公路抗滑樁的設計與施工

（廣東盛翔交通工程檢測有限公司,廣東 廣州 577400）

一、概述

在公路建設過程中，不可避免地會遇到各種自然或人工形成的不穩(wěn)定邊坡。在某些特殊地段范圍內，邊坡治理工程量大、造價高，施工受到各種外界不利因素的制約。使用抗滑樁，樁體穿過滑坡土體，深入滑床，通過抗滑樁自身強度抵抗滑坡土體的滑動力，最終起到邊坡穩(wěn)定的作用。該方法主要適用于淺層滑坡土體或者中厚層的滑坡土體。

二、抗滑樁設計

（一）抗滑樁設計計算方法

抗滑樁設計計算的方法較多，有靜力平衡法、布魯姆法、鏈桿法和混合法等，最常用的為彈性地基梁法，該方法中假定抗滑樁任一點同坡面土體的抗力與改點的位移成正比。

（二）抗滑樁設計計算荷載

抗滑樁受到的作用力，包括滑坡推力及樁后被動土壓力、坡體滑面上樁前滑坡土體對樁的反力、樁入土錨固段地基土的抵抗力。抗滑樁與周圍土體的摩擦力和黏聚力及樁自身的重力和樁底的反力，均為豎直方向作用力，基本可以忽略不計。

（三）滑坡推力計算原理

滑坡推力，即為滑坡土體的下滑力減去抗滑力的差值，計算方法為傳遞系數(shù)法或者分塊極限平衡法。對于不同滑坡土體的性質及相應滑坡土體的地形構造差異，滑面分為以下幾種形式：單一土體滑面、圓弧土體滑面、折現(xiàn)土體滑面等。

（四）樁前滑體抗力計算原理

滑動面以上的樁前方土體抗力，由極限平衡狀態(tài)下滑坡推力的曲線或者樁前面的被動土壓力確定，在抗滑樁設計計算過程中，選取兩者計算的最小值。樁前滑動土體受到的抗力分布呈拋物線，在公路工程設計計算中，樁前滑動土體的抗力計算簡化的分布形式與滑坡推力一樣，可以將抗力簡化為一個三角形和一個倒立的梯形。

（五）錨固段地層土體的抗力計算原理

滑面下的樁正面計算寬度需要換算，原因是由于抗滑樁在前面土體抗剪強度的作用下，抗滑樁收到的樁前土體的反作用力比實際樁寬度范圍內受到的大。

地基彈性抗力系數(shù)，即為抗滑樁范圍內，單位土體彈性限度內產(chǎn)生大衛(wèi)壓縮變形所需要施加在單位面積上的力。土體滑動面下方的地基彈性抗力系數(shù)，必須根據(jù)抗滑樁施工范圍內地質和深度按照2個條件確定：對于土體較為穩(wěn)定的巖石層或者贏黏土層，地基彈性抗力系數(shù)應該取常數(shù)K；對于硬塑土至較硬的砂黏土和碎石土、風化破碎的塊狀巖石，地基彈性抗力系數(shù)按照m法計算取得。

抗滑樁底約束條件，即為樁底地基支撐條件，根據(jù)地基土體結構和土體強度的不同，約束條件可以取自由、鉸接、固結3種方式。當樁底被埋在土體之中，一般樁底抗滑約束條件按照自由端計算；當樁底為堅硬并且完整的巖層，且嵌入一定深度時，樁底約束可視為固結；當抗滑樁底附近地基的水平抗力系數(shù)較大、豎直方向上地基抗力系數(shù)較小，此時樁底約束可視為鉸接。

三、抗滑樁設計要點

（一）抗滑樁設計步驟

對于抗滑樁和鋼板墻，兩者樁間均有連系梁，但鋼板墻之間設有擋土墻。現(xiàn)有規(guī)范對抗滑樁有明確的設計要求，但是沒有針對鋼板墻給出相應的設計規(guī)范。

在抗滑樁結構設計計算的過程中，應該注意設計工況的確定和荷載效應組合及相關系數(shù)，必須滿足相關規(guī)范。對于抗滑樁正截面的設計，一般情況下將抗滑樁視為受彎工程構件進行設計，以單筋矩形截面梁形式設計抗滑樁的配筋。

