微型鋼管群樁及預應力錨索綜合加固已有滑坡

張衛民，毛宜賓

(1.金華職業技術學院，浙江 金華 321000;2.廣州鐵路集團公司，廣東 廣州 510600)

對已經產生滑坡的工程進行臨時加固處理或工程搶險是工程得以正常進展的前提，在制定合適的加固方案基礎上，采取的加固結構必須滿足安全可靠、可快速施工、適應性強、造價較低等特點。本文以工程實例介紹一種綜合加固方法:微型鋼管群樁和預應力錨索構成的復合邊坡支護。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某高速公路大橋位于云貴高原東部斜坡地帶，受侵蝕、剝蝕影響，地形條件復雜，地表植被茂密，屬中等切割的侵蝕、剝蝕中低山地貌。橋位跨越山間溝谷，所跨地段地形高程介于365～478 m，相對最大高差110 m。其中7#橋墩至9#橋墩之間的邊坡山體橫坡坡度較陡，基巖風化帶較厚，巖層產狀為順層。在施工8#橋墩挖孔樁過程中，由于連日強降雨，邊坡產生滑坡跡象，正在施工的8#墩4根挖孔樁護壁以下6.5 m左右出現不同程度的縱橫向位移。為保證正常開挖，必須對滑坡進行治理。

1.2 工程地質條件

橋墩所處斜坡附近有一小溪流經，流量約5 L/s，常年徑流。場區地下水主要以大氣降水補給，降雨經地表滲入風化帶基巖裂隙從高向低徑流，在低洼處的溝谷部位排泄。場地巖土構成自上而下分述如下。

1.2.1 覆蓋層

1)亞黏土(1-1層):黃色、褐色，呈軟～可塑狀，該層厚0～7.6 m，各墩位均有分布。

2)碎、塊石土(1-2層):主要為變形殘余砂巖，粒徑20～80 mm，含量60%以上，少量亞黏土，稍密、稍濕，厚0～11 m，零星分布。

3)卵石土(1-3層):灰黃色，主要為變余石英砂巖，粒徑40～80 mm，含量75%以上，其余為砂土，厚0～5 m，分布于溝谷內，為沖積物。

1.2.2 基巖

1)全風化層(2層):褐黃、紫紅色，薄～中厚層狀，節理裂隙極發育，巖土極破碎，風化強烈，已泥化，巖質極軟，鉆進快，厚1～26 m。

2)強風化層(3-1層):灰黃、褐黃及黃綠色，薄 ～中厚層狀，構造節理、風化裂隙發育，風化強烈，巖體破碎，厚2～27 m。鉆進極不穩定，易卡鉆、掉塊。

3)強風化層(3-2層):灰黃、黃綠色，節理及風化裂隙較發育，巖體較破碎，巖質軟。

4)微風化層(4層):灰綠色，水口岸坡上(除橋臺)及溝谷內節理裂隙發育，巖體破碎。

2 加固施工方案

2.1 微型鋼管樁及局部清方

由于已有滑坡跡象，多處出現裂縫，且處于發展中，原開挖中的樁孔產生傾斜變形，若繼續施工存在較大的安全隱患。因此，在8#墩靠山下一側3 m處布置微型鋼管群樁，樁縱橫向中心距離1 000 mm，呈梅花形布置。單樁鉆 φ150 mm的孔，孔內放置壁厚6 mm鋼管，在鋼管內放置10號工字鋼，然后進行注漿加固，樁長25～30 m，共68根(分4排)(圖1)。要求注漿鋼管嵌入強風化基巖8 m以上，這樣鋼管樁可以穿透滑動面，并有效錨固在下部穩定基巖上，起到穩定滑坡體的作用。注漿材料為52.5號普通硅酸鹽水泥純水泥漿，水灰比為1∶1，注漿壓力1.5～2.0 MPa。注漿完成后在靠8#墩位處進行清方，高度為4 m，形成平臺，一方面可減少下滑荷載，另一方面便于8#橋墩的施工。

圖1 鋼管樁布置(單位:mm)

2.2 混凝土板預應力錨索加固

鋼管注漿完成后，在坡面上設置混凝土板預應力錨索，對邊坡進行加固。在清方后4 m高的邊坡上，錨索板和錨索緊密連接在一起(圖2)，共計24根錨索，索長25～30 m，傾角20°，錨固段長9 m。錨索采用無黏結預應力鋼絞線，由7φs15.2 mm組成，Rby=1 860 MPa，Ey=1.95×105MPa。每束錨索由8束無黏結預應力鋼絞線組成，鉆孔孔徑 φ130 mm，錨索孔內自孔底一次性壓滿水泥砂漿，漿體強度≥35 MPa。注漿壓力≥0.6 MPa，注漿必須飽滿密實，第一次注漿完畢，水泥砂漿凝固收縮后，孔口應進行補漿，注漿完畢后進行錨索張拉。

