钢筋混凝土抗滑桩断裂的预防与处理措施探讨

　　摘要：钢筋混凝土抗滑桩在应用过程中，由于设计、施工不当等原因，造成桩体断裂，使滑坡灾害治理、边坡挡护效果大打折扣，严重者，失去治理和挡护功能。本文通过对钢筋混凝土抗滑桩断裂的原因分析，提出抗滑桩断裂的预防与处理措施，仅供参考。
　　关键词：钢筋混凝土，抗滑桩，断裂，预防，处理
　　
　　
　　1．引言
　　近年来，大量采用抗滑桩对不稳定的边坡进行加固治理，避免灾害发生，取得了很好效果。特别是钢筋混凝土抗滑桩，因抗滑能力强，对滑体稳定扰动小，设桩位置灵活，施工方便，能有效治理大中型滑坡，被广泛应用，在铁路、公路等工程的边坡挡护施工中也非常普遍。但在应用过程中，也出现了不同程度的问题，如经常出现断桩、倾倒、大变形等问题，特别是在施工过程中经常出现严重的水平裂缝现象，使边坡治理和挡护能力大打折扣，严重者，失去治理和挡护功能。本文就钢筋混凝土抗滑桩断裂的原因及预防与处理措施进行阐述。
　　2．钢筋混凝土抗滑桩断裂的类别及原因
　　2.1因设计原因造成断裂。钢筋混凝土抗滑桩在设计时，滑坡推力计算偏小，使桩体本身不能抵抗坡面土体的水平推力而断裂。
　　2.2因施工不当造成断裂。一是开挖孔桩时，未按规定进行，未隔桩开挖等，使坡体受到扰动，在桩的钢筋混凝土初凝后，强度还较低时，受到边坡水平推力的作用而断裂。二是桩体混凝土灌注完成后，过早开挖坡脚或桩顶面以下的路基土石方，使其过早受力而断裂。三是桩体混凝土灌注完成后，在孔桩边或边坡上布放了过多材料、机械设备等重型荷载或过早进行坡面开挖、其它防护施工，造成桩体过早受力或扰动过大而断裂。四是先开挖坡脚或桩顶面以下的路基土石方，后施工孔桩或同时进行，造成坡体位移，在桩的强度较低时，受到水平推力而断裂。五是偷工减料、未按配合比施工，造成桩体混凝土强度不符合设计要求，失去应有的抗滑能力而断裂等。
　　2.3因材料质量不合格造成断裂。钢筋混凝土抗滑桩使用的水泥、砂石以及外加剂等原材料不合格，造成桩体混凝土强度达不到设计要求，失去应有的抗滑能力而断裂等。
　　3．钢筋混凝土抗滑桩断裂的预防
　　从桩体断裂的类别及原因分析，在设计、施工、原材料等方面均会造成。为此，要有效控制钢筋混凝土抗滑桩断裂，对坡面实施有效治理或挡护，必须从设计、施工及原材料等多方面进行控制，确保万无一失。
　　3.1设计方面。首先弄清滑坡或可能发生滑坡的原因、性质、范围、厚度、分析其稳定状态和趋势；根据地质横断面及滑动面处岩、土的抗剪强度指标，计算滑坡推力或土压力；根据地形、地质及施工条件等确定抗滑桩的位置及范围；根据荷载大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距；确定桩的计算宽度，选定地基系数；根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数及其计算深度，据以判断按刚性桩或弹性桩来设计；根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位、内力及侧壁应力等，并计算最大剪力、弯矩及其部位；校核地基强度，若桩身作用于地基的弹性应力超过地层允许值或者小于其允许值过多时，则应调整桩的埋深，或者调整桩的截面尺寸及间距，重新计算，直至符合要求为止；再根据计算结果，绘制桩身剪力图和弯矩图；最后进行配筋设计。
　　桩的布置原则：桩间距、桩长和截面尺寸的确定，应综合考虑，要达到安全可靠、经济合理；桩的自由悬臂长度不宜大于15m，矩形截面时，桩截面的短边尺寸不宜小于1.25m，桩间距宜为5~8m；锚固段必须置于稳定的地层中。
　　桩的设计荷载种类应包括作用于钢筋混凝土抗滑桩桩背的列车（汽车）荷载、土压力、滑坡推力、水的浮力、地下水的渗透压力、地震力、施工临时荷载等；滑坡地段应按滑坡推力与土压力最不利者作为计算荷载；桩的外荷载的附加安全系数为1.05~1.1；无论是按弹性地基梁法计算，还是用极限状态法，实际的土压力均比库仑主动土压力大，极限状态法设计中，采用增加桩的插入深度来提高安全度。桩后的土压力的计算与重力式挡土墙的土压力计算相同，即以挡土墙后的竖直墙背为计算墙背，按库伦主动土压力计算，如为锚索桩，则乘以1.05~1.4的增大系数。在滑坡地段，则按滑坡推力计算。
　　3.2施工方面。路堑开挖至桩的顶面标高时，即应开始桩的挖孔作业。若超过该标高过多，就有可能在开挖过程中发生路基边坡滑动，或在孔桩混凝土浇注完成后，使桩过早受力断裂、挤压变形等，不能完全实现设计意图，甚至发生严重事故。
