高边坡加固施工中微型抗滑桩的应用

【摘    要】：为了提高边坡的稳定性，提出采用微型抗滑桩对高边坡进行加固处理。按照极限平衡理论，计算出微型抗滑桩应力与边坡滑出点所在滑动面的整体向下荷载力的关系，以此为基础确定施工标准，对桩孔开挖、钢筋笼制作以及桩芯混凝土浇灌3个阶段对施工关键技术进行总结，明确具体的开挖深度、间隔及浇筑方式。测试结果表明，设计方法可以确保边坡在不同工况下保持较高的稳定性。

【关键词】：高边坡；加固；微型抗滑桩

【中图分类号】：TU43【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）01-50-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.014

Application of Micro Anti-slide Pile in High Slope Reinforcement Construction

WU Peipei

（China Construction Second Engineering Bureau Co. Ltd.， Shanghai 200000， China）

【Abstract】：In order to improve the stability of the slope， the paper propose the application of micro anti-slide piles in the reinforcement construction of high slope. According to the limit equilibrium theory， the relationship between the stress of the miniature anti-sliding pile and the overall downward load force of the sliding surface where the slope slide-out point is located is calculated， and the construction standard is determined on this basis. The construction method is studied in three stages of pile hole excavation， steel production and the pile core concrete pouring， the specific excavation depth， interval and pouring method are clarified. The test results show that the design method can ensure that the slope maintains high stability under different working conditions.

【Key words】：high slope； reinforcement；micro anti-slide piles

边坡作为建筑施工中较为常见的一种结构，是影响施工安全的重要因素之一[1]；特别是对于山地建筑，边坡加固治理及边坡失稳预防已成为避免滑坡灾害的重要环节[2]。一般情况下，边坡失稳主要原因：一是进行了规模较大的削坡挖方施工，开挖的土体结构较多，形成了高且陡的边坡结构[3]；二是在竖向设计上，坡顶出现了新的填方或新增了基础较浅的结构，在这种较高的额外荷载作用下，边坡失稳 [4]；三是由于建筑施工与原坡体地下水的排泄路径出现了交汇和阻断，使得边坡对应环境内的地质构成出现变化，地下水含量增加，降低了边坡的稳定性[5]。

边坡的稳定性不仅对建筑施工具有重要的作用，对于周围环境的保护也发挥着积极的影响。微型抗滑桩是一种成本相对较低、施工相对简单的加固方法，利用微型抗滑桩对边坡进行加固处理，将大大提高其安全性[6]。

为此，本文提出采用微型抗滑桩加固高边坡并通过工程实例验证了设计方法的有效性，以期为相关加固工程的开展提供参考。

1 边坡土体加固需求分析

要确保加固工程能够切实保障高边坡的稳定性，首先要对边坡土体的加固需求进行客观分析[7]，以边坡滑出点为分析目标，构建高边坡结构模型，将目标边坡滑出控制点作为模型的坐标原点，建立涵盖整个加固边坡结构的直角坐标系[8]。

假设边坡滑出点所在滑动面的圆心坐标为p（x，y），此时利用微型抗滑桩对其进行加固处理的嵌入位置坐标为qi（xi， yi），微型抗滑桩与边坡滑出点所在滑动面交点位置为a（xj，yj）。当边坡的垂直高度为h时，边坡滑出点所在滑动面的整体向下荷载力的大小可以表示为

[F=（ρπr3g+Fw）cosα]   （1）

式中：[F]为边坡滑出点所在滑动面的整体向下荷载力；[ρ]为边坡土体的密度；[r]为边坡滑出点所在滑动面的半径；[g]为重力作用系數；[α]为边坡滑出方向与水平方向的夹角；[Fw]为外在荷载作用大小，当坡顶不存在外力荷载作用时[Fw]=0，当坡顶已经有建筑结构存在时，[Fw]为建筑结构的重力值，此时[F]表示为

[F=ρπr3g+mg]  （2）

式中：m为坡顶建筑结构质量。

将微型抗滑桩结构与滑移面内部土体看作一个整体，微型抗滑桩的各个自由段在滑移面内部的主要受力也就是边坡滑出点所在滑动面产生的向下荷载力。以稳定性为目标，对微型抗滑桩的施工要求进行计算，按照极限平衡理论，微型抗滑桩在边坡土体滑移状态下保持稳定的基础为

[（x-xi）2+（y-yi）2df=F（xj-xi）2+（yj-yi）2d]

（3）

式中：d为边坡土体滑移的距离；f为微型抗滑桩的最小应力能力。

计算得到边坡土体加固需求，结合实际施工的要求，对微型抗滑桩的安装位置、安装数量以及安裝角度进行设计。

2 高边坡加固施工

2.1 桩孔开挖

为降低支护施工对边坡稳定性的二次破坏，主要采用人工方式对孔桩进行开挖。

桩孔开挖之前，要确保孔口部位的土体相对平整，避免由于表面凹凸不平影响后续加固结构的作用效果。同时要对地表的截水、排水构造进行分析，确保坡体内部的水体流通路径不会受到破坏；可以辅以适当的防渗措施，特别是雨季施工时，孔口的位置要避免直接暴露在空气中，可以在其表面设置围堰结构，高度在2.5～3.5 cm为宜。

