抗滑桩在山区公路滑坡治理中的运用分析_李宏俊.pdf

工 程 技 术INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究139基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目文章“基于模糊层次分析在山地地灾链治理方案优化设计的研究”（项目编号：2020J0968）。作者简介：1.李宏俊，男，河南信阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：地质灾害评价与预测；2.潘少红，女，广东普林人，研究方向：建筑工程。抗滑桩在山区公路滑坡治理中的运用分析李宏俊 潘少红（云南国土资源职业学院，云南 昆明 652501）摘要：改革开放以来，我国经济迅猛发展，公路建设也迎来重大改革，公路等级、公路安全质量不断提升。而在我国中西部地区，山区占据了大部分面积，其中云贵川等西南部地区山地面积甚至达到了 90。为了响应国家发展交通强国的战略目标，部分山区的公路已经取得了快速发展，并且实现了村村通等标准。尽管山区公路得到了极大的发展，但山区路网附属设施质量却亟待提高，公路安全隐患问题常见。为了有效治理山区公路滑坡问题，本文以某山区实际公路为例，就山区公路滑坡原因做出分析，并对抗滑桩在山区公路滑坡治理中的运用进行探讨，有效保障山区公路边坡安全性。关键词：抗滑桩；山区公路；滑坡治理；运用一、引言滑坡是处于斜坡上的某一部分岩土在自身重力的影响下，沿着斜坡上松软的部分向下移动的现象，属于一种常见的地质灾害。我国云贵川等中西部地区主要以山区为主，其特殊的地形地貌构造加上人类频繁的工程活动，或者由于一些特殊的自然灾害，使得山体滑坡事故尤为频繁。一般来说，滑坡常常会造成一定范围内的人员伤亡，甚至会对山区公路造成严重的破坏。为了有效治理山区公路的滑坡问题，相关人员结合国内外的滑坡治理工程，发现抗滑桩具有施工方便、省时、且对原生态山坡干扰小等优点，在滑坡治理中具有相对良好的治理效果。二、现阶段国内外边坡治理技术发展现状（一）国外边坡治理的发展历程西方国家自 19 世纪中期以来对滑坡灾害展开研究。对于小型滑坡，常采用支挡结构物、削坡或设置排水工程的措施，而中大型滑坡便以绕行方式来解决，尚未取得良好的治理方法。二战后经济复苏，对矿产资源的需求也日益增长，同时促进了公共交通的发展与进步，因此，滑坡事故的频发也促进了相关人员的关注与研究，主要有以下几个阶段：首先是二战后，相关专业人员加强了对地表水、地下水排水工程的研究，通常采用挡土墙来做支挡结构设计。接下来是 20 世纪 6070 年代，研究出的抗滑桩在一定程度上弥补了挡土墙的不足。那个时候日本就常常采用钻孔钢管桩，而欧美国家一般采用钻孔的钢筋混凝土灌注桩。利用群桩的受力方式可以有效提高桩的抗剪强度。最后是 20 世纪 80 年代以后，以大直径的抗滑桩来代替小直径的抗滑桩，其直径高达 5m，日本在当时是较为领先的。同时，抗滑桩和锚索结合也是在这一时期取得了飞速的发展。（二）国内边坡治理的发展历程我国自 20 世纪 5060 年代开始研究滑坡灾害的治理与防护，尽管发展时间较晚，但是建设速度极快，甚至达到了与国外发展同步的情况，其发展历程主要分为以下几个阶段：自 20 世纪 50 年代开始，我国主要是借鉴国外滑坡灾害防治措施，即以排水工程为主，挡土墙设计为辅的方式，由于技术相对落后且施工环境的难度较大，其效果并不理想。在 20 世纪 6070 年代，我国的排水工程和支挡滑坡构造物都取得了一定的成就。我国主要采用小抗滑挡土墙，以支挡盲沟来作用于排水工程。其中，深盲沟的地质条件复杂且经常发生坍塌事故，支挡的盲沟通常采用浅盲沟。因此，尽管已经取得一定的进步，但是受技术、地质、地形的限制，依旧事故频出。但是该阶段我国已经成功设计并应用了大截面开挖的钢筋混凝土抗滑桩，在治理大型滑坡的过程中效果明显。在 20 世纪 80 年代，锚索与抗滑桩结合应用于滑坡治理已经较为常见，不但能节约材料，还能改善受力体系，效果明显。