旋挖桩应用于高速公路山体滑坡治理的试桩效果分析

摘 要：旋挖桩作为公路桥梁结构物的桩基础，近些年来，在高速公路路侧山体滑坡治理中也有应用。文章以某高速公路高危滑坡加固工程为例，对旋挖桩处理山坡滑坡的作用机理和试桩后的施工效果分析，得出旋挖桩治理滑坡效果显著的结论，并提出施工建议。

关键词：高速公路项目;山体滑坡治理;旋挖桩;试桩;

作者简介：陈本建（1985—）,男,本科,高级工程师,从事公路工程施工与管理工作。;

旋挖桩，全称旋挖钻孔灌注桩，其在应用于高危滑坡治理时由于不确定性因素影响，可能出现滑坡重启病害，故需进行试桩以保障施工中的边坡稳定[1]。该文对余庆至凯里高速公路ZK63 580～ZK63 660段右侧滑坡治理方案加以分析，对旋挖桩在该路段滑坡治理的可行性进行了研究。

余庆至凯里高速公路于2016年6月30日建成通车。重安江大桥为分幅桥，左幅起讫桩号ZK63 445.2～ZK64 248.8，桥长803.6 m，上部结构采用7×40 m先简支后连续T梁 （81 150 81)m预应力～连续刚构 5×40 m先简支后连续T梁。下部构造为主墩采用双肢薄壁空心墩，群桩基础；过渡墩采用薄壁空心墩，群桩基础；引桥墩采用双柱式圆墩，桩基础；桥台为重力式U型台，扩大基础。右幅起讫桩号YK63 429.2～YK64 232.8，桥长803.6 m。上部结构采用7×40 m先简支后连续T梁 （81 150 81)m预应力～连续刚构 5×40 m先简支后连续T梁；下部构造为主墩采用双肢薄壁空心墩，群桩基础；过渡墩采用薄壁空心墩，群桩基础；引桥墩采用双柱式圆墩，桩基础；桥台为重力式U型台，扩大基础。荷载等级为公路-Ⅰ级；桥面净宽为1×净10.25 m。

2020年6月9日，受凯里地区连续强降雨天气影响，发现S62余册高速重安江大桥（63 km 700 m处，位于贵州黄平境内）左幅1#、2#、5#墩，右幅3#盖梁挡块开裂，左幅5#桥墩发现环向裂缝，桥梁附近山体和周围建筑墙体均出现明显开裂现象。恢复桥梁的正常使用功能，需对该桥进行维修加固处理。

根据现场实地测量及调查，路线上方坡面部分农田滑坡，部分村民房屋逐渐出现开裂，2019年—2020年间变形不断加剧，部分村民房屋变形严重。根据现场变形情况，滑坡分为局部牵引变形区、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四个区域。

其中Ⅱ区K63 310～K63 460段，距重安江大桥左幅路基边线150～180 m的滑坡中上部设置一排矩形抗滑桩，A1～A22桩身尺寸3 m×4 m，桩间距6 m，其中A1～A2抗滑桩单根长25 m，共2根；A7～A13抗滑桩单根长33 m，共7根；A3～A6、A14～A22抗滑桩单根长30 m，共13根；A23～A25桩身尺寸2 m×3 m，桩间距6 m，单根长30 m，共3根。A排桩共25根，总计761 m。

Ⅲ区ZK63 580～ZK63 660段，距重安江大桥右幅3#墩～5#墩右侧边线10 m位置设一排2 m×3 m矩形抗滑桩，桩间距5 m，其中F1～F2抗滑桩单根桩长33 m，共2根，合计66 m;F3～F8抗滑桩单根桩长30 m，共6根，合计180 m;F9～F12抗滑桩单根桩长25 m，共4根，合计100 m;F13～F17抗滑桩单根桩长20 m，共5根，合计100 m；共计17根桩，总计446 m。

