公路路基抗滑桩施工技术的应用研究

欧阳旭 宁夏华吉公路工程监理咨询有限公司

在公路施工中，抗滑桩能够有效解决滑坡问题。通过多年实践研究可知，抗滑桩能够抵抗外界不良因素的影响，具有较强的可靠性，有着良好的应用效果，在各种公路施工中得到广泛应用。但是我国幅员辽阔，各个地区的环境、地质等条件差异明显，虽然抗滑桩有着良好的应用效果和较强的适用性，但是在具体施工细节处理方面仍然可能存在一些不足，对整体施工质量产生不良影响。为此，相关工作者要提高对抗滑桩施工细节的关注，提高施工技术水平，优化施工质量，切实发挥出抗滑桩的作用。

一、抗滑桩施工技术原理

公路路基厚层和浅层抗滑处理的关键技术为抗滑桩施工，其作用是为滑坡体提供支撑滑动力，加强路基边坡的稳定性。针对滑坡具体位置选取适合挖掘基槽，采用混合材料结合灌注方式形成一个圆柱形桩型结构，以对抗基槽四周传来的荷载作用。抗滑桩施工技术对应的技术要求较高，同时需要专门的机械和人员来完成，在使用过程中结合施工环境以及基层原材料的不同来制作出不同结构的柱形桩结构，通常使用木桩、混凝土桩等，抗滑桩施工技术可有效解决高速公路中典型的滑坡问题，由于山区高速公路修建的特殊性，当遇到降雨天气时，公路会出现陡坡现象，降低了公路路基的整体稳定性和安全性，长时间影响下路面则会出现滑坡问题。而抗滑桩施工技术可有效解决此类问题，更好地提高公路密实度和边坡结构强度，并可以有效延长路基寿命，减少不必要的翻修养护等作业。

二、公路路基抗滑桩施工技术的应用

（一）边坡支护方案

边坡防护采用预应力锚索抗滑桩支护，该方案一般适用于岩质滑床，主要由抗滑桩和预应力锚索组成桩—锚支挡体系，共同抵御滑坡体下滑，锚索应锚固于稳定的岩层中。这种方法已经在道路水利等边坡治理工程领域得到广泛使用。和普通的抗滑桩受力状态不同，它通过在桩顶施加一个拉力，改变普通抗滑桩的悬臂受状态，受力更加合理，是一种主动抗滑结构，其基本的力学模式可以等价为简支梁或者其他超静定结构，具有桩身弯矩小，剪力相对小，桩身截面尺寸及配筋合理等特点。本工程为保障立雪书院结构基础的稳定性，初步考虑抗滑桩施工方案先开挖桩顶土石方，形成工作面，然后开挖基坑，灌注桩身，待桩身混凝土强度达到设计要求的 75%，再开挖桩前土石方。考虑到本工程施工条件较差，推荐采用水磨钻法挖孔施工，抗滑桩按跳桩开挖基坑，基坑护壁采用钢套筒，钢套筒直径 1.3 m，壁厚 12 mm，桩身混凝土的强度等级为 C35。对于有滑动迹象、顺层、滑坡段或需快速施工时，宜采用速凝或早强混凝土，桩与桩之间设置软式透水管。桩顶冠梁处通长设砂夹卵石反滤层，反滤层厚度为0.3 m，反滤层下部设置夯填黏土防渗层。

