山东建筑大学 交通工程学院 山东济南 250100
摘要:分析阐述了公路边坡抗滑桩的类型和作用机理,并对抗滑桩的施工技术应用要点和施工质量控制措施进行了分析和探讨。
关键词:公路边坡;抗滑桩;施工技术
0引言
公路边坡滑坡威胁着经济的平稳发展和人们的生命财产安全。在公路的滑坡控制方面,抗滑桩得到广泛应用。
1 抗滑桩类型
(1)悬臂抗滑桩。悬臂抗滑桩主要是通过桩床基础存在的强大抗力对平滑坡的推力进行抵抗,这种类型的抗滑桩主要是应用在浅层滑坡中,最为突出的优势就是在滑坡中进行灵活应用。无论是单级还是多级布桩,均可达到抵抗平滑坡推力的目的。虽然悬臂抗滑桩也有缺点,但不会影响其在治理滑坡中的应用,它已成为当下应用最为频繁的一种抗滑桩。
(2)预应力锚索抗滑桩。预应力锚索抗滑桩技术主要是通过抗滑桩、挡土板和连续梁锚索共同组成的一种空间抗滑结构。其特点是在桩的顶部或桩体相应位置上,设置一个预应力锚索,通过锚索可以提供更大的锚固力以及抗滑力,共同阻挡滑坡下滑[1]。
(3)锚拉桩。锚拉桩受力机制属于主动受力型,对锚杆或者锚索施加预应力之后,会导致锚索和锚杆出现反推力,并且会传递给滑体。能够起到立刻止滑的作用,使建筑物始终处于比较安稳的状态下。锚拉桩多数情况下处于偏心受压状态,这种方式能节省结构材料,和悬臂式抗滑桩相比,能够节省大约 30%~50% 的结构成本,缩短工期,降低工程费用。
2 公路边坡抗滑桩的作用机理
2.1 悬臂抗滑桩与公路边坡的相互作用机理
传统的抗滑桩一般为悬臂桩,利用固定于下部稳定岩土体中的桩体自身的强度承载上部不稳定土体的滑坡推力,从而促使公路高边坡达到整体稳定性,降低发生高边坡失稳的概率。但对于悬臂抗滑桩而言,桩的抗滑截面需足够大才能保证桩身能承受足够大的内力,因此造成普通抗滑桩具有耗钢量大、造价高等缺陷。对于悬臂抗滑桩与公路高边坡相互作用机理的研究重点在于边坡滑动体与桩上部承受滑力部分之间的相互作用,对此目前有 3种观点:一是主要考虑桩间土的外力平衡条件分析,比如有关桩间距计算的上限解公式法,在上限解的基础上再考虑摩擦力、黏结力的下限解公式法以及模型法估算最大桩间距理论;二是主要考虑桩后土拱效应的力学分析,比如基于桩后土拱效应的桩间距计算模型;三是主要考虑数值模拟分析的研究理论。
2.2 锚拉抗滑桩与公路高边坡的相互作用机理
随着锚固技术逐渐成熟,现在很多抗滑桩工艺已经引入了锚固技术概念,锚固技术与悬臂桩技术的结合对抗滑技术的推进作用已经越来越明显。其中应用较广的为预应力锚索抗滑桩,它是一种上部铰支、下部弹性固结的梁式受力抗滑桩,将预应力技术、锚固技术以及抗滑桩技术有效结合起来,充分利用各自的优势来增强公路高边坡的稳定性,尤其在高边坡治理方面具有极大的优势。但是在一些较为平缓的边坡工程中,所需的预应力锚索长度比较大,导致工程造价偏高,因此预应力锚索抗滑桩的应用范围受到一定的限制。
3 公路高边坡抗滑桩的施工技术应用要点
3.1 施工准备
在施工前需要对施工人员进行详尽的施工技术交底及安全技术交底,确保其明确现场施工条件,了解施工图纸内容,所在区域水文和地质情况等等。要针对施工情况制定详尽的质量管理措施以及雨季施工技术措施[2]。
当工程的边坡处于不稳定状态、桩基相对较深并且位于坡脚位置时,要加强监测、安全控制。
采取深层监测对失稳边坡进行稳定性监测,做好防排水工作,并制定相应安全保障措施,包括:需要设置应急爬梯以便人员上下井所用;下井人员一定要佩戴好安全帽;施工中所用设备设施(例如卷扬机、吊笼等)要具有可靠性较高的自动卡紧保险装置;挖出的土石方要尽快运离孔口位置,严禁在孔口周边 1 m 范围内进行堆放。