场区覆盖层为堆积层（Qc）块石、碎石土，下伏基岩为志留系中上统翁项群组（S2～3wn）泥岩。

滑坡堆积层（Qc）块石土：主要成分为白云质灰岩、灰岩，棱角分明，粒径2～5 cm，局部见大块石，块径最大有5 m，厚5～30 m,ZK63 180～700区域均有分布。滑坡堆积层（Qc）碎石土：位于灰岩块石下部，灰黄色，松散、稍湿，为原上部坡体全强风化泥岩，失稳后受到强烈挤压、扰动形成，厚度5～20 m,ZK63 180～700区域均有分布。

场区主要出露地层为志留系翁项群（S2-3wn）灰黄、灰绿色薄至中层状泥岩、砂质泥岩夹薄层状砂岩，顶部见约10 m厚紫红色石英砂岩层间夹泥岩。按岩体风化及破碎程度划分为强、中风化两层，现分述如下：

强风化泥岩：灰黄色，薄至中层状，层间夹薄层状砂岩，节理裂隙极发育～发育，岩质极软，岩体破碎，岩芯呈块状、薄饼状。厚约0.6～7.3 m。

中风化泥岩：灰、深灰、灰绿色，薄至中层状，层间夹砂岩，节理发育，岩体较破碎～较完整，岩质软，岩芯呈柱状、短柱状，少量呈碎块状[2]。

山体滑坡特征：松散土层为结构主体，质软松散，由风化壳、碎石土、半成岩土层构成斜坡，抗剪强度差，变形下滑倾向明显。风化与雨水作用下，水分侵入滑动面，进一步降低其抗剪强度，使边坡松散滑动[3]。

旋挖桩加固边坡滑坡机理：将旋挖桩沿滑动边坡置入滑动面下稳定层，借助锚固力实现对滑动体抗力平衡，边坡滑动体下滑时与抗滑桩阻抗相抵，使其处于稳定状态，改善边坡稳定性。

于不同地层结构钻孔，并测量不同地层情况下泥浆损耗量，记录旋挖钻进入滑动面后的泥浆损耗量数值，检测试桩周围地表位置，并通过渗漏数据分析，对边坡稳定性、带水钻孔过程的相关性加以研究，确定旋挖钻钻孔过程中的泥浆比重[4]。

试桩施工中应详细记录施工时间、结束时间、暂停时间、重启时间、泥浆比重等数据。试桩钻孔中需对试桩周围土体情况进行详细记录，将相关信息如实记录在施工资料中。钻孔施工中，如果发现裂缝后立即停钻，分析结果显示裂缝不会影响钻孔后方可继续施工。

试桩钻进行中详细查看钻渣，以了解施工区域地质情况，借助柱状图获取试桩位置地貌特点，为后续施工提供数据支撑。从钻孔工序开始，每天监测测试桩周围区域坡体变化情况，如果发现异常数据，应及时停钻并分析原因，无异常情况后方可继续。

质量检验评定标准见表1～表3。

(1)灌注桩成孔后，对孔径、孔深、孔位偏差、垂直度、孔底沉渣厚度、泥浆量等指标逐孔检查，做好记录。孔径需符合设计桩径标准，垂直度需符合设计要求，与标准值偏差需控制在1%以内。清孔后，孔底沉渣需小于5 cm，方可进行混凝土浇筑工序。(2)混凝土浇筑工艺需连续，避免断桩、夹层病害，每孔混凝土实际灌注量应大于计算值。(3)混凝土坍落度保持在180～220 mm之间，浇筑时需保持导管稳定，提升速度需与混凝土上升速度相一致。(4)桩孔深度需大于设计值，桩顶松散混凝土应彻底清除。(5)钢筋笼直径误差控制在10 mm以内，顶面高程误差控制在50 mm以内，钢筋笼置入孔径不可碰及孔壁，灌注时应对其位置加以固定。(6)检查无误后，立即进行混凝土浇筑，钢筋笼下放与混凝土浇筑间隔时间应小于4 h，避免塌孔。

