微型樁擋墻在填方邊坡治理工程中的應用

王祥任

（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077）

0 引言

隨著近年來基礎建設工程的開展，回填土石方形成的填方邊坡開始變的越來越多，通常在對填方邊坡進行治理時，抗滑擋墻是比較常見的治理手段之一。但由于擋墻開挖基礎較深（需嵌入穩定地層），不僅土石方工作量較大，而且開挖的基礎容易引起失穩滑塌，容易對在基礎施工的工作人員、機械造成傷害。微型樁擋墻是由微型樁群和擋墻構成的一種新型抗滑支擋型式，它既避免了抗滑擋墻基礎埋深較深的缺點，又增加了擋墻的抗滑、抗傾覆能力，對于填方邊坡具有很強的適用性。

1 微型樁

1.1 微型樁簡介

微型樁系通過一定的方法在地基中先成孔，經清孔后，在孔中下入鋼筋籠和注漿管，或再在孔中投入一定規格的石料或細石砼，再進行壓力注漿所形成的直徑Φ70～300mm的同徑或異徑的樁。20世紀40年代，微型樁由意大利F.lizzi首創，美國于50年代開始使用微型樁，我國于20世紀80年代開始研究使用，最早使用于房屋糾偏及地基加固工程，近年來發展十分迅速，廣泛應用于建筑物增層及改造，地基不均勻沉降事故中的基礎托換，岸（基坑）邊及地下洞室土方建筑物的基礎托換，輸電線路、隧道洞口、基坑支護，搶險工程以及一些邊坡工程。

1.2 常見微型樁的類型

近年來，用于加固工程中的常見微型樁類型如下：

1.3 微型樁的特點

1.3.1 承載力高，抗剪能力也比較突出

以Ф140mm×5m單根微型樁為例，有資料顯示：

地層為中砂，承載力可達到800kN

地層為土層，承載力可達到900kN

地層為巖層，承載力可達到2700kN

微型樁承受荷載的能力與地質情況以及微型樁結構有關。抗剪能力比較突出。

1.3.2 對原有基礎影響小，沉降量小，適用性強

施工時，不干擾建筑物的正常使用。資料顯示經微型樁處理之后，基礎的一般沉降量為1-3mm。

1.3.3 施工場地需求小，開挖小，污染小

微型樁施工凈尺寸：平面1.5×2.5m、凈空高度2.5-3m

施工過程中產生廢棄物少，污染小。

1.3.4 施工工藝簡單、可控，布置靈活

工藝：放線——成孔——制安——注漿

工序比較簡單，工藝較成熟，做好關鍵質量點控制，質量可控。

1.3.5 施工速度快。

以微型樁設計參數為Ф150mm×9m為例，普通風動鉆機單日鉆進量約為150-200延米，施工速度快。

1.4 微型樁承載力計算

1.4.1 單樁承載力計算

Par=Up/K×∑qili

式中：Par——單樁容許承載力（kN）；

Up——樁周長（m）；

qi——第i層土層極限摩擦力（kPa）；

li——第i層土層的樁長度（m）；

K——安全系數，一般可取2，對沉降有特殊要求的托換工程，可適當增大。

1.4.2 復合地基承載力的計算

fsp=[Rk+β(A-Ap)fsk]／A

式中：fsp——復合地基承載力（kPa）；

A——單樁所占的單元加固面積（m2）；

Ap——單樁斷面積（m2）；

fsk——樁間土的承載力，一般可取天然地基承載力的1.1～1.3倍，砂性土和雜填土取高值，軟弱土取低值；

β——樁間土承載力折減系數，樁端為軟土時，β取0.6～1.0，樁端為硬土層時，β取0.1～0.5，若不考慮樁間土的作用時(按剛性樁計算)，β取 0。

1.4.3 抗剪能力

式中：C——單樁抗剪力（kN）；

As——鋼筋橫截面積（m2）；

τ——鋼筋抗剪屈服強度（kPa）。

tanξ=μ2ctg(θf+δ)

