1、围护桩在膨胀土深路堑中的应用【摘要】本文结合图纸设计和施工经验，就围护桩在膨胀土深路堑施工中的应用谈一些体会，以供参考。 【关键词】围护桩；膨胀土；深路堑 引言 膨胀土的主要成分由亲水性矿物组成，有较强的涨缩性，多含有钙质或铁锰质结构，一般呈棕、黄、褐色及灰白。膨胀土路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌、滑坡等破坏。该土具有吸水膨胀.失水收缩并往复变形的性质，对路堑的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。为了保证达到安全行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。本工程在处理膨胀土深路堑过程中采用了围护桩+明洞的施工方法，围护桩设置在明洞两侧，桩径 1.25m，间距 0.25m，桩顶设钢
2、筋混凝土冠梁连接，冠梁采用钢筋混凝土横撑连接，间距 3m。围护桩在施工过程中起着挡护的作用，具有施工速度较快，安全系数高等优点。 1.工程概况 某铁路在施工 GDK283+056-GDK283+678 段路堑右侧边坡施工过程中，产生滑塌，滑塌高度从堑顶至开挖底部，高约 14 米，整个滑体有坡洪积黏性土夹玄武岩质碎石、角砾构成。堑顶和坡面出现张拉裂缝，局部坡面鼓起，最远裂缝位于堑顶开挖线外 30 米。影响坡面失稳的因素是多样的，但总结起来有地质因素，气候、地下水排泄及径流、地形地貌和工程因素等四个方面。 1.1 地质因素 粉质黏土、含砾粉质黏土、角砾土和碎石土中充填的黏性土、泥岩、泥质砂岩具有膨
3、胀性，膨胀等级强。 1.2 气候、地下水排泄及径流 工点位于长白山脉背麓，地处高维度地区，属中温带半湿润区，具大陆性季风气候特征。大气降雨使雨水下渗到边坡岩土层中，既增加了边坡的主动压力，又降低了土层承载力和土层的抗剪强度，因此在雨季容易发生边坡失稳。 1.3 地形地貌因素 山间剥蚀丘陵地貌，地面高程为 220270m，相对高差约为 50m。 1.4 工程因素 因施工活动，加快边坡堆载，形成更陡的临空面，使坡脚阻力减少，土层无法承受上部附加荷载而造成剪切破坏产生滑坡。 2.施工要点 2.1 围护桩采用旋挖钻孔灌注桩，施工中采用无泥浆护壁钻孔法。 2.2 进行位移观测，以确定围护桩在膨胀土中是否
4、适用。 2.3 施工前修筑施工便道及施工场地，并在施工场地周围做好排水设施。 3. 围护桩在膨胀岩施工中的优势 由于膨胀土遇水不稳定的特点，施工时，很容易出现溜塌、滑坡，尤其在出现开挖临空面的时候，很容易产生滑体并产生位移，所以围护桩在膨胀土中的优势主要有以下几点： 3.1 施工速度较快 旋挖钻定位快，钻孔时间短，无需采用护壁及支撑，钻孔完毕后，迅速灌注桩基，能较快的减少开挖临空面，并能较快的对膨胀岩土层形成挡护结构；本桩施工完毕后至下一根桩基时，旋挖钻较人工挖孔及冲击钻孔移动较快。综上两点，围护桩施工既能保证施工工期，又能为后序施工赢得时间。 3.2 施工安全系数高 路堑开挖后，边坡岩体暴露
5、于大气当中，雨季降水较多，蒸发量大，频繁干湿循环导致堑顶产生大量的细小张缩裂缝，雨水入渗导致土体抗剪强度衰减，在开挖卸载荷应力，自重应力和膨胀力的作用下，堑顶附近的土体面向临空面发生蠕滑，堑顶上方自然坡面出现了大量的张拉裂隙。 由于膨胀土具有初始变形快的特点，如不及时进行防治，坡体的一部分出现小规模的溜塌，紧接着变形裂隙向坡体纵深发展，到一定程度，又发生局部小规模滑塌，以此类推。采用围护桩施工过程中，出现开挖临空面时间较短，并能尽快在坡脚形成荷应力，减少再次滑坡的危险，安全系数较高。 3.3 环保 膨胀土自身的特性含有大量的亲水矿物，具有湿胀干缩的特性，雨水软化，导致沿土体自身的抗剪强度随含水
6、量的变化而衰减。结合膨胀土的特点，本工程施工时采用无泥浆护壁钻孔法，大大减少了人为因素对膨胀土自身抗剪强度的破坏，减少了塌孔等情况，也杜绝了泥浆对环保的破环，环保效果明显。 3.4 经济效益高 围护桩施工过程中，施工人员较少，施工速度较快，周期短，施工成本较低。膨胀土路堑一般采用抗滑桩施工，结合膨胀土的特点，抗滑桩施工过程中为保证施工安全，均采用护壁施工、横撑施工，增加了施工工序，无形中增加了施工成本费。与人工开挖抗滑桩相比，经济效益立显。 围护桩施工一段后，后序冠梁和横撑的施工能较快的展开，安全体系进一步得到加固。 4.位移监测 通过埋设在冠梁顶部的位移桩，监测围护桩的位移，可以分析围护桩施
7、工完毕后坡体的位移变化情况，以确定围护桩是否适用膨胀土路堑。利用位移监测手段，一方面可以为边坡的稳定性评价、围护桩的设计、及预测预报提供依据，另一方面可以针对实施的围护桩工程进行检测，对工程施工安全及处治效果做出判定。 本工程在施工阶段需要在桩前开挖一定深度的土体以施工明洞，所以桩体及位移情况随开挖进程而呈现较明显的变化规律，部分位移变形曲线如图 1 所示： 图 1 围护桩 WHZ1 位移图 从图中可以看出，6 月 10 日施工冠梁后，随着冠梁混凝土强度的上升，位移的变形开始变缓，7 月 10 日冠梁强度达到设计强度且横撑施工后，随着横撑混凝土的强度上升，位移变形变的更缓，但是 8 月 10
8、日明洞基坑开始开挖后，出现临空面，位移量开始变大，位移曲线呈倾斜状，然后慢慢趋向了平缓状态。从监测数据可以看出，在膨胀土路堑中采用围护桩作为挡护结构是可行的，施工过程中，合理的安排冠梁和横撑的施工也是非常关键的。 根据膨胀土的特性，强降雨和地下水对其岩土性质影响非常大，设置有效的、切实可行的疏、排水方案，对治理工程的长久稳定有着非常重要的意义。 5.结语 结合膨胀土的特性，围护桩+冠梁+横撑的支护方式能尽快的对膨胀土路堑形成挡护结构，且施工过程中，只有围护桩施工时，才会出现较短时间存在的开挖临空面，有效的减少了滑坡体的出现，安全系数大大增加。围护桩+明洞的方案，是处理膨胀路深路堑的一种理想的施工工艺，为我们在以后的膨胀土路堑施工过程中提供了经验。 参考文献 1 高速铁路桥涵工程施工技术指南. 2廖世文，膨胀土与铁路工程M. 北京：中国铁道出版社，1984.
