基于機械施工的矩形抗滑樁設計方案

安博 王迎法 趙虎剛

摘要：隨著山區高速公路的興建，工程建設項目采用抗滑樁處治的地段也日漸增加，傳統的矩形抗滑樁采用人工挖孔，施工周期長，安全隱患大。本文充分剖析了傳統抗滑樁的優缺點，在傳統矩形抗滑樁的基礎上進行優化設計，提出基于機械施工的矩形抗滑樁設計方案，并設計應用于云南某高速公路棄土場加固案例。

【關鍵詞】機械施工;矩形抗滑樁;優化設計

抗滑樁作為一種常用的高邊坡工程處治方式，以其結構簡單、處治效果好等優點而得到廣泛應用。

1.傳統抗滑樁

常見的矩形抗滑樁截面尺寸為2.0米×1.5米、2.5米×2.0米等，根據滑坡體規模選取相應的截面尺寸。抗滑樁樁孔通常采用人工挖孔法施工，提升架提土，提升架要設自動卡緊制動裝置。挖孔樁投入勞動力較多，施工周期長。人工挖孔是非安全的施工方法，易于發生傷亡事故，最常見的事故是提升過程中發生墜落，其他的事故有護壁開裂、涌水等。挖孔樁施工要設專職安全員，時刻關注孔內狀態，確保施工安全。

圓形截面的樁基可以采用旋挖鉆機或沖擊鉆機等機械施工，施工難度小，周期快，但圓形樁樁間土體的最大位移要大于與其同截面面積的矩形樁。為了保證抗滑樁上方土體支擋效果，條件允許的情況下，盡可能采用矩形抗滑樁。

2.抗滑樁優化設計

2.1施工機械的選擇

常見的公路工程樁基施工為旋挖鉆機或者沖擊鉆機等機械，主要施工圓形截面的樁坑，由于矩形抗滑樁支擋的效果好，能開挖矩形樁坑的機械選定為成槽機。成槽機又稱開槽機，是施工地下連續墻時由地表向下開挖成槽的機械裝備。作業時，在土層或巖體開挖成一定寬度和深度的槽形基坑，放置鋼筋籠和灌注混凝土而形成地下連續墻體。

2.2矩形抗滑樁優化調整

成槽機成墻厚度可為0.4～1.5米，一次施工成墻長度可為2.5～2.7米，抗滑樁截面尺寸為2.8×1.5米。由于是機械開挖樁坑，取消傳統抗滑樁開挖的護壁支護，改用泥漿護壁，泥漿可以作為機械施工的潤滑劑和冷卻劑，加速施工進度的同時，也冷卻的機械設備，并防止槽壁坍塌或剝落，維持樁坑的形狀。樁坑支護采用泥漿護壁，鋼筋籠改為樁坑外預制，為方便鋼筋籠吊裝施工，鋼筋籠每隔4米設置一道10號槽鋼做鋼筋籠的外包箍筋。方便成槽之后，用起重機吊住槽鋼將鋼筋籠放入相應樁坑，澆灌混凝土把泥漿置換出來。

3.工程實例

云南某高速公路棄土場堆砌完成后發生變形坍塌。根據工程地質調查及鉆探揭露結果表明：棄土場區地層現主要為人工棄土、第四系粉質黏土、黏土、粉土、泥炭土，現分別敘述如下：（1）人工棄土：褐色、主要為人工棄土、含少量碎塊石.承載力基本容許值120kPa;（2）黏土：灰、蘭灰色，可塑狀態，局部軟塑狀態，濕。稍有光澤，無搖振反應，干強度及韌性中等。夾薄層有機質土。 承載力基本容許值200kPa;（3）粉土：灰色，密實為主，局部中密，濕，局部夾粉砂。無光澤，無搖振反應，干強度及韌性中等～低。 承載力基本容許值210kPa;（4）粉質黏土：褐紅色，可塑，光澤度差，韌性一般，干強度較好，含少許角礫，具有弱膨脹性。 承載力基本容許值160kPa;（5）泥炭土：黑色、深褐色，硬塑狀態，稍濕～濕。稍有光澤，干強度及韌性低～中等。含大量有機質及腐殖質、腐木。 承載力基本容許值180kPa。

棄土場上覆土體主要為開挖棄土，巖性為第四系粘土、泥炭土和粉土，具有膨脹性，水穩定性較差，遇強降雨的等工況下易滑移、坍塌，總體穩定性較差。若重新選擇棄土場位置，將大部分棄渣搬遷至新的棄土場，搬遷工程量大，工程造價高，綜合考慮，方案定為在棄土場攔砂壩前方布設抗滑樁。由于棄土場土質松散，人工挖孔安全隱患大，采用機械成孔抗滑樁，尺寸為2.8×1.5米，將地質情況和抗滑樁尺寸用庫倫巖土軟件進行穩定性分析。在暴雨工況下，設置抗滑樁后的安全系數=1.54>1.35，邊坡穩定性滿足要求。為了進一步提高棄土場的穩定，再進行以下優化措施：（1）為了增加抗滑性，抗滑樁布設由支線布設改為弧形布設;（2）為了提高抗滑樁整體穩定性，在抗滑樁樁頂設置冠梁，冠梁寬3米，高2米;（3）.在棄土場頂面、坡面、坡腳設置排水溝，完善棄土場排水系統。

4.結束語

本文提出一種矩形抗滑樁優化設計方法，具有安全、簡單、施工快速等優點，值得應用推廣，將本文所述優化方法用于工程實例分析，開槽機開挖棄土場，土體松散，孔隙率高，膨脹性強，機械施工條件好，如果是堅硬的巖石地段，則該設計方法不適用，應當根據現場情況選擇合適的設計方案。

【參考文獻】

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