表1 钢筋工程安装质量检测标准 下载原图

表2 钻孔桩成孔质量检测标准 下载原图

表3 钻孔灌注桩质量检测实测项目 下载原图

(1）对钻孔挤压出的岩渣试样分析可知，试桩区域地质情况基本与钻孔勘测的结果保持一致，即该区域地质符合旋挖钻机钻孔的基本要求。试桩环节成孔速度快，试桩深度约20.15 m，钻进总时间为3 h11 min，旋钻掘进速度为6.3 m/h（参见图1），可达到工期抢险的要求。

图1 钻进深度与所需时间曲线 下载原图

(2）随钻孔深度增加，泥浆每小时损耗量增多，旋挖钻机钻头进入第二滑动面后，泥浆损耗量约1.82 m3/h，远大于开孔初期的0.29 m3/h，孔深20.15 m处，停钻2 h后继续停15 h，此阶段泥浆损耗量约为0.10 m3/h，即随着时间增加，整体泥浆损耗量减少。试桩钻进过程参数见表4:

表4 试桩钻进过程参数 下载原图

(3）选用1.20、1.21、1.22三种泥浆比重进行试桩，钻孔与停钻后及时监测，结果显示泥浆完整、性能良好，无塌孔情况出现，证实试桩环节泥浆比重在1.20～1.22范围内，能够满足施工要求，以确保护壁效果。

(4）对试桩情况分析，20 m位置为全风化花岗岩地层，即突破该区域进入第二滑动面，该区域泥浆损耗量最多，需采取跳3个桩位的方式钻进施工，以避免桩基施工环节出现山体扰动、塌孔现象。

(5）试桩位置上方设置地表位移监测点（D01），对位移情况实时监测，并于D01上下方分别间隔10 m设置一个地表位移监测点，记为D02和D03，三个地表位移监测点均与试桩中心间距10 m。钻进过程及成孔后，每个地表位移监测点分别监测，以获得6组数据（参见图2）。对监测数据分析可知，试桩上方D01监测点的水平位移值为0.95 mm，符合误差要求；试桩点上下方DO2和D03监测点的最大水平位移值为1.21 mm，且未发现进一步发展趋势，表明试桩区域周围土质稳定。

图2 地表位移时间曲线 下载原图

(6）坡顶电塔的塔基与塔翼位置分别设置两个位移监测点，合计4个监测点，实时监测电塔变形数据。监测结果显示，塔基稳定性较好、无明显位移，塔翼出现约5 mm位移。电塔高度约70 m，由于鞭鞘效应，塔翼位移振幅在5 mm属于正常现象，其他边坡监测点并未发现异常值，相关监测数据证实边坡试桩对其稳定性并未产生影响。

(7）钻孔过程即成孔3 d内，未与边坡及其周边区域发现新裂缝，原边坡面裂缝无明显进展，与地表位移监测结果保持一致。

综上所述，通过分析试桩结果，可得出以下结论:试桩过程桩周区域未发现新裂缝，原边坡面裂缝无进一步扩展，试桩未对电塔产生明显影响，边坡位移无显著异常。由此可认定K33 438～K33 615滑坡治理，采用旋挖桩加固方案可行。为进一步提高方案的可靠度，旋挖桩抗滑坡施工应注意以下几点：一是规范施工记录；二是采用跳3个桩位孔钻进施工的措施，进一步确保边坡稳定；三是提高边坡滑坡区域巡视频率，做好巡视记录；四是规范地表位移监测，及时进行数据比对。施工中，如发现试桩区域产生新裂缝，或对地表位移监测数据分析发现明显异常，及时暂停施工，综合分析后确定不会对边坡稳定性产生影响，方可继续施工。

[1] 符燕佳.旋挖桩施工工艺及质量控制[J].广东土木与建筑, 2022(11):86-89.

[2] 张建鹏.旋挖桩在高速公路滑坡治理中的应用[J].山西建筑, 2020(23):111-113.

[3] 喻文远.高速公路工程旋挖桩施工技术[J].交通世界,2020(28):73-74 89.

[4] 冯兴亮,范晓燕.蓉遵高速公路某滑坡机理分析及抢险、治理方案研究[J].中外公路, 2021(S2):68-73.

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