（二）施工关键点

在具体施工中要保证按照设计标准控制混凝土厚度、混凝土的强度和钢筋的实际用量。如果存在较多的地下水或者遇到强降雨，可以采用排水或者拦截措施避免水体严重影响施工质量。具体施工中，要注意严格遵守施工流程。第一，施工单位要全面清理施工现场，确保现场干净整洁。在清理前要封闭交通，对该路段进行彻底清扫，避免存在垃圾，然后由专业的人员利用测量设备进行现场测量，将路面基槽的具体挖掘位置确定。第二，测量放样。测量人员要合理调试设备，明确设计图纸要求，明确设备运转是否正常，测定相关数据，然后做好相关数据的修改，为施工质量的优化提供保障。第三，挖掘。整体挖掘工作要在数据确认无误后方可开展，在挖掘前，要合理设置每个孔洞之间的距离。在完成挖掘后要彻底清理干净每个孔洞，将清理的碎石块和土块运输到指定地点，避免和抗滑桩材料混合对施工质量产生严重的不良影响。第四，做好支护工作。通常采用钢板作为支护材料，通过科学设置支护结构可以将孔洞内部结构的稳定性提高，有助于孔洞抗拉能力的提升。第五，混合制作和浇筑柱形桩，用机械设备完成这项工作，同时要用测量仪器精准地测量浇筑过程，做好偏差的控制。可以采用分层、分段浇筑的方式，在压实地层浇筑材料后方可进行下一段浇筑作业。

（三）桩孔开挖

首先平整桩位场地，沿1m间隔设定排水沟，保证排水通畅。利用挖掘机结合人工进行综合开挖，产生坑壁时应及时人工修整，锁扣规定为桩孔上端2m处，开挖桩孔后立即进行护壁和锁口处理。锁口通常高出平台15～20cm，其制作质量直接影响着抗滑桩施工的整体质量，锁口具有挡水、挡土、防坍塌等作用，结合锁口的高程来控制桩孔的开挖深度。采用C25型钢筋混凝土作为护壁，按照设计要求设置护壁钢筋，并及时对钢筋质量进行检查，护壁模板安装完毕后采用孔位中心位置来校正模板固定，确保护壁的垂直度、厚度以及孔径符合设计要求。对混凝土进行对称浇筑，再四周振捣，避免模板偏移，确保护壁构成为整体，等混凝土强度成型后即可开始拆模。

（四）模型中的接触作用

不同的两物体进行接触，其接触面必定存在着接触的作用。根据有关研究表明，抗滑桩在外荷载作用下会产生桩-土之间的相对滑动和脱开，桩-土之间接触面的不连续变形；桩-土之间的接触应力包括垂直于接触面的正压力以及沿切线方向和环向的剪应力。在本文当中，对桩-土之间的接触采用Coulomb摩擦模型给表征，其接触面间的接触压应力为p，则摩擦模型中的极限摩擦力值为τ crit =μp，其中μ为土体与桩间的界面摩擦值，通常取值为μ=0.4。

（五）混凝土灌注

混凝土灌注质量需严格控制，合理设计混凝土配合比，桩身混凝土强度等级选为C30，坍塌度不得小于6cm，准备多项设计方案来保证大渗水浇筑，以便确定最佳方案。混凝土拌和均匀后运至施工现场，串筒下料前及时清理孔底多余水分，快速下料并保证混凝土和串筒间距不超过2m。采用振捣棒进行分层振捣，边浇筑边振捣，以浮浆厚度确定混凝土浇筑标高，浇筑完毕后将多余浮浆清理干净并进行整平。

（六）锚索抗滑桩设计参数

抗滑桩的横截面可以是矩形，也可以为圆形，尺寸的大小根据滑坡推力的大小、桩间距、地基承载力等综合确定。工程中，抗滑桩的截面按圆形设计，直径取 1300 mm。抗滑桩的间距既不能太大也不能太小，太大无法形成土拱效应，太小会发生群桩效应。桩间距的大小除了与桩受到的滑推力有关，还与桩后土体的 c、准值有关，参考国内外相关资料，对于圆形桩而言，最小间距可以取其直径的 2.5 倍，本工程中圆形截面抗滑桩间距近似取3000mm。抗滑桩的锚索可以是单锚，也可以是多锚，为避免发生群锚效应，锚索的间距根据设计锚固力和锚固段的锚固能力确定，锚固段间距宜取 3～6 m，最小间距不得小于 1.5 m。本工程采用单桩单锚体系，锚索间距取决于抗滑桩的间距。抗滑桩的埋置深度，对于普通悬臂桩而言，锚固深度既要满足桩周土承载力的要求，还要满足承载滑坡推力及桩顶允许位移要求；对于锚索抗滑桩，滑坡推力大部分由锚索承担，桩的锚固深度只需满足地基承载力即可，本工程中锚固桩的锚固深度取 8 m。抗滑桩桩身采用水泥混凝土浇筑，纵向受力钢筋采用 28 根 HRB400，直径采用 25 mm，保护层厚度取 70 mm。

