绕山道路桩板墙施工技术研究

吴 宇

（中国五冶集团有限公司第四工程分公司，四川 成都 610000）

0 引言

随着我国交通基础设施建设的日益完善，交通网络逐渐向山区发展，尤其在我国西南地区，主要以山地丘陵地貌为主，不得不采用修建山路的方式进行道路贯通，这就使在交通建设中绕山路较多。

由于地形的限制，绕山路修建常常要进行边坡开挖，如果坡度大于安全坡度则需要对边坡进行支护，常用的边坡支护方式主要为重力式挡土墙，锚杆/锚索框架梁、扶壁式挡土墙及悬臂式挡土墙等[1-3]，但鉴于大规模开挖在绕山路修建中并不适用，因此在绕山路修建中常采用复合式支挡结构来进行边坡支挡[4]。

桩板墙支挡结构在一定高度范围内能对边坡产生良好的支护，但随着边坡高度的增加，桩板墙支挡结构受到的弯矩越大，边坡对桩板墙支挡结构的作用力也就越大，如果增加桩的直径和配筋，会使工程造价急剧上升，因此采用复合式支挡结构，以桩板墙支护为主体，以锚索支护作为辅助，进行绕山路边坡支护。该文以某地绕山路桩板墙施工为背景，系统研究绕山路桩板墙的施工技术，以期为桩板墙在山区修建提供技术指导。

1 工程概况

建设地点场地地形起伏较大，相对高差约74 m。局部地段存在自然陡坡、陡坎，丘间沟谷多为林地

由上至下各层岩土特征如下：杂填土（0.38 m-4.5 m），素填土（1.0 m-4.2 m），粉质黏土（4.1 m-8.0 m），强风化砂质泥岩（0.9 m-3.0 m），中等风化砂岩（≤22.5 m），强风化砂岩（0.5 m-2.9 m），中风化砂岩（≤2.0 m）。

2 桩板墙施工

2.1 桩基施工

施工前应平整场地，因桩基位置处于边坡边缘，为满足旋挖机施工要求，先对桩板墙范围内边坡进行开挖平整，待桩基施工完成后，挡土板施工时再进行墙后回填，开挖场坪示意图如图1所示。

图1 场坪示意图

图2 边坡水平位移随坡度变化图

边坡分层开挖，在每层边坡开挖后自稳24 h后进行下一层开挖，根据相邻工点前期对边坡水平位移随坡度变化的现场检测结果可知，在边坡坡度陡于1∶0.5时，边坡开挖后的水平位移相较于缓坡度的工况，其边坡水平位移显著增大，虽然在开挖结束后的24 h能保持稳定，但是很难保证在施工过程中边坡不发生滑塌，当边坡坡度小于1∶0.5时，随着坡度越来越缓，边坡水平位移也越来越小，主要是由于边坡越缓，土体得到的支撑越多，因此边坡越缓，水平位移越小，此外，边坡坡度为1∶0.5似乎是一个临界值，边坡陡于1∶0.5，则边坡水平位移过大，当边坡缓于1∶0.5，虽然边坡水平位移减少，但相应的边坡开挖以及回填的工作量增大，因此本次桩基施工边坡开挖的坡度定为1∶0.5，即能减少工程量，又能使边坡开挖后水平位移较小。

在桩基施工的清孔过程中，钻孔钻至设计深度后，即停止钻进，严禁采用增加钻进深度的方式来代替钻孔清底的流程，钻孔清底对桩基的承载力有重要影响，清底不干净会影响桩底部混凝土的凝结，有时甚至有岩块等异物入侵桩身，造成桩体缺陷，影响桩的承载力，因此钻孔后要及时进行清底作业，待测量孔底土渣厚度满足要求后，清孔工作随即停止。

在混凝土灌注过程中，要紧密关注孔内混凝土的液面高度，及时调整混凝土泵送的速度及用量，混凝土灌注速度≤120 m3/h，泵送速度过快会导致浆液对模具的冲击力过大，有可能出现胀模现象，导致桩身周围出现混凝土胀块，使原本只承受轴向压力的混凝土桩基不得不承受剪力，降低桩基的承载力。

由于施工所用混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰密度较小，在混凝土浇筑过程中有可能上浮至桩顶位置，粉煤灰的承载力显著小于混凝土的承载力，使承载力下降，为避免上述现象，在浇筑混凝土达到设计标高后继续加灌混凝土50cm以上，以便出现粉煤灰上浮现象后将瑕疵段清除，从而保证桩承载力符合要求。

2.2 抗滑桩和挡土板施工

为了确定本次施工所用抗滑桩的桩身长度，采用FLAC进行数值模拟研究。桩身长度对稳定系数的影响如图3所示，由图可知，抗滑桩稳定性随着桩身长度的增加逐渐增加，存在一个临界桩身长度，当抗滑桩身长度小于临界长度时，抗滑桩稳定系数随着桩身长度减少而降低，当桩身长度大于临界桩身长度时，抗滑桩稳定系数随着桩身长度的增加缓慢增加，桩长超过27 m后稳定系数随桩长的增加速率减缓，说明桩长超过27 m后再增加桩长对边坡支护效果的增加并不明显，因此本次桩板墙抗滑桩长度定为28 m。