工 程 技 术产业创新研究 2023.1 第2 期140三、抗滑桩相关概况（一）抗滑桩类型按照不同分类方法，抗滑桩大致可以分为以下七类：（1）依据桩身的材质可分为钢筋混凝土管桩、木桩、钢板桩等；（2）按照桩身截面的形式可以分为异形桩、方形桩、圆形桩等；（3）按桩的受力状态可分为半埋式和全埋式；（4）按桩的施工方法可分为挖孔桩和钻孔桩；（5）按桩顶固定程度可分为桩头自由和桩头固定；（6）按桩与桩周介质相对刚度可分为弹性桩、刚性桩；（7）按桩体的组合方式可分为钢架桩、排架桩、单桩等。目前，矩形截面钢筋混凝土挖孔桩是我国使用较多的。（二）抗滑桩优缺点及适用范围经过长期以来的发展与研究，抗滑桩的设计与技术应用已经日趋成熟。其主要有施工方便、工期短、收效快的优点，一般都能在工期时间范围内完成抗滑桩的设置。安全可靠也是优点之一，在设计到施工再到竣工，所涉及的设备、建材以及施工技艺等都有一定的安全保障。另外，桩位的选用较为灵活，相关工作人员能够根据建筑工程的实际情况选择多排、单排或者根据工程情况选择桩位，这种可以根据实际情况来随时修改设计的便利之处为抗滑桩的设计与应用带来了更为宽广的发展空间。抗滑桩的缺点则是由于施工地质地形的原因，抗滑支挡结构能够就地取材的较少，通常需要采用水泥、钢筋等。作为目前使用广泛的滑坡灾害防治与治理的措施，抗滑桩可以适用于大部分除流塑形以外的各种滑坡。（三）抗滑桩的工程特点在实际的施工过程中，抗滑桩的工程特点主要有以下几类：（1）抗滑桩位置的设置相对灵活，施工人员可以就其单独设置，也能根据其他建筑物的位置来互相配合使用，从而选择最佳的抗滑桩设置点。（2）在滑动带比较深且滑动推力较大的情况下，抗滑桩相对抗滑挡土墙能够承载更大的荷载，抗滑桩的抗滑能力比较强。（3）抗滑桩的桩孔开挖过程中，相关施工人员还可以对地质情况再一次进行核查，以保障地质情况符合施工条件，如果出现设计方案以外的情况，可以随时根据现场的实际情况更改施工顺序，进行动态的施工管理。（4）为了在施工过程中实时掌握对滑坡的处理情况，控制滑坡状态，施工过程中主要采用间隔开挖桩孔的措施。（5）采用混凝土护壁是抗滑扎开挖过程中常用的措施，这样更能保障施工安全，并且所使用到的设备较为简单易操作。（6）抗滑扎与打入桩或者管形桩相比，更为便捷，可以根据承受荷载需要的钢筋来设置不同的数量的钢筋。四、滑坡形成的原因根据近年来的滑坡灾害情况来看，相关专业人员对其变形情况和滑动原因做出了以下几点分析总结：（1）受到气候气温的影响，其中，大气降水占主要原因。通常情况下，大气降水会在此过程中通过岩石层的间隙而渗透到岩石内部，经过流水对岩石长时间的侵蚀，导致滑坡体质量增加，最终形成常见的滑坡灾害。（2）公路边坡由于失稳造成滑塌。山区公路的开挖带来了交通便利，同时也破坏了边坡体原本的天然平衡，在受自重的影响下，就极易发生滑塌。通常情况下，当边坡垮塌后，还会导致边坡的各种开裂，再经过雨水的侵蚀，更容易加剧滑塌现象的发生。（3）山区不良的地质条件是形成滑坡灾害的本质原因。通过对易发生滑坡的山体进行观察研究发现，所产生滑坡的岩石体通常容易破碎，并且岩石的分层与路线方向是大概一致的，这样一来，受到地下水和雨水对缝隙侵蚀的影响，就容易产生滑坡。五、抗滑桩在山区公路滑坡治理中的应用（一）工程概况该滑坡发生地段位于某山区公路的左侧，处在斜坡位置，且滑坡前方有一条河流。滑坡地段主要呈现为一个凹形坡，坡度约为 30，朝北，有粉质黏土覆于坡面，局部有人工填土种植的乔木。（二）水文地质情况尽管滑坡地段没有明显的地表水，但是由于其处在地势低凹处，在雨季通常会有溪流在其内部形成。一般来说，地下水是通过天然降水的雨水形成的，其类型为常见的碎屑岩隙裂水、松散岩类孔隙水。受季节影响的原因较大，植被通常会被破坏，造成天然雨水渗入滑体。地下水对滑坡的影响是比较大的，不过对钢筋混凝土没有侵蚀性，能够承受抗滑桩的设置。（三）滑坡的规模及结构滑坡位于岩石的顶面，面深为 0m8m，呈现折线的形状，滑体物质主要是松散的碎岩土组成的，主滑段的倾角大约是 2530。