王金龍WANG Jin-long；王旭WANG Xu

（中交二航局成都城市建設(shè)工程有限公司，成都 610000）

0 引言

高等級道路設(shè)計(jì)車速較高，對道路的線形標(biāo)準(zhǔn)要求也隨之提高，進(jìn)而出現(xiàn)了大量的高填深挖邊坡。邊坡區(qū)域在自然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，但是開挖后土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，加之風(fēng)雨侵蝕沖刷之后，極易誘發(fā)滑坡坍塌等失穩(wěn)現(xiàn)場。一旦形成滑坡體，后期再行治理較困難且治理費(fèi)用較高。高邊坡防護(hù)以及抗滑加固是成為保障道路工程安全的重要內(nèi)容。注漿微型鋼管排樁在設(shè)計(jì)上可以布置靈活、對施工場地適應(yīng)性好、支擋能力強(qiáng)、施工快速便捷，因而被廣泛應(yīng)用到各類邊坡加固施工中。

1 路基高邊坡概況

某道路工程K13+200～K13+520段由于深挖路塹形成高邊坡，邊坡高度超過8m，且坡頂一定范圍內(nèi)有民房、高壓鐵塔等重要構(gòu)建筑物。為了控制坡頂構(gòu)建筑物在施工期間及邊坡開挖后位移變化，同時(shí)確保邊坡穩(wěn)定，保障道路運(yùn)行安全性，必須對邊坡進(jìn)行預(yù)加固處理。

本地段為剝蝕淺丘，淺丘崗地地貌，崗地崗頂平齊，橫向地形起伏較小，地面高程為509.00～515.00m，相對高差約為6.0m。地層巖性主要為粉質(zhì)黏土及含卵石粉質(zhì)粘土層，強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化泥巖。上層粉質(zhì)黏土、含卵石黏土軟弱層較厚，開挖后自身穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生小型崩塌或滑塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；下層泥巖屬軟化巖石，巖體破碎，開挖后易產(chǎn)生破裂面，影響邊坡穩(wěn)定。綜合考慮場地地質(zhì)條件、周邊情況、邊坡加固效果、經(jīng)濟(jì)效益以及施工工期等因素，本區(qū)段高邊坡加固形式確定為注漿微型鋼管排樁。

2 微型樁加固分析

2.1 加固機(jī)理

在路基高邊坡頂部打設(shè)兩排微型鋼管樁，形成排樁布置。為增強(qiáng)加固能力，鋼管樁制作成鋼花管形式，鋼管樁內(nèi)布設(shè)鋼筋并進(jìn)行注漿處理，在樁頂使用鋼筋混凝土格子梁將兩排微型樁連接成為整體，共同構(gòu)成邊坡加固結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮穩(wěn)固邊坡的效用。

①使用注漿泵向微型鋼管樁內(nèi)進(jìn)行高壓注漿，使水泥漿液通過鋼管孔洞充分滲入到樁周土體中，并與土體結(jié)合，土體發(fā)生硬化固結(jié)，從而提高了邊坡土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角，使樁周的土體抗剪強(qiáng)度得到有效提高。

②通過微型樁注漿，使樁周土體空隙減少，密度增大，減小了土體的壓縮性，提高了滑塌面的穩(wěn)定性。

③微型鋼管樁采用兩排布置，樁頂通過格子梁連成整體，樁底嵌入下層穩(wěn)定巖體，整體形成復(fù)合型骨架結(jié)構(gòu)，能夠承受較大的剪力和彎矩，由排樁+格子梁的骨架結(jié)構(gòu)共同抵抗土壓力，防止邊坡土體發(fā)生滑動(dòng)傾向，從而穩(wěn)定邊坡。

④微型鋼管排樁采用較小的樁間距，再加上樁與樁之間土體的經(jīng)過注漿加固作用，形成了樁+土體的結(jié)合體，土體應(yīng)力通過微型樁進(jìn)行了傳遞和擴(kuò)散，有效防止邊坡局部出現(xiàn)溜滑現(xiàn)象，從而達(dá)到穩(wěn)固邊坡的作用。

