摘要：由于膨胀土本身物理性质特殊，容易产生缓慢滑动，因此一定受到外界的影响，容易产生滑动加剧，如果不加以控制，将会对周围土体产生严重的影响。但是由于我国目前对于膨胀土的研究有限，尤其是对于抗滑结构的研究力度不足，难以形成一套成熟完整的理论体系有规可循，尤其是对抗滑结构选型影响很大的膨胀力计算还处于初探阶段。基于此，本文作者结合自身实践就孝山明洞位于的膨胀土地质条件，采用三种不同类型的抗滑桩结构型式，从施工方法、施工工效、安全稳定性及工程成本等多方面进行工程实践和分析，总结出一种综合效果较好的膨胀土抗滑桩类型，对类似工程提供借鉴。
关键词：高铁；膨胀土；不同类型抗滑桩；施工应用
1 工程概况
哈尔滨铁路建设监理有限公司监理的郑万高铁河南段孝山明洞起止里程为DK96+387~DK97+337，全长950米，位于河南省禹州市岗塘村。孝山明洞通过地段为垄岗地貌，地层主要为第四系上更新统冲积地层，岩性主要为淤泥质土、粉砂、细砂、中砂、粉质黏土、细圆砾土、姜石土、钙质胶结层。土质大多呈中等膨胀性，局部为弱、强膨胀性。
孝山明洞膨胀土基坑两侧共采用3种类型抗滑桩进行防护：矩形抗滑桩2.5m×2.75m,桩长20、22m，桩间距5m（中-中），共计283根；双排直径1.0m圆形抗滑桩，桩长 22m、23m、24m，桩间距1.2 m（中-中），排距3.5m，共计294根，桩基顶部采用1.0m×1.0m冠梁、1.0m×0.8m刚架梁连接；直径2.5m圆形抗滑桩，桩长23m、24m 、25m，桩间距5 m（中-中），共计44根。
2 抗滑结构选型
孝山明洞膨胀土抗滑桩原设计为人工挖孔矩形抗滑桩，考虑人工挖孔工效低、安全风险大以及膨胀土遇水后的坍塌等不利因素，首先采用机械成孔法施工完成283根矩形抗滑桩，施工中发现遇到钙质胶结层时，工效大幅度降低无法满足工期要求。其次又选择双排直径1.0m圆形抗滑桩作为试验段，施工完成了294根，由于膨胀土水平膨胀力偏安全取值为25KN/m2,抗滑桩设计时按双排设置，虽然工效有了大幅度提高，但造价增加较多。最后选择直径2.5m圆形抗滑桩，施工完成了44根，经委托的专业机构对膨胀土水平膨胀力反复试验、分析和计算，确定水平膨胀力为14KN/m2,选择直径2.5m圆形抗滑桩后的作业工效提高了且工程造价也降低了。
3 三种类型抗滑桩的施工方法、特点及工效
3.1 矩形抗滑桩2.5m×2.75m
3.1.1 施工方法：
锁口施工： 按照设计桩位放样，采用隔一跳打的方式放样施工，报检合格后，采用人工配合小型挖机开挖锁口，开挖符合设计要求后，然后立模浇筑混凝土，锁口顶面高出原地面20cm。
设备就位钻孔：锁口施工完成后，先采用Φ0.8m旋挖钻圆钻头在四角钻Φ0.8m引孔，引孔钻至设计桩底标高为止，然后利用GB34成槽机分三个部位对孔进行修整，如图1所示分三次抓斗施工，在施工过程中若遇坚硬的钙质胶结层时（бo>400Kpa），则采用长臂破碎锤破碎，破碎至通过硬层后继续利用成槽机进行抓土作业。
图1 矩形抗滑桩成孔方式平面图
钢筋笼制安和吊装：钢筋笼半成品由钢筋加工厂集中制作，用平板车运到现场，在用钢管就地制作的胎具上现场拼装焊接一次成型。钢筋笼吊装采取25t汽车吊和55t履带吊配合运到孔口，吊放至孔底，并采用两根平行的工字钢将钢筋笼固定于锁口顶端。
调放导管，灌注混凝土：采用导管法干孔浇筑，导管直径30cm，各节统一编号，在每节上按自下而上标示尺度，导管组装后轴线偏差不宜大于孔深的0.5%，且不大于10cm。混凝土灌注前须将桩底部浮渣以及积水清理干净,灌注时导管应埋入混凝土中2～6m，混凝土灌注高度与锁口平齐。混凝土按水下混凝土标准进行配置，设计桩顶4米范围内的混凝土应进行振捣。
3.1.2 特点：该施工方法解决了膨胀土、姜石土以及钙质胶结层等复合地层条件下成孔难、人工挖孔不安全等难题，但需三种设备钻孔配合，成孔速度较慢；孔壁稳定性较差，成桩质量不易控制；修整孔径过程中宜造成扩孔，砼超方较大；适用范围受钙质胶结层等硬地层限制。
3.1.3 成桩工效：一般为三天一根。
