基于H型抗滑桩在市政道路中的研究及应用分析

顾小辉

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司 重庆 401120

在城市化快速发展的今天，市政道路建设和维护变得愈发重要，其不仅是城市基础设施的重要组成部分，还直接关系到市民的出行安全和舒适度。然而，在面对日益频繁的降雨、气候变化、交通负荷增加等挑战时，道路滑坡问题日益引起广泛关注，道路滑坡不仅对交通系统造成严重破坏，还可能导致重大安全隐患，损害市政道路的可持续性。为了解决市政道路滑坡问题，需要寻求创新的工程解决方案，在这一背景下H型抗滑桩技术引起了广泛的兴趣和研究，H型抗滑桩作为一种新型的基础设施工程技术，具有出色的抗滑性能和工程可行性。

1 H型抗滑桩在市政道路中的应用范围

H型抗滑桩作为一种创新的基础设施工程技术，已经在市政道路领域得到广泛的应用。其应用范围涵盖了多个关键领域，以提高市政道路的稳定性、安全性和可持续性。第一，H型抗滑桩可用于提高市政道路的抗滑稳定性。它们通过加强路基和边坡结构，有效减少土壤侵蚀和滑坡风险，对于陡坡道路、山区道路以及容易发生土壤侵蚀和滑坡的地区尤为重要。第二，在城市化过程中，道路建设往往伴随着土壤的大面积开挖和改动。H型抗滑桩可以减轻这一过程对土壤的不良影响，有助于维护土壤质量和生态平衡，还有助于减少泥石流和土壤侵蚀对周边环境的损害。第三，H型抗滑桩可用于加固路基，减少道路表面塌陷和坑洼，从而提高道路的平稳性和驾驶安全性，对于城市交通的高效运行和市民的出行安全至关重要。第四，通过有效地减少道路滑坡和路基沉陷等问题，H型抗滑桩有助于延长市政道路的寿命，减少维护成本，对于城市政府和相关部门的预算规划和资源管理具有积极的影响[1]。

图1 抗滑桩推力分布示意图

2 市政道路中H型抗滑桩的选择与设计

桩的选择与设计是H型抗滑桩在市政道路工程中的基础，需要仔细考虑多个因素，包括材料、尺寸、间距、土壤条件、坡度、雨水排水系统和地震风险，合理的设计可以确保H型抗滑桩能够有效地提高市政道路的稳定性和安全性，同时减少维护成本。第一，H型抗滑桩的材料可以包括钢、混凝土和木材。选择材料时需要考虑抗腐蚀性、强度、耐用性和成本等因素。例如，在潮湿或腐蚀性环境下，不锈钢或热浸镀锌钢可能是更好的选择，而在干燥地区木材可能是合适的选项。第二，桩的尺寸和长度应根据工程的具体要求和地质条件进行设计。桩的直径和壁厚应足够强大，以承受预期的荷载，同时要考虑土壤的强度和桩的锚固深度。桩的长度通常应深入到坚实的地层，以确保稳定性，地质勘察是设计过程中的关键步骤，以确定适当的桩的长度和直径[2]。第三，桩之间的间距应根据工程要求和地质条件来确定。这可以根据荷载传递、土壤类型和滑坡风险来优化设计。较窄的桩间距可以提供更大的支持，但可能需要更多的桩。较宽的桩间距可以减少成本，但可能牺牲一些支持能力。设计师必须在这两者之间进行权衡，以实现最佳性能。第四，土壤类型和坡度是决定桩类型和设计参数的重要因素。不同类型的土壤对桩的要求不同。在坡度较陡的地方，可能需要更强大的桩以应对较大的滑坡风险。第五，雨水排水系统对道路稳定性和桩的性能至关重要。设计时必须考虑排水系统的布置，以避免水分积聚和土壤侵蚀。水分对土壤的渗透性和稳定性有重要影响，因此排水系统的合理设计对于道路的长期稳定至关重要[3]。

