擇適當?shù)氖┕し椒ㄊ顷P(guān)鍵，具體的施工方法可能因樁的類型、土壤條件和工程要求而異。例如，使用擠壓灌漿方法時，樁通常會先被預先安裝到預定深度，然后通過高壓注入灌漿材料來填充空隙，實現(xiàn)樁與土壤的牢固連接；而鉆孔灌漿方法則需要在樁孔周圍挖掘坑槽，然后將樁置于其中，最后注入灌漿材料。不同方法的選擇取決于實際情況和施工要求。第四， 施工過程中需要進行嚴格的質(zhì)量控制，以確保樁的質(zhì)量和穩(wěn)定性，包括監(jiān)測樁的位置、深度和傾斜度，檢查灌漿材料的質(zhì)量以及驗證樁的負荷承受能力。第五，施工現(xiàn)場必須遵循安全標準和程序，以確保工人和施工設備的安全。這包括使用適當?shù)膫€人防護裝備，確保施工現(xiàn)場的通風和照明，以及對施工設備和機械的定期維護[4]。

3.2 荷載傳遞與承載力

圖2 抗滑樁的受荷段樁身內(nèi)力示意圖

荷載傳遞與承載力是H型抗滑樁在市政道路工程中的重要方面，關(guān)乎道路的穩(wěn)定性和安全性。首先，H型抗滑樁的主要任務之一是將荷載從道路結(jié)構(gòu)有效地傳遞到堅實的地層，通常是通過樁的抗壓和抗剪強度來實現(xiàn)的，樁通過其底部的承載部分將荷載傳遞給地下土壤，從而分散了荷載，荷載從道路結(jié)構(gòu)傳遞到樁的過程通常涉及橋梁或其他支撐結(jié)構(gòu)的底部。其次，在設計過程中必須進行承載力分析，以確定H型抗滑樁的尺寸和數(shù)量，以滿足預期的荷載，通常涉及到考慮樁的抗壓和抗剪承載能力，以及所用地基土壤的承載能力，承載力分析是基礎(chǔ)工程原理的一部分，通過它來確定樁的尺寸和深度，以確保其能夠承受預期的荷載而不發(fā)生沉陷或變形。第三，樁的設計和布置應旨在減輕應力集中，并將荷載均勻地傳遞到周圍土壤中，可通過選擇適當?shù)臉兜臄?shù)量、間距和深度來實現(xiàn)，合適的樁的布置可以有效地分散荷載，防止土壤的應力集中在一個小區(qū)域內(nèi)，從而減少滑坡和地基沉陷的風險。第四，在荷載傳遞和承載力方面，地基土壤的強度和特性起著關(guān)鍵作用，地基土壤必須足夠堅實，以確保它們能夠支撐傳遞到地下的荷載。此外，為了驗證設計的準確性，通常需要進行負荷測試，包括靜力荷載測試和動力荷載測試，以評估樁的實際承載能力，測試的結(jié)果可以用來驗證設計的合理性，并在需要時進行調(diào)整[5]。

3.3 防腐保護手段

在潮濕或腐蝕性環(huán)境中，H型抗滑樁的耐腐蝕性是至關(guān)重要的，因為腐蝕會降低樁的強度和穩(wěn)定性，縮短其使用壽命。在選擇防腐措施時，需要綜合考慮環(huán)境條件、材料成本、維護成本以及工程要求，不同的環(huán)境和應用需要不同的防腐方法。首先，熱浸鍍鋅是一種常用的防腐方法，適用于鋼制H型抗滑樁，過程中樁被浸入熔化的鋅中，形成一層堅固的鋅涂層。這個涂層能夠有效地抵御大部分大氣中的腐蝕，包括潮濕環(huán)境和鹽水，熱浸鍍鋅的優(yōu)點在于它的耐久性和可維護性，能夠延長樁的使用壽命。其次，對于鋼樁，噴涂防腐漆也是一種有效的防腐措施，防腐漆可以形成一層保護性涂層，阻止空氣和水分接觸到樁表面，選擇適當?shù)姆栏岵⒋_保正確的噴涂方法是關(guān)鍵，以確保涂層均勻、耐久。第三，對于極端腐蝕性環(huán)境，考慮使用不銹鋼H型抗滑樁是一個選擇，不銹鋼具有出色的耐腐蝕性，特別適用于海水、化學物質(zhì)和酸性環(huán)境，雖然不銹鋼成本較高，但它的長壽命和耐腐蝕性能可以節(jié)省維護和更換成本。第四，電鍍鍍鋅是另一種防腐方法，可用于小直徑的H型抗滑樁或要求高精度的應用，過程中樁表面被鍍上一層薄薄的鋅涂層，提供有效的防腐保護。此外，無論采用哪種防腐措施，定期的監(jiān)測和維護都是至關(guān)重要的。樁的涂層可能會隨時間而受損，需要定期檢查并進行維護或修復。這有助于延長樁的使用壽命，并減少維修成本。