图3 桩身长度对稳定系数的影响

为了探究桩长28 m的抗滑桩对边坡的支护效果，对桩身水平位移进行了研究，如图4所示，在嵌固段范围内，桩身既有挤压边坡的位移，也有背离边坡的位移，且随着桩身长度的增加，水平位移快速的由挤压边坡转为背离边坡，在嵌固段以外，桩身水平位移随着桩身长度的增加逐渐增加，对桩长28 m的抗滑桩，其桩身最大水平位移不超过1.5 cm，有效地控制了边坡的变形，对边坡起到了很好的支护作用。

图4 长28 m抗滑桩水平位移变化图

山区降雨丰富，墙后填土由于雨水浸泡而饱和，为了能使墙后土体的水及时排出，将泄水管从地面20 cm以上每隔2 m设置一列，坡度为4%。泄水管后采用沙袋作为反滤层，避免排水过程中土颗粒由于水流的搬运而流失[5]。

在进行墙后回填时，桩板墙内侧50 cm内，采用卵石、砾石等透水性材料进行分层填筑，每层回填厚度≤30 cm，每隔4 m高度，设置一层双向土工格栅，双向土工格栅可以起到很好的限制位移的作用，当土工格栅内的卵石、砾石发生位移时，对土工格栅产生张拉作用，限制了卵石、砾石的位移，增强了回填材料的整体性和连接性，此外墙厚回填材料宜选用卵石、砾石等渗透性强的材料，避免在日后的使用中由于水不能及时排出而损坏挡土板。

2.3 锚索施工

为了确定本次施工锚杆的倾角，采用FLAC对倾角为7°～15°的锚杆进行研究，如图5所示，边坡水平位移随着锚固角度增加逐渐减少，这主要是由于锚杆嵌入角度越大，对边坡的拖拽作用越强，对边坡的支护作用就越明显。当锚固角度为15°时，边坡最大水平位移小于2 cm，对边坡位移的限制作用最强，因此本次锚索施工的嵌固角度为15°。

图5 锚杆倾角对边坡位移的影响

为了确定锚索施工的锚固长度，采用FLAC对锚固角度为15°，锚固长度不同的工况进行研究，如图6所示，随着锚固长度的增大，边坡水平位移在逐渐减少，边坡水平位移减少，随着锚固长度增加速率逐渐降低，存在一个临界锚固长度，当锚固长度小于临界锚固长度时，锚固段与岩壁的摩阻力不足以提供足够的拉力对边坡进行支护，因此边坡水平位移随着锚固长度减少迅速增加，当锚固长度大于临界锚固长度时，锚固段与岩壁的摩阻力足以提供支护边坡所需要的拉力，因此边坡最大水平位移随着锚固长度的增加而减少。当锚固长度超过8 m时，再增加锚固长度不能有效限制边坡位移，因此在锚索安装过程中，锚索的嵌固长度为8 m。

图6 锚固长度对边坡位移的影响

达到钻孔设计深度后，不能立即停钻，必须在停止进尺的情况下，稳钻1 min～2 min，由于岩体内部具有较高的原始应力，当钻孔后，孔内壁岩体的支撑消失，由于钻孔周围应力降低，因此岩体沿着垂直于等应力面的方向产生变形，会重新挤压钻孔，使钻孔的直径减少，甚至会使钻孔发生弯曲变形，因此在钻至设计深度后，稳钻1min～2 min，将入侵至钻孔的岩体及时削除，并维持钻孔为圆柱形。

施加预应力对抗滑桩进行牵拉，当预应力过大时，张拉钢筋会快速产生应力松弛，因此锚索采用高强度低松驰的预应力钢绞线[6]。为了研究张拉应力对边坡稳定性的影响，对锚固角度为15°，嵌固长度为8 m的预应力锚索采用FLAC进行建模研究，由图7可知，在施加预应力后，边坡的稳定系数都大于1.3，因此采用锚索-抗滑桩可以对边坡进行有效支护，当张拉应力从900 MPa增加至930 MPa时，边坡稳定系数显著增大，当张拉应力大于930 MPa时，边坡稳定系数随张拉应力的增加速率变缓，因此锚索施加的张拉应力确定为930 MPa。

图7 边坡稳定系数随张拉应力的变化

3 结论

该文以某地绕山路桩板墙施工为背景，从桩基施工、抗滑桩和挡土板施工，锚索施工，系统研究了绕山路桩板墙的施工技术，主要得到了以下结论：1）采用在抗滑桩顶部安装锚索的方式，可以有效减弱高陡边坡对抗滑桩的作用力，在不增加抗滑桩截面积或增加钢筋用量的情况下，可以对高陡边坡进行有效支护。2）为避免造成土渣四溅和桩底不平的现象，混凝土灌注时导管埋入混凝土不小于2 m深，且在抗滑桩浇筑达到设计标高后再继续加灌混凝土50 cm以上，以便出现粉煤灰上浮后将瑕疵段清除。3）在进行墙后回填时，桩板墙内侧50 cm内，采用卵石、砾石等透水性材料进行分层填筑，每层回填厚度不得大于30 cm，每隔4 m高度，设置一层双向土工格栅。