3.2 孔桩开挖
抗滑桩挖孔工艺流程:平整场地、清表→测量定位→潜孔钻机就位→钻孔第一节→劈裂棒劈裂→人工风镐凿除及出渣→绑扎、吊装护壁钢筋→安装护壁模板→浇筑第一节混凝土护壁(高出地面20 cm)→检查桩位(中心)轴线→潜孔钻机再次就位→钻孔第二节→架设垂直运输架、安装卷扬机、安装吊桶、照明、活动盖板、通风机等→洞内气体检测→劈裂棒钻孔及劈裂→人工风镐凿除→吊运第二节孔桩土石方→绑扎绑扎、吊装护壁钢筋→安装护壁模板→浇筑第二节混凝土护壁→检查桩位(中心)轴线→重复第二节挖孔步骤,循环作业直至设计深度→验收桩孔直径、深度→清理虚土、积水。
采用挖掘机将施工场地进行整平,清除表面浮土、垃圾等杂物。测量组根据设计图纸准确放样出抗滑桩四个角点,撒上石灰作为桩孔开挖尺寸线。在开挖线外砌筑高20 cm 的井圈,用全站仪将轴线引测至井圈上,并用红色油漆对轴线、标高、桩号等数据标识在井圈上。潜孔钻机就位,底盘保持水平,以保证钻杆的垂直度偏差小于 1%。相对较硬的地质采用孔径 160 mm 潜孔钻钻孔,深度大于每层护壁(护壁高 1 m)5 cm。1 ~10 # 桩(带牛腿)每根桩钻孔32 个,11 ~26 # 桩每根桩钻孔 30个,即每桩桩短边(1.8 m 侧)钻孔5 排,桩长边(2.4 m侧)钻孔6 列,每个牛腿部分增加 1 孔,即将 2. 4 m ×3.0 m的孔内水平岩面钻成“筛子状”的临空面。利用潜孔钻钻的孔作为临空面,将劈裂机置于各孔内将两孔之间的“鼻梁”劈裂、破碎,确保劈裂的裂缝 0.5 ~5 mm 宽。
开挖过程注意事项:(1)监测单位应定期对该边坡稳定性进行监测、巡视,并及时反馈监测数据,以指导施工,确保施工安全。若发现坡体位移量突然变大或累计位移量超过规定值、裂缝宽度突然变大、裂缝突然增多等异常情况,应立即停止施工,并及时通知监理、业主、设计等单位,待出具具体实施方案后,方可继续进行施工。(2)开挖过程中应经常复测桩孔尺寸、标高、垂直度,确保桩孔符合设计要求。
4 施工质量控制
公路边坡容易出现安全事故,设计人员要引起足够的重视,加强公路边坡治理力度,提升公路稳定性与安全性。由于山区公路建设在山体周围,受外界自然条件影响较大,如果外界自然条件比较恶劣,会严重影响山区公路的稳定运行。通过做好边坡治理工作,可以降低山区公路交通安全事故发生率,减少车辆运行安全隐患。
公路当中,较为常见的边坡危害主要包含塌陷、路基沉降,由于公路边坡设计不规范,路堤压实质量不达标,特别容易引发上述边坡危害。为了减少此类问题的出现,在公路设计期间,设计人员要加强公路边坡稳定性设计,并结合该地区的地质条件与环境条件,遵守因地制宜设计原则,加大安全隐患排除力度,不断提升公路边坡的稳定性[3]。由于不同地区的地质条件不同,公路边坡质量方法也不尽相同,设计人员可以采取锚索加固与地梁等设计方法,加强公路边坡稳定性设计。
5.结论
通过对公路设计中存在的问题与解决措施进行全方位分析,例如全面考虑复杂地质条件、加强安全性设计、做好勘察工作等等,可以保证公路设计方案得到有效实施,提升公路的安全性。
参考文献:
[1]孔巍,罗运平,周冀伟,苏朋勃,岳昉泽. 超深基坑大直径人工挖孔桩施工工艺应用分析[J]. 第四届高层与超高层建筑论坛暨 2019 中国建筑学会工程建设学术委员会年会,2019.
[2]李世文.高速公路路堑高边坡稳定性分析及支护措施研究[J]. 公路工程,2018,43(5):163 -168.
[3]张尔品.川南某公路滑坡稳定性分析及防治对策研究[ J ].中国锰业,2018,36(03):127-129.