（七）填筑施工引起桩板墙水平位移的变化分析

路基填筑施工的过程中，桩板墙主要受自路基向的主动土压力作用，而发生水平向的水平位移。为了解路基填筑施工对桩板墙的影响变化影响，分别提取路基每层填筑后对应的桩板墙水平位移值，当路基分层填筑时，桩板墙的水平位移随着埋筑深度的增大而逐渐减小，呈现曲线的变化规律；随着路基填筑高度的增加，桩板墙的最大水平位移也逐渐增大，该现象主要源于桩板墙承受的土体主动土压力和被动土压力，桩板墙承受的主动土压力也随之增加，因此，其水平向位移也逐渐增大。路基每层填筑作用下的桩板墙最大侧向位移位于桩顶处，其最大的侧向位移值分别为5.29 mm、8.03 mm、10.14 mm、11.45 mm、12.43 mm和13.01 mm，其路基每层填筑下桩顶部的水平位移值增长率分别为 51.8%、26.3%、12.9%、8.6%和4.7%，随着路基填筑高度的增加，桩板墙顶部的水平位移也逐渐增加，但是增长率逐渐减小，逐渐趋于稳定。该现象产生的原因是：随着路基填筑高度增加，桩板墙承受的土压力也增大，而桩板墙顶后的被动土压力值无变化，最终导致其水平位移也会增大，随着填筑次数的逐渐增加，桩顶的水平位移也逐渐趋于稳定。

（八）桩身内力及变形计算

对于普通抗滑桩可以根据桩的锚固深度 h 和变形系数α确定采用刚性桩或弹性桩计算模型。对于锚索抗滑桩而言，由于预拉力的存在，桩的截面尺寸及刚度较小，一般按弹性桩计算。根据滑坡体的工程性质和厚度，推力分布图形按矩形布置，剩余下滑力按200kN/m考虑，每根抗滑桩所受的推力按桩间距3m计算，抗滑桩总长度取20m，锚固段长度取8m，锚固段以上的桩体按受静载作用的悬臂梁计算。锚固段以下的桩身内力及变形计算，采用弹性地基梁模型计算。根据公路路基设计规范规定，对于较完整岩层和硬黏土的地基系数取常数 K，风化破碎的岩块，桩前滑动面无超载，地基系数采用三角形分布，有超载时采用梯形分布。本工程中抗滑桩的锚固段土层为中风化凝灰熔岩，地基系数采用“m”法。

（九）准备工作

在正式施工前施工技术人员对施工现场进行实地勘测，合理设计施工图，施工技术人员均持证上岗，各项施工机械提前调试完毕。边坡开挖前全面封闭各裂缝，减少渗透积水影响。挖孔前对坡面进行开挖卸载，防止坡面滑塌加快，将土石方卸载回填至外侧，并确保外侧土体稳定。整平桩位，将桩顶标高作为基准，为后续施工提供便利。施工前在相应位置布设安全标识，禁止外界人员和车辆进入现场，做好施工防护。

三、结语

抗滑桩被广泛应用于高速公路滑坡治理过程中，针对特定的滑坡病害，需要应用科学合理的治理技术获得良好的治理效果。在施工过程中，需要掌握实际工程地质特点，明确施工步骤，控制施工质量。