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

微型鋼管樁采用Φ108×6mm無縫鋼管，沿坡頂布置兩排，微型鋼管樁橫縱間距均為1.2m布設(shè)，鉆孔孔徑為150mm。鋼管樁頂部加U型鋼筋固定，樁內(nèi)放置3根Φ25mm的鋼筋，并將鋼筋點(diǎn)焊成束。注漿用水泥漿液采用普通P.O42.5水泥按照水∶水泥=1∶1比例進(jìn)行拌制，分兩次進(jìn)行注漿。（圖1）

圖1 邊坡處置斷面圖

樁頂設(shè)置鋼筋混凝土格子梁，梁高250mm，寬200mm，采用C30混凝土澆筑。格子梁主筋采用C20mm鋼筋，并與微型鋼管樁焊接在一起，格子梁全部嵌入坡面中。（圖2）

圖2 微型鋼管樁平面布置示意圖

3 微型樁施工工藝

3.1 鉆孔施工

根據(jù)設(shè)計(jì)施放鋼管樁孔位，鉆機(jī)安裝到位并確保安放平穩(wěn)，調(diào)整鉆桿垂直度并保持鉆機(jī)水平。注漿機(jī)及其配套設(shè)備在指定位置安放穩(wěn)固，注漿管線按實(shí)際需求布置。施工用電采用發(fā)電機(jī)供電。

鉆孔采用履帶式地質(zhì)鉆機(jī)，成孔直徑選用150mm。鉆機(jī)調(diào)整完成后先進(jìn)行試鉆，試鉆1m查看鉆機(jī)穩(wěn)定性及邊坡土層穩(wěn)定性，鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，在上層粉質(zhì)黏土軟弱地層時(shí)可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；進(jìn)入含卵石粉質(zhì)黏土層及下層泥巖層后，由于卵石的不均勻分部，地層變化較復(fù)雜，鉆進(jìn)速度適當(dāng)減慢。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)，需經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)后再行終孔。在遇到地層突變或其他復(fù)雜情況導(dǎo)致鉆進(jìn)困難時(shí)，可采用跟管鉆進(jìn)的工藝，套管須拔出重復(fù)利用。

3.2 鋼管制安

微型鋼管樁采用管徑Φ108mm，壁厚6mm的無縫鋼管制作而成，為增強(qiáng)鋼管壁與水泥漿的粘結(jié)力，鋼管在制作時(shí)需用鐵絲刷對外壁進(jìn)行除銹處理。樁深較大時(shí)，鋼管需要采用Φ127mm的無縫鋼管套接長，接頭鋼管長度為40cm，環(huán)縫處進(jìn)行焊接，在排樁的同一水平截面上鋼管接口位置應(yīng)相互錯(cuò)開布置。在鋼管樁深入地面0.5m以下樁體范圍內(nèi)沿軸向每隔30cm旋轉(zhuǎn)45°鉆孔，孔徑4mm，同一截面只鉆一孔，注漿孔沿管壁呈螺旋狀布置，管底封閉并穿孔。鋼管內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求插入3根Φ25mm鋼筋，采用直螺紋套筒連接，點(diǎn)焊成束。

3.3 制漿及注漿

注漿液采用M30純水泥漿，拌制水灰比為1∶1，水泥拌合時(shí)間約10～20分鐘，注漿方式為二次間歇注漿。第一次注漿壓力控制在0.4MPa；第二次采用劈裂注漿方式，注漿壓力控制在0.8～1.0MPa，兩次注漿間隔10～12小時(shí)，注漿量以水泥用量在100～200kg/m進(jìn)行控制。