当土体结构相对紧实时，桩孔间隔1～2个孔即可；当土体结构相对松散时，桩孔每次间隔2～5个孔为宜。需要注意的是，在进行开挖施工时，要按照由浅到深、由两侧到中间的顺序；每一阶段开挖中，要及时对地质情况的变化进行查验，一旦出现异常要及时调整施工方式以及施工方案；结合岩土体性质及坡体整体的高度进行桩孔开挖深度设计，确保最大开挖深度不会对坡体的自稳性产生影响。部分紧凑碎石块和可塑硬塑状黏性土会提高微型抗滑桩的稳定性，该类边坡桩孔的深度以0.5～0.7 m为宜；部分垮塌松散碎石和软弱状黏性土会降低微型抗滑桩的稳定性，该类边坡桩孔的深度以1.0～1.3 m为宜。当开挖岩体已经出现明显垮塌情况时，开挖前需要先对垮塌部位进行灌浆处理。开挖带来的废渣弃渣要及时运输到坡体结构以外位置，最大限度减小坡体所受荷载。

2.2 钢筋笼安装

高边坡加固的主要作用是最大限度减少坡体的滑移，因此需要在边坡表面安装钢筋笼实现固定。按照打设桩孔的大小以及深度对钢筋笼直径以及长度进行设计，为了提高微型抗滑桩，钢筋笼直径大于桩孔直径5.00～1.00 mm，钢筋笼长度大于桩孔深度5.00～10.00 cm。为了避免对桩孔的内部结构造成破坏，预制钢筋笼后吊放安装。钢筋笼竖筋冷挤压处理，当使用的钢筋材料硬度较大时，也可以采用双面搭接焊、对焊等方式连接。

2.3 桩芯灌注

混凝土主要灌注材料。灌浆前，要对桩孔内部的情况进行检查。当其底部存在积水且深度超过10.00 cm时，需要进行排水处理，确保满足要求后再进行灌注。将混凝土通过导管注入桩孔中，导管下口与混凝土面的距离保持在0.7～1.0 m，灌注过程中辅以振捣，确保抗滑桩内不存在气泡和空洞，振捣频率为0.5 ～0.7 m/次。对露出地表部分的桩身混凝土进行养护，养护期不少于7 d，日晒强烈时，可以覆盖草帘或麻袋等降低蒸发速度。

3 应用实例

3.1 工程概况

某住宅小区施工前需对附近的山坡结构进行开挖处理。对坡顶平面作用荷载情况进行分析，天然重度为12.40 kN/m3，预计最大荷载可以达到26.000 0 kPa，最小值也要达到10.526 0 kPa，均布荷载为13.432 6 kPa。为了确保边坡稳定，需要对其实施加固。待加固边坡垂直高度达到了11.50 m，属于典型的高边坡；不仅如此，通过观察其开挖角度发现，边坡线与地面的夹角度数达到了75.46°，属于危坡。

采用预应力框架梁作为边坡表面的加固结构，将微型抗滑桩作为边坡加固的支护应力结构。边坡的土质构成相对松散，黏聚力仅为11.56 kPa，密度较低，稳定性较差，极限摩擦力约为42.30 kPa；因此在沿边坡向上的高度上共设置了 5 根微型抗滑桩。各层微型抗滑桩的排布以高度为基准，按照等间距的方式进行布置，微型抗滑桩的水平间距为 2.50 m。按照微型抗滑桩与水平面夹角≯15°且≮10°的标准进行设置。见图1和表1。

3.2 测试结果分析

统计不同工况下边坡的稳定性，以安全系数作为评价指标。

[γ=5-i=15fiFi]  （4）

式中：[γ]为边坡的安全系数；[fi]、[Fi]分别为实际微型抗滑桩应力以及表1中设计对应微型抗滑桩的应力。

由于坡顶平面作用荷载以及天然重度的影响，其最大值不会超过4.50。见表2。

由表2可以看出，边坡在不同滑移工况下均表现出了较高的稳定性。结合式（4）以及对边坡基础信息的调查结果可以计算得出，在无异常工况下，边坡的安全系数基本在4.0左右，而在表2工况下，加固微型抗滑桩的安全系数均在3.40以上，表明此时边坡具有较高稳定性，能够确保其安全性。

4 结语

本文提出高边坡加固施工中微型抗滑桩的应用研究，在分析了边坡加固应力需求的基础上，对微型抗滑桩的按照方法进行精细化设计，提高了边坡的稳定性，为施工安全提供了重要保障。

参考文献：

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[3]桑彦庭，廖    峰，柳金龙，等. 高原低温条件下边坡加固对高原生态环境影响的技术研究和实践[J]. 江西建材，2022，（1） ：212-213+216.

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[5]马    华，雷国平，苏    栋， 等. 微型桩-连梁组合结构的边坡加固机理与内力计算方法[J]. 铁道建筑，2021，61（11）：11-16+28

[6]邓方明，虞    霏，李    维. 基于Geo-slope软件的码头陆域顺层岩质高边坡分级加固计算[J]. 水运工程， 2021，（9）：66-70.

[7]胡清志. 基于Geostudio计算下省道西港线某高边坡灾害防治的分析研究[J]. 福建建材，2021，（8） ：62-64.

[8]叶志程，杨    溢，左晓欢，等. 基于Midas-GTS/NX的不同工况下某边坡稳定性分析及加固措施[J]. 化工矿物与加工，2021，50（5）： 16-19.

收稿日期：2022-03-16

作者简介：吴培培（1992 - ）， 女， 湖北随州人， 从事建筑工程施工技术管理工作。