中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安 271000
摘要：云湛高速TJ17标K164+470~700右侧高边坡由于地质及台风强降雨影响，发生滑塌及开裂，由于临近通车，最终确定采用微型钢管阻滑桩（钢花管冠梁+钢锚管格梁组合）结构，分析该结构形式的结构特点，提出钢花管冠梁+钢锚管格梁结构施工的关键技术及质量控制要点。
关键词：钢管阻滑桩；钢花管；钢锚管；冠梁；格梁；注浆
1 工程概况
云湛高速公路K164+470~ K164+700路段为挖方段路基，右侧边坡原设计分为K164+470~ K164+580和K164+580~ K164+700两段高边坡，分别单独设计。
如下图1~图4所示，在边坡施工过程中，由于地质原因及台风强降雨影响，边坡发生滑塌，坡顶及坡面产生多次下沉。
图3 坡面下沉 图4 地下水出露
2 设计方案
边坡产生滑坡后，由于滑动面较深，又临近通车，不具备施工抗滑桩及刷坡条件，经过多次专家论证及方案评审，明确采用微型钢管阻滑桩进行防护，即竖向采用钢花管+冠梁防护形式，坡面采用钢锚管+格梁防护形式。具体方案如下：
一级平台采用4排竖向φ89×5mm无缝钢花管加固，纵向间距1.0m，横向间距0.7m，钢花管长16m。钢花管顶部采用40cm厚现浇钢筋混凝土板浇筑。二级平台K164+560~650段在三级边坡坡脚处设置3排竖向φ89×5mm无缝钢花管加固，纵向间距1.0m。三级平台采用5排竖向φ89×5mm无缝钢花管加固，纵向间距1.0m，横向间距1.2m。钢花管顶部采用40cm厚现浇钢筋混凝土板浇筑。
二级坡面采用3排斜向φ50×5mm无缝钢锚管框架加固，钢锚管纵向间距2.0m，横向间距3m，斜向钢锚管深度按入中风化岩层不少于4m确定，框架梁尺寸为0.4m×0.3m，采用C25现浇钢筋混凝土浇筑，框架梁与一级平台钢花管顶部冠梁连接。
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图5 变更方案图
3 施工工艺
3.1 加固机理
微型钢管阻滑桩技术加固土体加固机理主要由两部分组成：（1）通过水泥注浆技术将水泥浆渗透进入岩土中，从而改善土体的物理力学性质，达到提高边坡抗滑能力的作用，（2）钢管及钢筋埋设在土体中，增强了边坡的锚固力和抗滑力。
3.2 工艺流程
微型钢管阻滑桩施工流程：放线→钻机就位→钻孔→清孔→插入钢管→管内植筋→孔口密封处理→钢花管注浆→补浆→进入钢花管注浆循环→施工冠梁（格梁）。
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图6 注浆钢花（锚）管施工流程图
3.3注浆钢花管制作
（1）钢花管加工流程如下图7：
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图7 钢花管加工示意图
（2）注浆钢花管采用外径φ８9ｍｍ（钢锚管采用φ50ｍｍ），壁厚5ｍｍ的无缝钢管。
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图8 钢花（锚）管示意图
钢管连接采用对口焊接或套管焊接。采用对口焊接时管外采用３根φ20mm的钢筋沿管周对称帮焊，搭接长度每端不少于20cm；采用套管焊接时接头钢管用102mm，壁厚６ｍｍ的无缝钢管制作，长6ｍ，钢花管从两端紧密插入套管内，再沿套管顶端周围接头处的焊缝质量应符合相应技术标准。
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图9 钢管接头示意图
（3）如下10图所示，钢花管在3米以下部分沿钢管轴线每隔8cm钻6～8mm的注浆孔，注浆孔沿钢管四周呈螺旋状分布，注浆孔四周用胶带或者凝胶封闭。
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图10 注浆孔封堵
3.4注浆钢花（锚）管安装
（1）将钢管从加工区转运至加固区。
（2）下放第一根钢管时，将一次注浆PVC管与钢管绑在一起。
（3）利用钻机吊起钢花管入孔，上端留0.3～0.5m管头。为了保护钢花眼封闭在吊装过程中不被损坏，在套钢丝绳的地方用棉纱或水泥袋包裹，吊装时钢管要匀速下放，避免损坏封玻璃胶，如果钢花眼封闭有损伤或破洞的，要重新封闭好再下管。
（4）钢管接头采用采用丝扣连接时（图11），要注意保护丝头。焊接时（图12），使上、下两根钢管垂直对中，防止钢管在焊接处弯曲而不利于下管，焊接处除帮焊钢筋要焊牢外，两根钢管接头也要焊接密封，防止漏浆。
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图11 卡口连接下管 图12 焊接下管
3.5 钢花（锚）管注浆
注浆分第一次常压注浆和第二次分段劈裂注浆。
注浆前先将水泥从储存区转运至制浆区，同时保证蓄水池要有足够的水。然后按配合比制浆，注浆量按设计量的1.3～1.5倍控制。
a.一次常压注浆
一次注浆配合比为水泥：水=1：0.45～0.5，注浆掺与水泥质量的5%的早强高效减水剂，从一次常压PVC管注浆，注至空孔冒浆为止，注浆体填充钢管与钻孔间的空隙，钢管内无水泥浆。压力一般为0.2～0.5MPa。
