基于机械施工的矩形抗滑桩设计方案

安博 王迎法 赵虎刚

摘要：随着山区高速公路的兴建，工程建设项目采用抗滑桩处治的地段也日渐增加，传统的矩形抗滑桩采用人工挖孔，施工周期长，安全隐患大。本文充分剖析了传统抗滑桩的优缺点，在传统矩形抗滑桩的基础上进行优化设计，提出基于机械施工的矩形抗滑桩设计方案，并设计应用于云南某高速公路弃土场加固案例。

【关键词】机械施工;矩形抗滑桩;优化设计

抗滑桩作为一种常用的高边坡工程处治方式，以其结构简单、处治效果好等优点而得到广泛应用。

1.传统抗滑桩

常见的矩形抗滑桩截面尺寸为2.0米×1.5米、2.5米×2.0米等，根据滑坡体规模选取相应的截面尺寸。抗滑桩桩孔通常采用人工挖孔法施工，提升架提土，提升架要设自动卡紧制动装置。挖孔桩投入劳动力较多，施工周期长。人工挖孔是非安全的施工方法，易于发生伤亡事故，最常见的事故是提升过程中发生坠落，其他的事故有护壁开裂、涌水等。挖孔桩施工要设专职安全员，时刻关注孔内状态，确保施工安全。

圆形截面的桩基可以采用旋挖钻机或冲击钻机等机械施工，施工难度小，周期快，但圆形桩桩间土体的最大位移要大于与其同截面面积的矩形桩。为了保证抗滑桩上方土体支挡效果，条件允许的情况下，尽可能采用矩形抗滑桩。

2.抗滑桩优化设计

2.1施工机械的选择

常见的公路工程桩基施工为旋挖钻机或者冲击钻机等机械，主要施工圆形截面的桩坑，由于矩形抗滑桩支挡的效果好，能开挖矩形桩坑的机械选定为成槽机。成槽机又称开槽机，是施工地下连续墙时由地表向下开挖成槽的机械装备。作业时，在土层或岩体开挖成一定宽度和深度的槽形基坑，放置钢筋笼和灌注混凝土而形成地下连续墙体。

2.2矩形抗滑桩优化调整

成槽机成墙厚度可为0.4～1.5米，一次施工成墙长度可为2.5～2.7米，抗滑桩截面尺寸为2.8×1.5米。由于是机械开挖桩坑，取消传统抗滑桩开挖的护壁支护，改用泥浆护壁，泥浆可以作为机械施工的润滑剂和冷却剂，加速施工进度的同时，也冷却的机械设备，并防止槽壁坍塌或剥落，维持桩坑的形状。桩坑支护采用泥浆护壁，钢筋笼改为桩坑外预制，为方便钢筋笼吊装施工，钢筋笼每隔4米设置一道10号槽钢做钢筋笼的外包箍筋。方便成槽之后，用起重机吊住槽钢将钢筋笼放入相应桩坑，浇灌混凝土把泥浆置换出来。

3.工程实例

云南某高速公路弃土场堆砌完成后发生变形坍塌。根据工程地质调查及钻探揭露结果表明：弃土场区地层现主要为人工弃土、第四系粉质黏土、黏土、粉土、泥炭土，现分别叙述如下：（1）人工弃土：褐色、主要为人工弃土、含少量碎块石.承载力基本容许值120kPa;（2）黏土：灰、兰灰色，可塑状态，局部软塑状态，湿。稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等。夹薄层有机质土。 承载力基本容许值200kPa;（3）粉土：灰色，密实为主，局部中密，湿，局部夹粉砂。无光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等～低。 承载力基本容许值210kPa;（4）粉质黏土：褐红色，可塑，光泽度差，韧性一般，干强度较好，含少许角砾，具有弱膨胀性。 承载力基本容许值160kPa;（5）泥炭土：黑色、深褐色，硬塑状态，稍湿～湿。稍有光泽，干强度及韧性低～中等。含大量有机质及腐殖质、腐木。 承载力基本容許值180kPa。

弃土场上覆土体主要为开挖弃土，岩性为第四系粘土、泥炭土和粉土，具有膨胀性，水稳定性较差，遇强降雨的等工况下易滑移、坍塌，总体稳定性较差。若重新选择弃土场位置，将大部分弃渣搬迁至新的弃土场，搬迁工程量大，工程造价高，综合考虑，方案定为在弃土场拦砂坝前方布设抗滑桩。由于弃土场土质松散，人工挖孔安全隐患大，采用机械成孔抗滑桩，尺寸为2.8×1.5米，将地质情况和抗滑桩尺寸用库伦岩土软件进行稳定性分析。在暴雨工况下，设置抗滑桩后的安全系数=1.54>1.35，边坡稳定性满足要求。为了进一步提高弃土场的稳定，再进行以下优化措施：（1）为了增加抗滑性，抗滑桩布设由支线布设改为弧形布设;（2）为了提高抗滑桩整体稳定性，在抗滑桩桩顶设置冠梁，冠梁宽3米，高2米;（3）.在弃土场顶面、坡面、坡脚设置排水沟，完善弃土场排水系统。

4.结束语

本文提出一种矩形抗滑桩优化设计方法，具有安全、简单、施工快速等优点，值得应用推广，将本文所述优化方法用于工程实例分析，开槽机开挖弃土场，土体松散，孔隙率高，膨胀性强，机械施工条件好，如果是坚硬的岩石地段，则该设计方法不适用，应当根据现场情况选择合适的设计方案。

【参考文献】

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[2]汪儒鸿，周海清，吴润泽，梁华友.抗滑桩截面形状优化选择[J].兵器装备工程学报，2017，38（08）：178-182.