涉及到抗滑樁的具體設計方法，可按照以下步驟進行：根據(jù)邊坡地質情況及現(xiàn)場地形情況，確定抗滑樁設置平面位置、合理布置樁間距、樁位等相關參數(shù)；根據(jù)抗滑樁位處地質情況，擬定樁型、確定樁的入土深度、抗滑樁長度、橫截面尺寸等相關參數(shù)；根據(jù)前兩步確定的參數(shù)，計算土體結構作用在抗滑樁上的作用力；確定抗滑樁的計算寬度，選擇合適的地基反力系數(shù)，針對抗滑樁收到力和變形進行計算；完成抗滑樁的配筋計算；確定施工控制要點，擬定施工方案，指導現(xiàn)場施工。

（二）抗滑樁設計說明

一般來說，抗滑樁嵌固段深度為懸臂長度的二分之一。計算出的抗滑樁長只是一個參考值，最終實際樁長還需根據(jù)挖孔過程中準確判斷滑面埋深，并依據(jù)設計確定的計算原則確定實際嵌固深度。

抗滑樁主筋一般為不對稱布筋，受拉力面布筋較多，受壓力面布筋較少，主筋連接很重要，現(xiàn)多采用焊接方法，宜采用粗鋼筋連接新技術，如冷擠壓連接技術、套筒連接技術等。

樁身混凝土強度應滿足設計要求，影響混凝土強度的主要因素有原材料質量、施工配合比、混凝土施工過程控制等。

四、抗滑樁施工

（一）抗滑樁施工準備工作

施工前根據(jù)施工方案設置臨時設施，之后放樣。放樣后應埋設十字護樁，十字護樁應當加固保護，護樁作為防護樁開挖過程中檢測樁位的參照，可以使用砂漿或者混凝土加固。與此同時，選擇合適的位置設置觀測標樁，觀測滑坡土體變形和移動情況。

（二）挖孔施工

鎖口，即為抗滑樁孔第一節(jié)護壁，開挖一般采用人工、機械相配合進行。對于土質較硬的地層，先用風鎬松動土體，然后人工鑿除。開挖時，每次開挖深度為30cm，為確保開挖孔的截面尺寸，應先開挖孔中間部分土體，然后開挖周邊土體。挖孔過程中，應確保孔壁凹凸不平，以增加護壁和孔壁的摩擦力，切忌不可將孔壁鑿修過于光滑。

抗滑樁孔施工過程中，必須控制抗滑樁樁孔的斷面尺寸不小于樁身直徑加護壁的厚度，通常施工過程中利用尺量法檢測，斷面不得小于5個，這是施工過程中容易被忽略的地方。

（三）護壁施工

單節(jié)護壁施工高度為1m，對于土質松軟的開挖高度可以控制在0.5m左右，若碰到堅硬的巖層時，單節(jié)護壁施工高度可以達到2m。護壁模板應采用一套組合式鋼模板，模板長度為1.1m為宜。上下兩節(jié)護壁施工應搭接10cm，每節(jié)護壁的主筋應伸入下層護壁不少于50cm，避免護壁搭接長度不足而產(chǎn)生裂縫。

護壁混凝土澆筑過程中，應采用小型振動棒振搗，混凝土澆筑過程中應同時均勻澆筑，避免模板因混凝土偏載和產(chǎn)生位移。

（四）鋼筋加工及安裝

抗滑樁鋼筋籠在鋼筋加工廠完成半成品的制作，鋼筋運輸?shù)浆F(xiàn)場后，由吊車配合完成安裝。鋼筋安裝流程如圖1所示。

圖1 鋼筋安裝步驟示意圖

（五）混凝土灌注施工

抗滑樁鋼筋籠安裝完成以后，混凝土灌注前必須清楚孔底松動的石塊、浮土，若有積水，應該抽干。混凝土利用串筒灌注，混凝土灌注時，可根據(jù)實際地形情況選擇溜槽。混凝土灌注過程中，串通下口應高于混凝土面0.8m～2m之間，同時應確保混凝土罐車等大型施工機械遠離孔口，距離孔口不得小于3m。抗滑樁混凝土每灌注0.5m，應使用振搗棒振搗一次。到樁頂6m范圍內時，按照30cm一層厚度分層澆筑，直至樁頂。