3 市政道路中H型抗滑桩的应用技术性要点

3.1 施工过程技术

H型抗滑桩的施工是确保道路工程稳定性和安全性的关键环节。首先，在施工中必须确保H型抗滑桩的垂直性和水平性，因为桩的不垂直或不水平可能会导致结构弱点，影响其承载能力，建议使用专业的测量仪器和施工工具，如水平仪和垂直仪，来监测和调整桩的位置，确保它们符合设计要求。其次，H型抗滑桩的有效性取决于桩与周围土壤的紧密结合，通常需要采用适当的灌浆方法，如钻孔灌浆和挤压灌浆，将桩与土壤牢固地连接起来，灌浆材料的选择和施工工艺是至关重要的，以确保达到所需的紧密结合程度。第三，选择适当的施工方法是关键，具体的施工方法可能因桩的类型、土壤条件和工程要求而异。例如，使用挤压灌浆方法时，桩通常会先被预先安装到预定深度，然后通过高压注入灌浆材料来填充空隙，实现桩与土壤的牢固连接；而钻孔灌浆方法则需要在桩孔周围挖掘坑槽，然后将桩置于其中，最后注入灌浆材料。不同方法的选择取决于实际情况和施工要求。第四， 施工过程中需要进行严格的质量控制，以确保桩的质量和稳定性，包括监测桩的位置、深度和倾斜度，检查灌浆材料的质量以及验证桩的负荷承受能力。第五，施工现场必须遵循安全标准和程序，以确保工人和施工设备的安全。这包括使用适当的个人防护装备，确保施工现场的通风和照明，以及对施工设备和机械的定期维护[4]。

3.2 荷载传递与承载力

图2 抗滑桩的受荷段桩身内力示意图

荷载传递与承载力是H型抗滑桩在市政道路工程中的重要方面，关乎道路的稳定性和安全性。首先，H型抗滑桩的主要任务之一是将荷载从道路结构有效地传递到坚实的地层，通常是通过桩的抗压和抗剪强度来实现的，桩通过其底部的承载部分将荷载传递给地下土壤，从而分散了荷载，荷载从道路结构传递到桩的过程通常涉及桥梁或其他支撑结构的底部。其次，在设计过程中必须进行承载力分析，以确定H型抗滑桩的尺寸和数量，以满足预期的荷载，通常涉及到考虑桩的抗压和抗剪承载能力，以及所用地基土壤的承载能力，承载力分析是基础工程原理的一部分，通过它来确定桩的尺寸和深度，以确保其能够承受预期的荷载而不发生沉陷或变形。第三，桩的设计和布置应旨在减轻应力集中，并将荷载均匀地传递到周围土壤中，可通过选择适当的桩的数量、间距和深度来实现，合适的桩的布置可以有效地分散荷载，防止土壤的应力集中在一个小区域内，从而减少滑坡和地基沉陷的风险。第四，在荷载传递和承载力方面，地基土壤的强度和特性起着关键作用，地基土壤必须足够坚实，以确保它们能够支撑传递到地下的荷载。此外，为了验证设计的准确性，通常需要进行负荷测试，包括静力荷载测试和动力荷载测试，以评估桩的实际承载能力，测试的结果可以用来验证设计的合理性，并在需要时进行调整[5]。

3.3 防腐保护手段

在潮湿或腐蚀性环境中，H型抗滑桩的耐腐蚀性是至关重要的，因为腐蚀会降低桩的强度和稳定性，缩短其使用寿命。在选择防腐措施时，需要综合考虑环境条件、材料成本、维护成本以及工程要求，不同的环境和应用需要不同的防腐方法。首先，热浸镀锌是一种常用的防腐方法，适用于钢制H型抗滑桩，过程中桩被浸入熔化的锌中，形成一层坚固的锌涂层。这个涂层能够有效地抵御大部分大气中的腐蚀，包括潮湿环境和盐水，热浸镀锌的优点在于它的耐久性和可维护性，能够延长桩的使用寿命。其次，对于钢桩，喷涂防腐漆也是一种有效的防腐措施，防腐漆可以形成一层保护性涂层，阻止空气和水分接触到桩表面，选择适当的防腐漆并确保正确的喷涂方法是关键，以确保涂层均匀、耐久。第三，对于极端腐蚀性环境，考虑使用不锈钢H型抗滑桩是一个选择，不锈钢具有出色的耐腐蚀性，特别适用于海水、化学物质和酸性环境，虽然不锈钢成本较高，但它的长寿命和耐腐蚀性能可以节省维护和更换成本。第四，电镀镀锌是另一种防腐方法，可用于小直径的H型抗滑桩或要求高精度的应用，过程中桩表面被镀上一层薄薄的锌涂层，提供有效的防腐保护。此外，无论采用哪种防腐措施，定期的监测和维护都是至关重要的。桩的涂层可能会随时间而受损，需要定期检查并进行维护或修复。这有助于延长桩的使用寿命，并减少维修成本。