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图13 一次注浆
b.二次劈裂注浆
一次常压注浆间隔5～12小时后，当一次注浆体的轴心抗压强度不低于5MPa时，进行二次劈裂注浆。二次劈裂注浆配合比水泥：水=1：0.6～0.8，注浆掺与水泥质量的5%的早强高效减水剂，注浆枪分段劈裂注浆，第一段注浆枪放到滑动面以下2m，第二段注浆枪放到滑动面以上2m，第三段注浆枪放到孔口注浆，以钢管作为二次劈裂注浆的注浆管，通过劈裂一次注浆的水泥结石体，浆体向四周扩散，加固岩体。瞬间劈裂压力一般为2～5MPa。
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图14 二次注浆
3.6 冠梁施工
如下图所示，钢花管顶部设置40cm厚C30钢筋混凝土，冠梁设计双层钢筋网片，钢花管深入冠梁30cm。
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图15 冠梁布置图
钢花管施工完成后，清除表层虚土，按图纸要求开挖出钢花管（图11），绑扎冠梁钢筋（图12），及时施工冠梁，冠梁每10~20m设置一条沉降缝。
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图16 清理桩头 图17 绑扎钢筋
3.7 框架锚梁施工
如下图所示，钢锚管外设置框架格梁，格梁尺寸40cm*40cm，设计为钢筋混凝土，纵向每隔6米设置一条施工缝，具体施工方法同预应力锚索格梁。
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图18 锚管格梁施工平面、立面图
4 施工工艺控制要点
4.1钢花（锚）管与冠（格）梁有效连接
由于该边坡滑动力较大，为达到良好的受力效果，避免费工费料，施工中必须严格控制钢花（锚）管与冠梁及格梁的连接。
钢花（锚）管施工前场地必须整平，钢管口控制在一个高度和平面。严禁钢管管口高低起伏，不能完全嵌入冠梁及格梁。
根据钢锚管受力特点，钢管口需增加钢板，并焊接横向钢筋，与䅂梁进行连接，避免钢锚管直接与混凝土相连。
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图19 锚管、格梁连接示意图 图20 锚管与格梁连接现场图
如下页图21所示，为确保受力均匀，施工中需将冠梁与格梁连接为一整体。
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图21 冠梁与格梁连接示意图
4.2钢花（锚）管注浆
由于边坡结构的受力特点，注浆效果的好坏直接决定了钢花（锚）管处理滑坡边坡的作用效果和耐久性。控制注浆效果作为施工的重中之重。施工中主要从以下几方面进行控制：
（1）为确保注浆效果，首先必须严格控制钢花（锚）管原材料加工。
钢管表面必须按设计位置预留空洞。为避免泥石等堵塞预留注浆孔，钢花管下孔前必须把注浆孔用玻璃胶进行封堵，并缠上塑料胶带。
控制一次注浆及二次劈裂注浆的时间间隔
第一次注浆为管外注浆，第二次为高压劈裂注浆，掌握二次注浆的时机成为控制注浆效果最为关键环节。过早，无法形成劈裂注浆，过晚，外侧浆液强度过高，劈裂难度较大。施工中技术人员必须逐孔跟踪，一般控制为5h~12h。
控制注浆的终孔条件
注浆过程中，需满足以下条件，方能进行终孔：
a.孔口周围及边坡出现冒浆
b.压力持续增加，注浆量不增加或增加很小
c.注浆时间过长，已接近初凝
d.当坡面跳浆，钻孔间串浆时采用间歇注浆，连续注浆60分钟后，间隔120分钟而连续注浆。一次注浆直到孔口溢出纯水泥浆为止，二次注浆直到终压达到5MPa，不进浆为止。
5 体会与建议
（1）相比于抗滑桩结构，“钢花管冠梁+钢锚管格梁”组合优点为：施工周期较短，可组织大面积施工，受地质条件影响较小，安全风险小，施工便利。但是微型钢管阻滑桩的设计理论体系尚不完善，在不同的地质条件、水文条件下的计算模型各异，一般多用于抢险加固的临时工程使用，由于其水平承载力较低，水平变形大，施工质量较差时，易出现显露锈蚀影响导致部分桩体失效，桩体的耐久性及使用寿命得不到保障，有一定的不确定性。因此建议通车两年内加强边坡监测工作，同时制定紧急预案，保证运营及人民生命财产安全。
（2）边坡病害治理工程较复杂、合理确定项目的施工顺序显得尤为重要，为确保施工和运营过程中路基边坡的稳定，除采用合理的支挡加固措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，开挖一级或者半级立即进行防护，避免施工过程中边坡失稳破坏逐步加大，造成整治困难，甚至于留下后患，影响边坡的长期稳定和运营的安全。
（3）设计坡面钢锚管正交与线路，与滑动面存在一定夹角，钢锚管角度并非垂直与滑动面受力，并非最好的受力模型。建议设计坡面应按滑动带方向刷坡后再设置微型钢管阻滑桩。
参考文献：
[1]《注浆钢花管技术处治山区公路滑坡施工工艺研究》 张泽鹏
[2]《K164+470~700右侧高边坡变更图纸》 中交二院
作者简介：
刘平平，女，（1984-），山东泰安人，工程师，身份证号码：412323198411200046。