圖2 加固方案橫斷面

3 施工工藝

3.1 微型鋼管樁施工工藝流程

場地清理→測量放線→設備、材料進場→鉆孔→鋼管樁安裝→注漿體配置→壓力注漿→成樁→養護。

1)清理場地:在鋼管樁施工前進行場地清理，以保證測量放線準確和鉆機就位鉆孔。

2)測量放線:場地平整后按設計要求進行樁位放線，樁位誤差＜50 mm。

3)鉆孔:鋼管樁鉆孔采用就地鉆探，鉆孔連續進行。

4)安裝鋼管:鋼管外徑為150 mm，壁厚6 mm，長度25～30 m，鋼管前端加工錐形，尾部焊接 φ8鋼筋加勁箍，管壁四周鉆φ8漏漿孔，間距為20 cm，呈菱形布置。成孔后安裝鋼管，管內放置10號工字鋼(圖3)。

圖3 微型鋼管樁大樣(單位:mm)

5)高壓灌注水泥漿:利用高壓(1 MPa)清水循環沖刷注漿管內的泥漿等雜物，直至管內回水變清。然后將注漿管與鋼管相接好后，開始灌注1∶1純水泥漿，注漿壓力1.5～2.0 MPa。

3.2 錨索施工工藝流程

開挖工作面→修整邊坡→定孔位→鉆孔→清孔→安裝鋼絞線→注漿→綁扎鋼筋網片→噴射100 mm厚混凝土板→錨索張拉→錨固封錨。

3.3 質量控制要點

3.3.1 微型鋼管樁［1-3］

1)成孔質量:成孔質量主要是指孔徑、孔深、樁孔傾斜度等應滿足設計及有關規范技術要求，如質量控制不好，可能發生塌孔、縮徑、樁端持力層與設計不符或發生樁孔偏移等問題。

2)孔位、樁孔傾斜度的控制:場地平整后，根據施工圖采用經緯儀和水平儀進行鉆孔定位并編號，用鋼管安裝支架固定，嚴格控制孔位與設計偏差在25 mm以內。孔位確定后，按設計樁的傾斜度，調整鉆架角度，在孔口設置定位鋼管，以保證鉆孔角度符合微型樁傾角要求，同時鉆進過程中應對導桿角度進行測量，嚴格控制傾角偏差在1%以內。

3)鉆孔孔徑控制:微型樁是先成孔再在孔內成樁，成孔孔徑的大小直接關系到成樁的直徑。為避免施鉆過程引起的動應力影響相鄰孔壁的穩定，施工時應跳孔分批鉆孔。鉆孔過程中針對不同地層的穩定情況，主要采用了干鉆、套管鉆進、調整鉆進速度、復核鉆頭直徑等鉆進工藝來保證成孔孔徑滿足設計要求。

4)樁長控制:微型群樁作為一個復合受力結構，需要承受拉、壓、剪等應力，樁長穿過滑動面深入下部穩定地層，如樁長不足將達不到預期的效果。為控制鉆進深度，鉆架就位后及時復核鉆具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據鉆桿在鉆機上的余長來校驗成孔達到的深度。如孔壁穩定情況較差，提鉆過程中碰撞了孔壁，將發生塌孔現象，并在孔底形成沉渣;為此，在下鋼管前應對鉆孔進行清孔，以保證樁長。

5)成樁質量保證:為確保成樁質量，除嚴格檢查進場原材料的質量外，應控制孔內注漿的工藝。微型鋼管樁注漿采用孔底返漿法，每孔的注漿過程應連續一次完成。將注漿管連同鋼管下放至孔底，在孔底進行注漿排水灌注，一般注漿壓力≥0.6～0.8 MPa，并應控制漿液的水灰比，以保證注漿飽滿密實。為防止發生斷樁、夾泥、堵管等現象，要控制好灌注工藝及操作，有序的拔管和連續注漿是保證成樁質量的關鍵，灌漿速度應適宜。

3.3.2 預應力錨索［4-5］

1)錨索自由端每束錨索設計施加張拉力為1 000 kN，先取150 kN的荷載進行預張拉，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直后，再進行整束張拉。錨索張拉為兩次四級張拉:第一級拉力為250 kN，持荷時間為5 min;第二級拉力為500 kN，持荷時間為5 min;第三級拉力為750 kN，持荷時間為5 min;第四級拉力為1 000 kN，持荷時間為5 min。在施加預應力完畢后，切除外露的多余鋼絞線并鎖定。錨索最后鎖定施加預應力為設計錨固力的110%，穩定時間不少于5 min。加荷及卸載速率要緩慢平穩，加荷速率每分鐘不宜超過設計錨固力的10%，卸載每分鐘不宜超過20%。

2)錨索張拉時，錨具底座頂面與鉆孔軸線應垂直，確保錨索張拉時千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上。預應力錨索張拉鎖定后，錨頭部分應涂防腐劑，再用C30混凝土封閉。鋼筋鎖定后，須用機械切割露頭錨筋，并應預留5～10 cm外露錨筋，以防拽滑。

3)預應力筋鎖定48 h內，若發現預應力損失大于錨索拉力設計值的10%，應進行補償張拉。

4 結語

本工程采用微型鋼管群樁及預應力錨索對邊坡進行復合治理后，8#橋墩挖孔樁重新開挖，孔壁穩定，縱橫向位移得以控制，邊坡安全穩定，說明加固達到預期效果。

實踐證明微型鋼管群樁結合預應力錨索對處理已有滑坡進行工程搶險是有效的，具有適應性強、見效快、用時少、施工方便等優點。值得注意的是，微型鋼管樁材料不具備防腐性能，只能用于臨時邊坡的加固，不能應用于永久性邊坡的治理。

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