圍護樁在膨脹土深路塹中的應用

【摘要】本文結合圖紙設計和施工經驗，就圍護樁在膨脹土深路塹施工中的應用談一些體會，以供參考。

【關鍵詞】圍護樁；膨脹土；深路塹

引言

膨脹土的主要成分由親水性礦物組成，有較強的漲縮性，多含有鈣質或鐵錳質結構，一般呈棕、黃、褐色及灰白。膨脹土路塹會出現剝落、沖蝕、溜塌、滑坡等破壞。該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復變形的性質，對路塹的破壞作用不可低估，并且構成的破壞是不易修復的。為了保證達到安全行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。本工程在處理膨脹土深路塹過程中采用了圍護樁+明洞的施工方法，圍護樁設置在明洞兩側，樁徑1.25m，間距0.25m，樁頂設鋼筋混凝土冠梁連接，冠梁采用鋼筋混凝土橫撐連接，間距3m。圍護樁在施工過程中起著擋護的作用，具有施工速度較快，安全系數高等優點。

1.工程概況

某鐵路在施工GDK283+056-GDK283+678段路塹右側邊坡施工過程中，產生滑塌，滑塌高度從塹頂至開挖底部，高約14米，整個滑體有坡洪積黏性土夾玄武巖質碎石、角礫構成。塹頂和坡面出現張拉裂縫，局部坡面鼓起，最遠裂縫位于塹頂開挖線外30米。影響坡面失穩的因素是多樣的，但總結起來有地質因素，氣候、地下水排泄及徑流、地形地貌和工程因素等四個方面。

1.1地質因素

粉質黏土、含礫粉質黏土、角礫土和碎石土中充填的黏性土、泥巖、泥質砂巖具有膨脹性，膨脹等級強。

1.2氣候、地下水排泄及徑流

工點位于長白山脈背麓，地處高維度地區，屬中溫帶半濕潤區，具大陸性季風氣候特征。大氣降雨使雨水下滲到邊坡巖土層中，既增加了邊坡的主動壓力，又降低了土層承載力和土層的抗剪強度，因此在雨季容易發生邊坡失穩。

1.3地形地貌因素

山間剝蝕丘陵地貌，地面高程為220～270m，相對高差約為50m。

1.4工程因素

因施工活動，加快邊坡堆載，形成更陡的臨空面，使坡腳阻力減少，土層無法承受上部附加荷載而造成剪切破壞產生滑坡。

2.施工要點

2.1圍護樁采用旋挖鉆孔灌注樁，施工中采用無泥漿護壁鉆孔法。

2.2進行位移觀測，以確定圍護樁在膨脹土中是否適用。

2.3施工前修筑施工便道及施工場地，并在施工場地周圍做好排水設施。

3. 圍護樁在膨脹巖施工中的優勢

由于膨脹土遇水不穩定的特點，施工時，很容易出現溜塌、滑坡，尤其在出現開挖臨空面的時候，很容易產生滑體并產生位移，所以圍護樁在膨脹土中的優勢主要有以下幾點：

3.1施工速度較快

旋挖鉆定位快，鉆孔時間短，無需采用護壁及支撐，鉆孔完畢后，迅速灌注樁基，能較快的減少開挖臨空面，并能較快的對膨脹巖土層形成擋護結構；本樁施工完畢后至下一根樁基時，旋挖鉆較人工挖孔及沖擊鉆孔移動較快。綜上兩點，圍護樁施工既能保證施工工期，又能為后序施工贏得時間。

3.2施工安全系數高

路塹開挖后，邊坡巖體暴露于大氣當中，雨季降水較多，蒸發量大，頻繁干濕循環導致塹頂產生大量的細小張縮裂縫，雨水入滲導致土體抗剪強度衰減，在開挖卸載荷應力，自重應力和膨脹力的作用下，塹頂附近的土體面向臨空面發生蠕滑，塹頂上方自然坡面出現了大量的張拉裂隙。

由于膨脹土具有初始變形快的特點，如不及時進行防治，坡體的一部分出現小規模的溜塌，緊接著變形裂隙向坡體縱深發展，到一定程度，又發生局部小規?；?，以此類推。采用圍護樁施工過程中，出現開挖臨空面時間較短，并能盡快在坡腳形成荷應力，減少再次滑坡的危險，安全系數較高。

3.3環保

膨脹土自身的特性含有大量的親水礦物，具有濕脹干縮的特性，雨水軟化，導致沿土體自身的抗剪強度隨含水量的變化而衰減。結合膨脹土的特點，本工程施工時采用無泥漿護壁鉆孔法，大大減少了人為因素對膨脹土自身抗剪強度的破壞，減少了塌孔等情況，也杜絕了泥漿對環保的破環，環保效果明顯。

3.4經濟效益高

圍護樁施工過程中，施工人員較少，施工速度較快，周期短，施工成本較低。膨脹土路塹一般采用抗滑樁施工，結合膨脹土的特點，抗滑樁施工過程中為保證施工安全，均采用護壁施工、橫撐施工，增加了施工工序，無形中增加了施工成本費。與人工開挖抗滑樁相比，經濟效益立顯。

圍護樁施工一段后，后序冠梁和橫撐的施工能較快的展開，安全體系進一步得到加固。

4.位移監測

通過埋設在冠梁頂部的位移樁，監測圍護樁的位移，可以分析圍護樁施工完畢后坡體的位移變化情況，以確定圍護樁是否適用膨脹土路塹。

利用位移監測手段，一方面可以為邊坡的穩定性評價、圍護樁的設計、及預測預報提供依據，另一方面可以針對實施的圍護樁工程進行檢測，對工程施工安全及處治效果做出判定。

本工程在施工階段需要在樁前開挖一定深度的土體以施工明洞，所以樁體及位移情況隨開挖進程而呈現較明顯的變化規律，部分位移變形曲線如圖1所示：

圖1 圍護樁WHZ1位移圖

從圖中可以看出，6月10日施工冠梁后，隨著冠梁混凝土強度的上升，位移的變形開始變緩，7月10日冠梁強度達到設計強度且橫撐施工后，隨著橫撐混凝土的強度上升，位移變形變的更緩，但是8月10日明洞基坑開始開挖后，出現臨空面，位移量開始變大，位移曲線呈傾斜狀，然后慢慢趨向了平緩狀態。從監測數據可以看出，在膨脹土路塹中采用圍護樁作為擋護結構是可行的，施工過程中，合理的安排冠梁和橫撐的施工也是非常關鍵的。

根據膨脹土的特性，強降雨和地下水對其巖土性質影響非常大，設置有效的、切實可行的疏、排水方案，對治理工程的長久穩定有著非常重要的意義。

5.結語

結合膨脹土的特性，圍護樁+冠梁+橫撐的支護方式能盡快的對膨脹土路塹形成擋護結構，且施工過程中，只有圍護樁施工時，才會出現較短時間存在的開挖臨空面，有效的減少了滑坡體的出現，安全系數大大增加。圍護樁+明洞的方案，是處理膨脹路深路塹的一種理想的施工工藝，為我們在以后的膨脹土路塹施工過程中提供了經驗。

參考文獻

[1] 《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》.

[2]廖世文，膨脹土與鐵路工程[M]. 北京：中國鐵道出版社，1984.