灌注樁在堤防滑動(dòng)治理中的應(yīng)用

趙厥瑞

(桐城市機(jī)電排灌管理所，安徽 桐城 231400)

堤防邊坡不穩(wěn)定時(shí)，常用的治理措施有放緩邊坡、下部壓重、錨桿加固等。渦陽(yáng)船閘與渦河三橋之間的渦河右岸堤防因地質(zhì)條件差、邊坡較陡等原因，產(chǎn)生了大面積的滑坡，由于空間及地質(zhì)條件的限制，情況較為特殊，無(wú)法采用常規(guī)措施進(jìn)行治理，采用灌注樁抗滑是理想的治理方案。

1 治理方案的確定

渦陽(yáng)右岸堤防修復(fù)工程位于渦陽(yáng)船閘與渦河三橋之間的渦河右岸，此段堤防為三級(jí)堤防，因堤頂右側(cè)為城市道路及住宅區(qū)，提防無(wú)法削坡退建；提防左側(cè)為航道，不能侵占，也就不能采用拋石固腳措施加固；又航道常年通航要求，不能設(shè)置圍堰，航道部分常水位25.34m，50年一遇設(shè)計(jì)洪水位分別為30.87m；水下部分回填不能壓實(shí)，也不能采取錨桿加固措施；堤防及基礎(chǔ)上部分為粉質(zhì)壤土，基礎(chǔ)底部為粉細(xì)砂，粘結(jié)性小。綜合以上原因，滑坡段不能采用常規(guī)的整治措施，決定采用抗剪樁防止堤防滑坡的發(fā)生。

按施工方法，抗剪樁有打入式鋼筋混凝土樁和灌注式鋼筋混凝土樁兩種。因打入式鋼筋混凝土樁在施工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)引起新的滑坡，所以本次加固采用旋挖鉆孔灌注樁。

由于場(chǎng)地的限制，堤防整治后將恢復(fù)到原始斷面，堤頂高程31.60m，邊坡系數(shù)1:2.5，河底高程21.0m。

2 灌注樁設(shè)計(jì)

2.1 灌注樁位置

對(duì)于粉質(zhì)壤土滑動(dòng)面為圓弧形，上部土體產(chǎn)生滑動(dòng)趨勢(shì)，下部土體產(chǎn)生抗滑力，為了保持提防邊坡的穩(wěn)定，灌注樁應(yīng)設(shè)置在中下部(25.0m～26.0m高程處)；常水位在25.34m，為了不在水下施工，確定抗剪灌注樁設(shè)置在26.0m高程線(xiàn)與邊坡的交匯處，如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)斷面與灌注樁位置圖

2.2 灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)

(1) 長(zhǎng)度。由于滑動(dòng)面以上抗滑樁長(zhǎng)度為4.0m，對(duì)于土基，伸入滑動(dòng)面以下長(zhǎng)度一般為抗滑段長(zhǎng)度的1.5～2.0倍，現(xiàn)取8.0m，則樁總長(zhǎng)為12.0m。

(2) 直徑。受施工機(jī)械的限制，旋挖鉆孔灌注樁直徑在310mm～870mm之間，灌注樁長(zhǎng)12m，為中等長(zhǎng)度的抗滑樁，直徑暫定500mm。

(3) 間距。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，灌注樁軸心間距取1.5m。

2.3 灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。灌注樁采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沿周長(zhǎng)配置12根直徑18mm的Ⅲ級(jí)縱向鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度50mm。設(shè)計(jì)如圖2所示 。

(2)荷載計(jì)算。按照不考慮條塊間作用力的瑞典圓弧條分法(總應(yīng)力法)計(jì)算作用在灌注樁上的最大彎矩和剪力采用如下公式：

∑M=(∑Wicosβitanφ+∑cili-∑Wisinβi)R

(1)

Q=(∑M/R)cosβ

(2)

其中,Wi為單寬土條的重量;βi為土條中心線(xiàn)半徑與豎直線(xiàn)夾角;β灌注樁與滑動(dòng)面交點(diǎn)半徑與豎直線(xiàn)夾角;φ為土體內(nèi)摩擦角,14.7°;ci為土體的粘結(jié)強(qiáng)度,18.5 kPa;li土條的接觸地面積。如圖3所示。

按每個(gè)灌注樁承擔(dān)土體寬度1.5m計(jì)算,水上土體為自然重度,水下為保飽和重度,滑動(dòng)面半徑13.5m,經(jīng)計(jì)算∑M=89.6kN·m,∑Q=6.64kN。

圖2 灌注樁配筋圖

(3)抗彎強(qiáng)度校核。將圓形灌注樁簡(jiǎn)化成寬b=400mm,高h(yuǎn)=450mm的矩形鋼筋混凝土柱進(jìn)行計(jì)算,AS=1018mm2,h0=400mm,fc=14.3N/mm2,抗彎受力筋3根直徑18mm的Ⅲ級(jí)鋼筋,fy=400N/mm2,安全系數(shù)K=1.2。

(3)

M=fcbx(h0-x)/K=111.6kNm89.6kN·m

(4)

抗滑灌注樁抗彎滿(mǎn)足要求。

(4)抗剪強(qiáng)度校核。箍筋直徑10mm間距s=200mm的Ⅰ鋼筋混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=1.43N/mm2。

(5)

3 灌注樁施工

灌注樁的施工流程為：場(chǎng)地清理→測(cè)量定位→樁機(jī)就位→鉆孔取土成孔→清除孔底沉渣→成孔檢查驗(yàn)收→吊放箍筋籠→灌注孔內(nèi)混凝土。

為保證灌注樁的質(zhì)量，施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①埋設(shè)鋼護(hù)筒定位并防止頂部粉質(zhì)壤土塌孔；②保持鉆桿垂直，防止鉆桿晃動(dòng)增多孔底虛土；③因?yàn)榈貙拥撞看嬖诜奂?xì)砂層，泥漿密度控制在1.2 g/cm3；④灌注混凝土?xí)r防止混凝土管出口抽出，形成斷樁。

4 結(jié)束語(yǔ)

在堤防滑坡治理時(shí)，灌注樁的應(yīng)用避免了空間和施工條件限制的難題，發(fā)揮了抗滑的作用。本工程已經(jīng)實(shí)施，在洪水期過(guò)后，對(duì)治理段進(jìn)行了檢查和觀測(cè)，坡面及堤頂未發(fā)現(xiàn)滑坡裂縫，也沒(méi)有明顯的位移，說(shuō)明本次滑坡體治理安全可靠。