抗滑桩在高速公路路基滑坡治理工程中的应用

任正国

（遵义智科公路工程技术咨询有限公司，贵州遵义 563000）

1 高速公路路基滑坡成因与特征

1.1 高速公路路基滑坡成因研究

1.1.1 山坡倾斜面与土壤岩石倾斜面同时存在时，地表水渗入岩石层中，构成隔水带，成为地下水沿岩石层的活动状态，导致岩石层表面覆盖物顺倾方向迁移并形成滑坡。

1.1.2 部分纯土壤地段，由于降水过多，地表水入渗，导致地下水活动频繁，使土壤的含水量显著增加，达饱和状态。土壤结构遭到破坏，导致土壤摩阻力和黏结力显著降低。受土壤自重力，沿活动面发生运动而形成滑坡。

1.1.3 高速公路边坡出现水渠或农田等渗水区域，土壤受大量水的浸润而软化，自身强度下降、自重加重形成滑坡。

1.1.4 排水措施设置不恰当。在某些渗水性比较大的土中，边坡没有设截水沟，或在截水沟的布置上不增加防渗衬砌，造成了地表水向截水沟汇聚的过程中，仍渗入土壤内部形成滑坡[1]。

1.2 高速公路抗滑桩计算参数

对于深层滑动面，中前部滑带物质为全、强风化炭质泥岩，且均位于地下水位以下，故可认为滑带参数一致；后缘物质组成为块石土，其参数较中前部滑带参数高。按最不利工况即暴雨工况对滑坡进行分析计算，结合工程经验，综合确定滑坡前缘及滑坡后缘计算参数如下：

滑体（暴雨）：γsat=21.0kN/m3；

潜在滑坡区饱和块石土：C=6.0kPa，φ=26.0°；

主滑段滑面参数（饱和块石土）：C=4.5kPa，φ=12.8°；

潜在滑坡区天然块石土参数：C=6.0kPa，φ=30.0°；

抗滑段滑面参数（饱和炭质泥岩）：C=15.0kPa，φ=9.5°；

滑体（天然）：γsat=20.0kN/m3；

主滑段滑面参数（天然块石土）：C=4.5kPa，φ=14.0°；

抗滑段滑面参数（天然炭质泥岩）：C=15.0kPa，φ=11.0°。

1.3 高速公路路基滑坡主要表现

根据综合地质分析，该滑坡形成原因如下：

1.3.1 地形地貌

由于单斜坡坡脚，坡体上部较陡，中下部较缓，坡度为12°～25°，该斜坡地表两侧发育有季节性冲沟，斜坡前部为半挖半填路基及填平服务区广场，持续的强降雨使得区域内地下水位线升高，导致坡体内岩土体长期处于高含水状态，产生动水压力。

1.3.2 地层岩性

由于堆积碎块石土坡体坡脚，碎块石成分主要为灰岩与泥质灰岩，该碎块石土均匀性差，为软硬相间岩土层，以碎（块）石为骨架，内充填少量黏性土，其中黏粒含量较低，而碎（块）石含量高达70%～75%，且总体呈现稍密状，无分选、局部架空，其透水性强，导致坡体上部汇水极易下渗至坡体内部，岩土体长期受水浸泡。且下伏基岩为遇水易软化的志留系下统龙马溪组（S1l）炭质泥岩，同时为隔水层，下渗雨水滞留于隔水层附近，长期浸泡软化形成滑带[2]。

1.3.3 暴雨作用

持续强降雨，导致大量地表水下渗至服务区的边坡内部，增大坡体重度的同时，地下水位线伴随着降雨量的增大而上升，加大了透水层浮脱力。长此以往，地下水的渗流排泄携带走坡体岩土体内部分黏粒成分，使得坡体的整体性及密实性变差，同时在滑体与基岩接触面上形成滞水带，导致岩土体、潜在滑移面软化，综合诱发坡体滑移（见表1）。

2 抗滑桩施工工艺

2.1 抗滑桩具体的施工工序

在抗滑桩的施工过程中，具体的施工工序：施工准备—放桩位置确定—桩孔挖掘—处理地下水—护壁施工—钢筋笼制作和安装—混凝土浇筑—混凝土养护。

2.2 施工准备阶段

2.2.1 保证施工内容符合三通一平的标准，使施工现场道路、电力以及水源处于畅通状态，将测设桩位与测量控制网设置在合理区域内。将孔做成钢筋混凝土锁口，锁口必须比原来的地面高20cm，避免落石头和地表水倒流入已挖桩孔。在孔口处搭设防护棚，在孔的四周设置防护栏并开挖排水沟。