3.4 监测与维护

监测和维护是确保H型抗滑桩在市政道路工程中持续有效的关键环节，通过及时的监测和维护，可以延长桩的使用寿命，提高道路的稳定性和安全性，同时减少维修和替换的成本。首先，定期监测是确保H型抗滑桩继续正常运行的重要手段，监测应包括桩的位置、垂直性、水平性以及任何可见的损坏或腐蚀迹象，可以采用目视检查、地基位移监测仪器、传感器和其他专业设备，以确保桩的状态良好。其次，定期监测应重点关注损坏或变形的迹象，包括任何桩身上的裂纹、腐蚀、弯曲或位移，如果发现桩有问题，必须立即采取行动，以防止问题进一步恶化。第三，如果监测表明H型抗滑桩存在损坏或变形，必须及时采取维修或替换措施，包括修补腐蚀区域、加强支撑结构或更换损坏的部分，在某些情况下则需要替换整个桩[6]。第四，潮湿环境和腐蚀因素可能对H型抗滑桩产生负面影响，因此在监测过程中，需要特别注意这些环境因素对桩的影响，维护措施应根据具体的环境情况进行调整。第五，建立维护计划是确保H型抗滑桩长期有效运行的关键，计划应包括监测的频率、检查项目和维护程序，此计划还应纳入桩的历史数据，以追踪桩的性能和状况。此外，还要确保维护团队具备必要的培训和资质，以执行维护工作，维护人员应了解如何识别问题、采取适当的维护措施和执行修复工作，以确保桩的安全和可持续性。

图3 基于BOTDA的光纤监测示意图

3.5 整体集成化设计

H型抗滑桩应与整体道路设计和排水系统集成，可确保桩的布置不会干扰排水系统，同时提高道路在不同气候条件下的性能。集成设计是一种综合性的方法，能够在市政道路工程中充分发挥H型抗滑桩的效益，有助于确保道路在各种环境条件下都能保持稳定和安全，同时最大程度地减少环境影响，建议将综合方法将道路工程与环境、土壤和气候等多个因素整合在一起，以提供持久和可持续的解决方案。首先，雨水排水系统是市政道路设计的重要组成部分，它们有助于减少水分对道路和地基的不良影响，在H型抗滑桩的应用中必须确保桩的布置不会干扰排水系统的正常运行，包括排水沟、雨水管道和水槽的合理位置，以确保水分能够有效地排出，而不会引起土壤侵蚀或地基沉陷。其次，H型抗滑桩的布置应与整体道路设计相协调，桩的位置、数量和间距应根据道路的地理条件、坡度和土壤类型进行规划，合理的桩布置可以减轻滑坡风险，增加道路的稳定性。第三，H型抗滑桩应与道路结构的其他部分协调一致，包括路基、路面和其他支撑结构，可通过有效的设计和施工来实现，确保桩与其他组件之间的良好连接和协同工作。第四，道路工程需要考虑不同气候条件下的性能，设计和布置应考虑到道路可能面临的不同气象条件，如暴雨、雪暴和地震等，有助于确保道路在各种情况下都能保持稳定性和安全性。第五，在集成设计中还需要考虑土壤保护和生态恢复措施，H型抗滑桩的施工和使用可能对周边土壤和生态系统产生影响，因此需要采取措施来减少不良影响并恢复生态平衡[7]。最后，集成设计需要不同领域的专业人员之间的紧密协作，包括工程师、地质学家、水资源专家和生态学家等，尽量一起工作，以确保道路工程在多个方面都能取得成功。

4 结语

综上所述， H型抗滑桩在市政道路工程中是一项重要的工程技术，它在提高道路稳定性、安全性和可持续性方面发挥了关键作用，通过正确的选择、设计、施工、防腐措施、监测与维护以及集成设计，H型抗滑桩可以在各种环境条件下发挥其最大效益，然而这需要多个领域的专业人员之间的紧密协作和综合设计方法，最终市政道路工程将因此获得更长久、可持续和安全的解决方案，为社会提供更好的交通和基础设施支持。