3.4 監(jiān)測與維護

監(jiān)測和維護是確保H型抗滑樁在市政道路工程中持續(xù)有效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過及時的監(jiān)測和維護，可以延長樁的使用壽命，提高道路的穩(wěn)定性和安全性，同時減少維修和替換的成本。首先，定期監(jiān)測是確保H型抗滑樁繼續(xù)正常運行的重要手段，監(jiān)測應包括樁的位置、垂直性、水平性以及任何可見的損壞或腐蝕跡象，可以采用目視檢查、地基位移監(jiān)測儀器、傳感器和其他專業(yè)設備，以確保樁的狀態(tài)良好。其次，定期監(jiān)測應重點關(guān)注損壞或變形的跡象，包括任何樁身上的裂紋、腐蝕、彎曲或位移，如果發(fā)現(xiàn)樁有問題，必須立即采取行動，以防止問題進一步惡化。第三，如果監(jiān)測表明H型抗滑樁存在損壞或變形，必須及時采取維修或替換措施，包括修補腐蝕區(qū)域、加強支撐結(jié)構(gòu)或更換損壞的部分，在某些情況下則需要替換整個樁[6]。第四，潮濕環(huán)境和腐蝕因素可能對H型抗滑樁產(chǎn)生負面影響，因此在監(jiān)測過程中，需要特別注意這些環(huán)境因素對樁的影響，維護措施應根據(jù)具體的環(huán)境情況進行調(diào)整。第五，建立維護計劃是確保H型抗滑樁長期有效運行的關(guān)鍵，計劃應包括監(jiān)測的頻率、檢查項目和維護程序，此計劃還應納入樁的歷史數(shù)據(jù)，以追蹤樁的性能和狀況。此外，還要確保維護團隊具備必要的培訓和資質(zhì)，以執(zhí)行維護工作，維護人員應了解如何識別問題、采取適當?shù)木S護措施和執(zhí)行修復工作，以確保樁的安全和可持續(xù)性。

圖3 基于BOTDA的光纖監(jiān)測示意圖

3.5 整體集成化設計

H型抗滑樁應與整體道路設計和排水系統(tǒng)集成，可確保樁的布置不會干擾排水系統(tǒng)，同時提高道路在不同氣候條件下的性能。集成設計是一種綜合性的方法，能夠在市政道路工程中充分發(fā)揮H型抗滑樁的效益，有助于確保道路在各種環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定和安全，同時最大程度地減少環(huán)境影響，建議將綜合方法將道路工程與環(huán)境、土壤和氣候等多個因素整合在一起，以提供持久和可持續(xù)的解決方案。首先，雨水排水系統(tǒng)是市政道路設計的重要組成部分，它們有助于減少水分對道路和地基的不良影響，在H型抗滑樁的應用中必須確保樁的布置不會干擾排水系統(tǒng)的正常運行，包括排水溝、雨水管道和水槽的合理位置，以確保水分能夠有效地排出，而不會引起土壤侵蝕或地基沉陷。其次，H型抗滑樁的布置應與整體道路設計相協(xié)調(diào)，樁的位置、數(shù)量和間距應根據(jù)道路的地理條件、坡度和土壤類型進行規(guī)劃，合理的樁布置可以減輕滑坡風險，增加道路的穩(wěn)定性。第三，H型抗滑樁應與道路結(jié)構(gòu)的其他部分協(xié)調(diào)一致，包括路基、路面和其他支撐結(jié)構(gòu)，可通過有效的設計和施工來實現(xiàn)，確保樁與其他組件之間的良好連接和協(xié)同工作。第四，道路工程需要考慮不同氣候條件下的性能，設計和布置應考慮到道路可能面臨的不同氣象條件，如暴雨、雪暴和地震等，有助于確保道路在各種情況下都能保持穩(wěn)定性和安全性。第五，在集成設計中還需要考慮土壤保護和生態(tài)恢復措施，H型抗滑樁的施工和使用可能對周邊土壤和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此需要采取措施來減少不良影響并恢復生態(tài)平衡[7]。最后，集成設計需要不同領(lǐng)域的專業(yè)人員之間的緊密協(xié)作，包括工程師、地質(zhì)學家、水資源專家和生態(tài)學家等，盡量一起工作，以確保道路工程在多個方面都能取得成功。

4 結(jié)語

綜上所述， H型抗滑樁在市政道路工程中是一項重要的工程技術(shù)，它在提高道路穩(wěn)定性、安全性和可持續(xù)性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過正確的選擇、設計、施工、防腐措施、監(jiān)測與維護以及集成設計，H型抗滑樁可以在各種環(huán)境條件下發(fā)揮其最大效益，然而這需要多個領(lǐng)域的專業(yè)人員之間的緊密協(xié)作和綜合設計方法，最終市政道路工程將因此獲得更長久、可持續(xù)和安全的解決方案，為社會提供更好的交通和基礎(chǔ)設施支持。