2.2.2 依据施工场地的具体条件，有序地布置废弃的土壤堆放场地、钢筋加工厂以及物料的堆放场地等。混凝土拌和站与抗滑桩之间的距离仅有50m 左右，所以，可以忽视混凝土拌和场地的影响因素。采用罐车将混凝土运送到施工现场，用混凝土泵直接将混凝土输送至桩孔。

2.2.3 技术人员需要加强施工交底工作，将图纸、安全情况、施工技术等交予现场施工人员。

2.2.4 施工材料进场后，如钢材、水泥、砂石等，需要具备质保书、检测报告以及质量检验合格证等。

2.2.5 应具备钢筋焊接的试验报告，以及混凝土配合比报告等。

2.3 测量定位和放桩样

2.3.1 测量定位

施工人员一定要按图施工。在项目启动之前，按批准的控制点对各桩平面位置进行测放，同时做好各桩位控制桩，桩位放样容许偏差为10mm。在桩位测量结束时，先挖截水沟。经过监理、复核、验收，履行相关程序，才能挖掘。

2.3.2 标定中点

在挖孔之前，放桩位置的中心点以轴线为中心朝向桩周围，得出桩位中心控制点，等第1 节护壁浇筑完毕，将护桩与护壁校准。后期，每次掘进的节段均采用垂球吊，保证桩位垂直度的偏差，将桩径置于规范要求的偏差之内并进行记录。

3 开挖孔桩

3.1 开挖方案

在桩孔的挖掘过程中，需要采取的施工方案包括人工开挖与控制爆破。碎石土是一种强度较小的地质层，需要通过人工进行挖掘；针对较大的孤石或者岩层，需要通过控制爆破的方式挖掘，在实际的爆破过程中，可以选择小药量爆破或者多炮眼式松动爆破等方式。

3.2 施工机具

通常情况下，施工机具包括输风管、专用绞车，鼓风机以及潜水泵等，同时还要准备相关的照明设备。

3.3 施工方法和注意事项

3.3.1 土方开挖

土石方开挖采用分段开挖，分段长度为1.0m，对于易坍塌地段，分段的长度可以根据情况减小。桩孔的挖掘为人工掏挖和孔内土块石用特制的绞车、提升到孔口，倒扣于距桩孔3m 外的规定位置，并且定期向弃土场转运，在孔口处安装活动盖板，确保孔内挖孔人员的安全操作。在运行过程中，装土提桶被举升到活动盖板之上后，闭合活动盖板，把土倒掉，把提桶吊稳，才能开启盖板将提桶下放。

3.3.2 石方开挖

岩石开挖采取松动爆破法，具体特点为浅孔、密眼以及小药量等。采用空压机带风镐钻孔，孔径一般以40mm 为宜，钻孔的排列方式为梅花形。具体参数包括：掏心孔处于中心位置、孔距0.5m、孔深1.2m 以及深度1.5m。

3.3.3 护壁施工

通过机械集中拌和产出护壁混凝土，并采取人工的方式将其输送至孔口，然后利用绞车将其吊运到施工面进行浇筑。混凝土坍落度一般控制在8～10cm范围。将原地下第1 节灌注进行锁口，同时随着开挖深度增加1m，则将C15 钢筋混凝土灌注至护壁1 节，向下开展施工，并以此为循环。

3.3.4 孔内照明

在夜间施工过程中，为了保证用电通畅，需要在施工场地周围搭设照明设备。孔内照明的安全电压是36V，同时加强对孔内照明灯泡的保护，一般利用特制的防水灯罩进行保护，防止在撞击的过程中出现断裂。需要注意的是，在爆破过程中，将所有照明设施移除。

3.3.5 孔内通风

如果桩孔的开挖深度较大，需要利用鼓风机送风的方式进行通风。在每次下孔前，使用鼓风机将空气送入孔内至少15s。为了确保空气清新，爆破结束后，须送风待孔内烟尘排干净后，才能进行下孔操作。

3.3.6 孔内排水

当孔洞中出现渗水时，要及时清除孔内积水，避免桩孔被长时间浸泡垮塌。水量少的情况下，可以直接提取孔中渗水；水量大的情况下，可以采取井点降水或者集中泵排的方式[3]。