　　桩孔开挖必须间隔进行，间隔的根数应尽量相等，灌桩1d天后方可开挖邻桩，必要时可根据桩孔内的石质不同、破碎程度不同以及路基边坡高度差异等因素进行适当调整。同时,每次开挖的桩孔应不多于桩总根数的五分之一，以保持路基边坡土体的稳定，避免因为施工的扰动反而造成路基边坡的坍塌。
　　桩身混凝土浇筑完成并且达到初凝以后，对桩顶混凝土表面进行压光，压光以后如果能在其表面适量蓄水更佳，养生以覆盖挖孔时形成的孔口为宜，可以达到保温保湿的效果，对混凝土强度的正常增长有利。切忌向混凝土表面泼洒冷水，以免混凝土产生裂纹等。
　　桩顶面至路基表面高度范围内的土石方开挖，必须在抗滑桩桩体混凝土达到100%或设计规定的强度之后进行。准确计算各炮孔的装药量并在实施时进行严格控制，爆破开挖过程中必须使用毫秒微差雷管，降低每一次爆破的总装药量，减小爆破震动的幅度。所有爆破点与桩之间的距离必须在设定范围。确保桩体不受损伤。
　　钢筋混凝土抗滑桩施工中，尽量不在边坡上放置机械设备及材料等重型荷载；孔桩开挖时，孔口应有防排水措施，雨季施工时，孔口应搭设雨棚，做好锁口；开挖过程中，要对坡体可能发生的变形移动进行观测。
　　混凝土施工中，混凝土的配合比严格按混凝土施工规范进行，严格控制坍落度。一般用直长导管法（孔内水下灌注）或串筒法（孔内无水灌注）连续灌注，且在成孔质量合格后尽快灌注。灌注的充盈系数，一般土质控制在1.1，软土控制在1.2~1.3.。直径大于1m的桩应每根桩留有1组试件，且每台班不得少于1组试件。灌注时适当超过桩顶设计高程。当桩的尺寸较大而又是人工成孔时，可考虑采用人工入孔振捣混凝土，以提高桩的浇筑质量。
　　3.3材料方面。水泥应选用设计要求的水泥，粗细骨料宜用表面粗糙，质地坚硬，级配良好，空隙率小，无碱性反应，有害物质及粘土含量在规定范围内的石料；细骨料宜用颗粒较粗，空隙较小，含泥量低的中砂；减水剂等外加剂要符合设计要求。各种材料进场后均必须按规定进行检查验收，符合要求后方可使用。杜绝因原材料质量问题造成桩体混凝土质量不合格，达不到应有的抗滑能力而断裂等。
　　4.钢筋混凝土抗滑桩断裂的处理措施
　　钢筋混凝土抗滑桩一旦断裂，必须采取有效措施进行处理，确保坡体稳定，具体方法可采用注浆法、补桩法、原位复桩法等。
　　4.1注浆法:用高压注浆泵或大流量泵，沿注浆管向断桩处注入水泥浆等固结材料，从而提高或恢复桩体的承载能力，达到抗滑目的。具体做法是，用工程钻机在桩截面上钻2个以上<10cm的注浆孔，埋设注浆管，对断桩处进行高压注浆，通过浆液固结材料进行固化连接。此项工作要根据桩径，事先确定好在桩体钻注浆孔的数量，并在安装注浆管和注浆泵时，要用法兰连接，浆液应先稀后稠，必要时用人工搅拌浆液。此法，操作相对复杂，但处理工时相对较少，处理费用也相对较低，在各种断桩处理中应用较广。
　　4.2补桩法:保留原断桩，根据设计要求补桩，以补偿承载力的不足，最终达到抗滑目的。此法是抗滑桩破损特别严重的情况下采用，其处理费用较高。
　　4.3原位复桩法:用冲击钻机或人工破除等办法，清除原有桩体混凝土，拔出钢筋，重新安装钢筋和灌注桩体混凝土，达到设计和使用要求。此法的费用很高，处理时间较长，同时，因考虑桩体拆除后，边坡失稳等情况，不能一次性全部同时处理。
　　随着施工技术的不断发展，钢筋混凝土抗滑桩断裂的处理也不断推陈出新，除在桩体本身的处理上下功夫外，还在滑坡体或边坡上做文章，如保留桩体的断桩状态，根据坡体实际情况，采用土钉墙、注浆等加固措施，对边坡坡体进行再次加固，也有在对桩体进行注浆等处理的基础上，再对边坡坡体进行加固处理的情况等，总之，通过多种方式综合运用，促使边坡得到有效控制。
　　5．结束语
　　钢筋混凝土抗滑桩施工技术是一项比较成熟的技术，但由于设计、施工或其它种种原因，容易造成一些意想不到的问题，特别是桩体的断裂，会使边坡失稳，滑坍，给施工甚至使用期间带来安全威胁。钢筋混凝土抗滑桩必须在确保边坡稳定，确保加固质量，确保施工安全的前提下进行设计、施工。出现问题后，要选择合适的方法进行处理，达到工艺可靠，造价较低，方法简便，费时较短等，确保钢筋混凝土抗滑桩断裂处理取得最佳效果。确保钢筋混凝土抗滑桩施工和使用安全。
　　参考文献：
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　　[2]蒋鹏飞,李志勇,舒安平,欧阳心和,公路边坡防护技术.人民交通出版社,2011.5
　　[3]朱奎,桩基质量事故分析与对策.中国建筑工业出版社,2009
　　[4]《客货共线铁路路基工程施工技术指南》（TZ202-2008）,中国铁道出版社,2008.10.20

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