3.2 双排直径1.0m圆形抗滑桩
埋设护筒，钻机就位：双排直径1.0m圆形抗滑桩采用隔三跳打的方式施工，桩位放样合格后，埋设内径1200mm、壁厚8mm的钢护筒，护筒顶高出地面0.2m，护筒四周采用粘土分层对称夯填密实。钻机采用X280型旋挖钻机（钻头直径1.0m），就位时钻杆中心与桩位重合，校检钻杆垂直度达到要求后进行钻进施工。
钢筋笼制安和吊装：抗滑桩钢筋笼采用滚焊机在钢筋厂集中加工，首节顶笼按12m长加工，第二节根据钢筋笼总长进行配制，采用平板车运送至桩孔处，25t汽车吊吊装入孔，第一、二节钢筋笼孔口处焊接成整体，并采用两根平行的工字钢将钢筋笼固定于护筒顶端。
调放导管，灌注混凝土：采用导管法干孔或水下灌注混凝土均可，导管直径30cm，在每节上按自下而上标示尺度、编号，导管组装合格后吊放，清理桩底部浮渣、积水，符合要求后灌注混凝土，灌注时导管应埋入混凝土中2～6m，混凝土灌注高度应高于设计桩顶标高0.5-1m。采用干孔灌桩时，混凝土按水下混凝土标准进行配置，设计桩顶4米范围内的混凝土应进行振捣。
冠梁及刚架梁施工：桩顶采用冠梁、刚架梁连接.冠梁施工前，桩基桩头多余混凝土采用人工配合机械凿除，桩头修整平整，桩身质量检测合格后对冠梁、刚架梁中线定位测量，进行钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑施工。
3.3 直径2.5m圆形抗滑桩
3.3.1 施工方法
埋设护筒，钻机就位：直径2.5m圆形抗滑桩采用隔一跳打的方式施工，桩位放样合格后，埋设内径2600mm，壁厚8mm钢护筒，护筒顶高出地面0.2m，护筒四周采用粘土分层对称夯填。钻机采用XR360型旋挖钻机（钻头直径2.5m），就位时钻杆中心与桩位重合，校检钻杆垂直度达到要求后进行钻进施工。
钢筋笼制安和吊装：抗滑桩钢筋笼采用滚焊机在钢筋厂集中加工，首节顶笼按12m长加工，第二、三节根据钢筋笼总长进行配制，采用平板车运送至桩孔处，25t汽车吊吊装入孔，第一、二、三节钢筋笼孔口处焊接成整体，并采用两根平行的工字钢将钢筋笼固定于护筒顶端。
调放导管，灌注混凝土：采用导管法干孔或水下灌注混凝土均可。导管直径30cm，在每节上按自下而上标示尺度、编号，导管组装后，清理桩底部浮渣、积水，符合要求后灌注混凝土，灌注时导管应埋入混凝土中2～6m，混凝土灌注高度应高于设计桩顶标高0.5m。采用干孔灌桩时，混凝土按水下混凝土标准进行配置，设计桩顶4米范围内的混凝土应进行振捣。
3.3.2 特点：钻孔一次成型，成孔速度快；适用地层不受限制，能一次性通过钙质胶结层；孔壁稳定性较好，成桩质量较好；成桩工效最高；钢筋笼也可在加工厂集中制作，吊放钢筋笼不需要大型设备。
3.3.3 成桩工效：一般为每天两根。
4 安全稳定性
基坑开挖后的桩顶位移大小是衡量抗滑桩安全可靠的重要监测指标，按规范规定桩顶位移最大不能超过25mm.且每天变形速率不超过0.2mm，可判定为变形收敛稳定。从现场同时基坑开挖出来的同段落的三种抗滑桩桩顶位移监测数据来看，最大位移量一般在土体开挖后一个月左右出现且变形开始趋于稳定，矩形抗滑桩为9.4mm,双排直径1.0m圆形抗滑桩为14.6mm, 直径2.5m圆形抗滑桩为16.3mm.
结束语
通过在高铁膨胀土地区不同类型抗滑桩的实践应用，表明三种类型抗滑桩均能保证明洞基坑稳定及施工安全，主要差距是在作业工效和工程成本方面。从施工安全、质量、进度、成本三方面因素考虑，膨胀土地区采用直径2.5m圆形抗滑桩具有安全可靠，可为今后膨胀土地区抗滑桩施工提供参考依据和经验借鉴。
参考文献
[1]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.
论文作者:杜艳红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：混凝土论文; 钢筋论文; 导管论文; 直径论文; 工效论文; 圆形论文; 钻机论文; 《基层建设》2019年第6期论文;