4 抗滑桩施工中常见问题的处理

4.1 地下水

在抗滑桩施工中，地下水最为普遍。桩孔开挖后，含水层的水分平衡被打破，使四周静止水流入桩孔，因而影响人工挖孔桩正常施工。如遇动态水压土层施工，不但掘进难度大，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，出现塌孔等意外情况。若遇细砂、粉砂土层，在压力水作用下，非常容易出现流砂、井漏等问题。

4.1.1 地下水量不大时

可以选择潜水泵泵入水中，边泵边挖。待成孔时，及时浇筑对应段的混凝土护壁后，再进行后续段施工。

4.1.2 地下水量较大时

当标段桩孔的涌水量较大时，采取施工孔自身水泵抽水，不利于掘进施工的开展。因此，需要采取四周桩孔一次性抽水的方式，减少开挖孔涌的整体水量，并采取交替循环施工方式，施工效果良好。

4.2 流砂

在粉砂层地质条件下，细砂挖掘通常采取人工挖掘的方式，而在地下水的影响下，增加了形成流砂的风险。严重时，会发生井漏，进而造成安全事故，降低整体的施工质量。所以，在实际的施工过程中，需要采取切实有效的挖掘措施，进而提高施工的安全性。

4.2.1 流砂情况较轻

有效途径就是缩小该阶段的开挖深度，将正常约1m 段减至0.3～0.5m，保证护壁混凝土灌注的合理性。如果孔壁坍塌时，可能出现泥砂无法成桩的现象，此时，可以采用纺织袋装土的方式进行逐一堆堵，进而保证内壁尺寸达到设计要求。

4.2.2 流砂情况严重

在流砂比较严重的情况下，一般会采取下钢套筒的方式，钢套筒与护壁所用钢模板的效果一样，根据桩孔结构的尺寸进行分类，可以将其分为4～6 个拼装部分，再配以合适的肋条，彼此之间采取螺栓相连的方式。挖掘深度在0.5mm 即可，可分片装套筒，孔底的深度需要大于0.2mm，且插入混凝土护壁外侧面要大于0.5mm。待安装结束后，开始浇筑护壁混凝土。如果放入套筒后，出现流砂上涌现象，可以在开挖完成后，马上用混凝土将孔底封闭起来。当混凝土冷凝时，清凿孔心位置的混凝土，形成桩孔。此外，也可以在混凝土护壁最下部进行钻孔灌浆操作。在钻孔过程中，确保孔位向下层护壁外侧倾斜，并将水泥浆压力浇筑，固定下部土壤结构，提高四周与底部砂层的不透水性，解决流砂问题。

4.3 灌注桩身混凝土

混凝土灌注至桩顶部位时，应采取措施，保持导管内的混凝土压力，避免桩顶泥浆密度过大，产生泥团或桩顶混凝土不密实、松散等现象；在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，确定所测混凝土的灌注高度是否正确。灌注桩桩顶高程应比设计高程高出不小于0.5m，当存在地质条件较差、孔内泥浆密度过大、桩径较大等情况时，应适当提高超灌的高度；超灌的多余部分在承台施工前或接桩前应凿除，凿除后的桩头应密实、无松散层，混凝土应达到设计规定的强度等级。

4.3.1 孔底积水

在浇筑桩身混凝土的过程中，设计强度要处于规范标准之内，且保证混凝土密实、均匀，进而防止孔内积水对混凝土配合比以及密实性造成消极影响。在浇筑前，需要将孔内的积水抽出，抽水所用的潜水泵需要安装逆流阀，旨在提泵时不会使抽水管中的剩余水流重新进入桩孔。若孔中的水抽不干，建议在水泵之后在孔底铺入一些干拌混凝土混合料，也可以使用干水泥，然后再浇筑混凝土。

4.3.2 孔壁渗水

针对孔壁渗水现象，在实际的施工过程中要加以重视。由于桩身混凝土的浇筑周期较长，一旦出现过多的渗水，可能对混凝土质量造成消极影响，导致桩身混凝土的整体强度降低。因此，可以采用防水材料封闭渗漏部位，而后再进行桩身混凝土浇筑施工。

5 结语

高速公路路基滑坡问题长期困扰着高速公路的正常营运。应结合滑坡路段的实际情况，查明滑坡发生的真实原因，然后因地制宜地加以整治，为了能够有效地避免高速公路路基滑坡现象出现，应用抗滑桩技术，安全控制后，在施工中取得了理想的效果，质量和安全均得到有效管控，确保项目顺利实施。