山区公路位置位于滑坡的前方，其后方和右周界已经形成，形状类似圈椅状。滑坡的剪出口边坡大约位于 4 级5 级，所形成的水平投影宽约 50m120m，纵向长为 50m70m，因此面积约为 5400m2。滑体体积约 36000m3，平均厚 4m，属于浅层中型土质滑坡。（四）滑坡成因分析由于受到水文地质的影响，该路段的滑坡形成机理在于岩土体的松散碎岩石和基岩的顶面容易滑动而造成的，加上山区公路在修建过程中的放炮造成振动以及公路的切坡，这样一种新的人为的临空面的出现，将土体平衡破坏，进而造成滑坡产生变形，这种牵引式的现象便是导致该路段发生滑坡灾害的重要原因。（五）抗滑桩的实际应用1.滑坡稳定性分析由以上工程地质概况可知，滑坡目前已经基本形成周界，前部的陡坎剪出口和人工切坡清楚，右周界出现裂缝，工 程 技 术INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究141说明滑坡现在并不稳定。就山区公路施工初期的变形以来，发展较为迅猛，这种错落的坍塌往往会危害到桥梁以及路基的施工安全。2.滑坡的设计原则近年来，我国滑坡设计施工案例较多，所遵循的原则一般为首先综合治理，分清主从；同时要及时治理，治早期治小问题；尽可能一次性将滑坡根治，不留后患；在治理过程中应当因地制宜，最好就地取材；滑坡的设计与治理需要选择安全可靠且经济的方法措施，实施争取施工。该山区公路滑坡的抗滑桩设置在距离堑顶平距 11.0m的位置，采用单排且沿着路线方向放置，每两个桩之间的距离为 6.0m。桩截面尺寸有三种：1.5m2.0m，桩长 13m；1.5m1.75m，桩长 11m；1.5m1.5m，桩长 8m。桩身取用C25 混凝土，护壁采用 C20 混凝土，其中壁厚约为 0.2m，锁扣处的壁厚约为 0.3m。3.抗滑桩施工注意事项结合该工程实际情况，在挖孔过程中要做到坑壁垂直，且每隔一个桩就要开挖一孔，上下的尺寸需要一致。每次的开挖深度根据土质情况的不同有所改变，即岩层为 2.0m 左右，而土质则不超过 1.5m。护壁的设置需要完整且紧贴在围岩灌注，尤其不能在土石层的滑床位置、变化处等产生分节。当该处护壁浇筑完成，需要及时检查复核，进行尺寸的修正，保证中心线的位置和断面尺寸符合设计要求。在挖井的过程中，当地下水渗漏，应该及时做好封水处理，确保灌注桩的质量不受影响。桩身的粗骨料粒径最大不能超过 5cm，且桩身的混凝土要连续浇筑，而钢筋的设置则要避开土石的分界位置。无论任何建筑工程，都需要以现场施工人员的人身安全为主。在施工过程中，需要将安全挡板设置在井内。在向外运弃土或者向内吊装建材时，井内的工作人员需要远离挡板。同时，工作结束后，需要以挡板或者其他覆盖物放在洞口覆盖，并设置警示语，防止有人员误伤。对于一些相较坚硬的岩石段或者基岩，可以采取多炮眼、少药量的爆破方式来进行相对密集的松动爆破。施工过程中的施工记录需要每天按时记录，对于故障或问题及时解决并记录过程。六、抗滑桩施工关键要点分析抗滑桩在施工过程中，其主要工序一般为先是开挖成孔，再进行钢筋笼的制作和安装，接着进行清孔，最后则是利用混凝土进行拌和浇筑。（一）施工前的准备工作在进行抗滑桩施工前，需要做好相关的准备工作，主要包括测量放样、建材的储备情况、设备机械的检验维修以及三通一平等。同时，材料的堆放与存储务必设置砖墙来分隔，做好标志，安排专人进行负责与材料进出场管理。抗滑桩的分项开工报告需要报由相关的负责人审批签字后才能开工。另外，抗滑桩的测量与放样尤其重要，相关数据必须准确无误且经过审验复核合格后，才能根据相关的工序开展施工。整个施工流程需要按照设计图纸与方案来逐一进行。（二）施工过程及施工结束要点首先，在设置抗滑桩的地段，路堑的开挖高程到桩顶的标高后，应当先对抗滑桩进行施工，等到其竣工达到强度要求后，再根据边坡的设计率开挖土体。在开挖过程中，需要有专人根据现场施工情况，如实做好施工记录，即地质的柱状图和地层记录，对于锚固地层情况及时核对。其次，桩坑护壁的开挖需要根据实际情况分节进展，其开挖高度根据设计情况或者岩土的地质来决定，适