式中：RL——微型樁極限荷載（kN/m2）；

N0——微型樁體抗拉屈服極限剪力（kN）；

μ——微型樁在結構面的位移（m）；

θ——微型樁與結構面法線的夾角；

δ——微型樁樁體位移與結構面的夾角；

R——位移引起的微型樁樁體內的反力（kN）；

ξ——反力R與樁體之間的夾角。

1.5 評估微型樁加固力的重要參數

（1）微型樁中鋼筋橫截面積；

（2）鋼材屈服極限；

（3）微型樁的傾角；

（4）結構面摩擦角；

（5）結構面剪脹角；

（6）巖土體強度等。

2 微型樁擋墻

微型樁擋墻是由微型樁群與擋墻組合構成，是一種新型的抗滑支擋結構型式。

擋墻砌體一般由混凝土（片石）筑成，微型樁群豎向設置，上部與擋墻砌體聯結，下部通過鋼筋束（鋼管）和漿液錨固在穩定的地層中。

由于微型樁間距較密，之間有采用箍筋聯結，另外在高壓注漿的作用下與樁周巖土體形成一種復合加筋土體，既避免了一般抗滑擋墻截面較大、基礎埋置較深、不便施工的缺點，又增強了擋墻的抗滑、抗傾覆能力以及地基的承載能力，減少了基坑開挖及墻身工作量，加之施工中對滑坡擾動小，對于填方邊坡的治理具有很強的適用性。

3 工程項目實例

3.1 項目概況

某廠區原為一塬峁荒地，地貌單元屬低山丘陵，因挖山填溝等場坪建設，在廠區一側形成了高陡人工填方邊坡，填方厚度8-10m。為確保項目建設安全及后續安全生產，對該填方邊坡進行加固治理。

3.2 治理措施

原計劃在滑坡前緣設置抗滑擋墻支擋，擋墻以上部分設二級邊坡，坡高均為10m，兩級坡之間設置4m寬的卸荷平臺，坡面采取錨索（桿）框架梁、拱形骨架護坡進行加固治理。

由于抗滑擋墻截面尺寸大，基礎埋置深，開挖擋墻基礎降低了前緣土體的阻滑作用，如果施工隊伍對分段施工執行不力，滑體將整體向前滑動，并牽引滑坡向側緣及后緣發展。另外，潛在的滑動還對擋墻基礎施工人員造成很大的安全隱患。所以，原抗滑擋墻方案付諸實施困難大，隱患多，需要進行優化設計。

優化后采用微型樁擋墻支擋，擋墻高1.5m，墻背垂直，胸坡1:0.35，頂寬0.8m，墻身預設泄水孔，孔后設砂卵石反濾層；擋墻基礎采取微型樁群補強處理，擋土墻座落于微型樁承臺之上。

微型樁樁徑150mm，橫向間距1.0m，縱向間距0.6m，孔內插入Φ60鋼管，鋼管外圍均勻點焊3根Φ25螺紋鋼筋，灌注M30水泥砂漿。樁頂由鋼筋混凝土承臺連結，連結承臺15m為一段，其間設置伸縮縫，承臺截面尺寸為0.4m×2.0m，采用C25混凝土現澆。外側一排微型樁伸入樁頂承臺0.4m，內側兩排微型樁伸出承臺1.0m，澆筑于承臺頂C20混凝土擋墻內。

采用微型樁擋墻后，每延米土石方開挖量明顯減少，同時由于微型樁采用機械施工，施工工藝成熟，施工進度得到很大提高，優化后的方案施工工期較原設計方案工期提前近一個月。

3.3 治理效果

2013年5月開始施工，6月施工完畢。施工過程中，滑坡體被迅速穩定，施工人員和機械的安全得到明顯保證。治理工程完成近2年，治理效果良好。

4 新思路

自微型樁開始其工程應用起，工程技術人員就把其工作目標確定為不斷的研究采用新技術、新方法，目前涌現出鋼花管微型樁、錨拉式微型樁等新的微型樁型式。此外，預加載技術與重復劈裂注漿技術的出現，為微型樁的實踐和應用提供了新的思路和方法。