正式施工前應(yīng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)，以確定鋼管樁最上方注漿孔開孔位置距離樁頂?shù)纳疃取⒆{孔布置間距、注漿量、注漿壓力等相關(guān)參數(shù)。第一次注漿時(shí)，注漿管直接放在鋼管內(nèi)，從樁底向上進(jìn)行壓漿直至樁孔內(nèi)充滿漿液，孔口冒出濃漿后方可停止注漿。注漿完成后，均勻拔出注漿管，每拔2m后需補(bǔ)注一次。

當(dāng)初次注漿達(dá)到初凝后，進(jìn)行二次劈裂注漿。注漿管代替一根鋼筋，在高壓水泥漿頂開注漿管橡皮套，擠壓劈裂初凝的水泥漿體，充分填充樁體與樁周土體之間的空隙，從而提高排樁的承載力。

3.4 注漿孔封堵、移機(jī)

注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)的用混凝土進(jìn)行封孔，并移機(jī)至下一孔繼續(xù)施工，注漿設(shè)備需及時(shí)清洗，并做好場地的環(huán)保文明施工。微型樁施工要按照樁位分序進(jìn)行開孔、埋管、注漿，其分序?yàn)椋?-1、1-2、1-3、1-4；2-1、2-2、2-3、2-4…。

圖3 分序平面位置布置示意圖

3.5 格子梁施工

在樁身注漿達(dá)到強(qiáng)度后，對超出設(shè)計(jì)高程的樁頭進(jìn)行截除處理，然后開挖格子梁基槽，進(jìn)行格子梁鋼筋混凝土施工。

3.6 施工注意事項(xiàng)

①鉆孔過程中控制好樁孔垂直度，防止樁孔傾斜過大，傾斜度應(yīng)控制在1%以內(nèi)。

②注漿過程中要注意控制注漿速度與壓力，防止水泥漿通過土體裂隙沖坡邊坡，形成邊坡塌落。

③做好環(huán)保文明施工工作，防止水泥漿外泄造成環(huán)境污染。

4 穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)本項(xiàng)目采用注漿微型鋼管樁對高邊坡進(jìn)行加固的設(shè)計(jì)意圖，通過驗(yàn)算土壓力下微型鋼管樁+格子梁的復(fù)合結(jié)構(gòu)體系位移變化是否超限來確定其穩(wěn)定性。

按照邊坡相關(guān)土層參數(shù)，按照朗肯公式計(jì)算主動(dòng)土壓力（黏性土使用水土合算）：（圖4）

圖4 土壓力分布示意圖

h=0m時(shí)

h=2.1m時(shí)，地下水位以上土壓力

地下水位以下土壓力

h=3.4m時(shí)，分界面以上土壓力

分界面以下土壓力

h=8m時(shí)

于是臨界深度

故土壓力合力

取單位寬度微型樁結(jié)構(gòu)，建立有限元模型進(jìn)行分析，計(jì)算得坡頂微型樁體系最大位移值為DMX=27.1785mm＜30mm，滿足《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB50497-2019中對水平位移變化的控制要求，滿足穩(wěn)定性驗(yàn)算要求。（圖5）

圖5 樁頂位移計(jì)算圖

5 結(jié)語

本項(xiàng)目通過注漿微型鋼管排樁對深挖路塹形成的高邊坡進(jìn)行了加固處理，施工完成一段時(shí)間后，通過對坡頂預(yù)設(shè)的測量監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，結(jié)果顯示各點(diǎn)位位移變化均未超限，邊坡加固達(dá)到了預(yù)期效果。

微型鋼管樁施工對場地要求小，施工過程中振動(dòng)較小，適用于場地狹窄的高邊坡加固施工，以及重要構(gòu)建筑物的防護(hù)施工。注漿微型鋼管排樁同時(shí)具有支護(hù)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)，施工便捷等特點(diǎn)，在復(fù)雜地層的高邊坡治理中具有顯著優(yōu)勢，尤其是微型鋼管樁靈活多樣的布置形式，以及與錨桿等其他加固措施進(jìn)行組合可適用不同的工況，使其具有更大的應(yīng)用空間。