浅谈微型钢管桩在灾后公路重建中的应用

罗 振

（中冶赛迪建筑市政设计有限公司，四川 成都 610041）

1 概述

微型桩的直径一般小于300mm，微型钢管桩是在小型钻孔中下入钢管，再进行压力注浆或灌注混凝土从而形成钢管混凝土钻孔桩。主要的优点为施工机械小，对施工作业面要求较低，施工较方便，对土层及地质适用性广泛，桩位布置灵活，与同体积的灌注桩相比，其承载力较高。其使用范围较广，早期应用于房建地基的加固，后期逐渐被引入公路、铁路的基础和边坡的加固，并经过工程实践取得了一些成功的实例和经验，但其设计计算理论尚需进一步完善。

2 概况

2.1 背景概况

2008年5.12特大地震发生后，位于震中的汶川县在各方面都遭受了巨大的创伤，山体垮塌、道路中断，给抗震救灾造成了很大的阻碍。震中唯一的过境国道为G213（G317）线（即都江堰至汶川公路，二级公路，以下简称都汶公路），经过临时抢通，震区的对外交通得以暂时恢复，在经历了最关键的时期后，震区道路的恢复重建便随即展开。作为原都汶公路的设计方，我院临危受命，组织了大量的人力物力投入到都汶公路的抢通、保通及灾后恢复重建工作中。目前都汶公路映秀至汶川段（以下简称映汶公路）仍旧是汶川地震灾区对外交通最为便捷最主要的公路交通线，如何在最短的时间内，利用最小的投资将映汶公路恢复到地震前的使用功能和服务水平上，就需要设计者根据现场实际情况制定出科学合理的灾害处治和保通方案。在此，以其中一段路基处治为工程实例予以论述。

2.2 地形地质

映汶公路K41+721～K41+760段，路基右侧靠山左侧临河（岷江，长江支流）。受地震影响，河床被山体垮塌体压缩，过水断面减小流速激增，导致该段路基受到严重冲刷，在设计人员调查时，已出现局部失稳的现象，严重危及车辆同行安全。

该段路基地质情况较为单一，因地震导致路基侧山体松动垮塌，表层覆盖层结构失稳，在风化和雨水的作用下，碎落垮塌较为严重，震后经过一个雨季，上边坡已相对稳定，原路基外侧（临河一侧）为大量松散块碎石及块碎石土垮塌堆积体。

3 方案选择

方案选择的内容包括现场实际情况，地震灾后恢复重建工程时间紧迫的要求和灾后重建资金的合理有效使用等方面。该段路基处于高山河谷地段，施工工作面极为狭窄，在处治施工的同时还要尽可能的保障映汶公路通行，不适合采用需要大型机械设备的处治方案；同时需要考虑的重要因素还有紧迫的时间和如何最有效的利用宝贵的灾后重建资金，就需要考虑选择的处治方案兼有施工灵活便捷和投资小的特点。经过设计人员大量的方案比选，得出的结论是钢管桩能同时满足施工作业面狭窄、施工进度快投资省以及处治效果较好等要求，因此，最终确定采用微型钢管桩作为该段路基处治的首选方案。

4 方案设计

4.1 设计原理及思路

微型钢管桩在工程实际应用中，根据桩的分布形式相对比较认可的分类有三种，一是独立体系，桩体之间相对独立，其受力是通过桩体间土体相互传递；二是平面桁架体系，与独立体系的最大区别在于桩体顶端通过系梁等相互横向连接形成具有整体性的结构体系；三是空间桁架体系，即在平面桁架体系基础上将多排已经横向连接的桩体彼此间连接，即增加了大多数桩体的约束方向。

不同体系的特点决定其适用范围，本段处治根据地形地质特点，选用平面桁架体系。该段路基外侧临河，地形呈狭窄带状，若布置单排桩体，虽有利于施工作业面的展布，但单排桩间间隙较大，路基荷载主要由桩体承担。因此在初拟平面布置时，在有限的地形条件下交错布置两排，纵向桩间距减小且桩顶用系梁连接，则路基传递的荷载由桩及桩间土体复合结构共同承担，其受力性能和支挡能力大幅度提高。

图1

图2

图3

4.3 设计、施工要点

4.3.1 材料要求

（1）钢管桩桩体采用无缝钢管，设计长度为21.8m，型号为127mm×6.5mm，每节钢管长6～8m,钢管之间采用内套管焊接，焊口应饱满。内套选用电焊钢管，型号为108mm×4mm，长度为1200mm，搭接长度为600mm。钢管桩内及其外环状间隙填充M30水泥砂浆（图3）。

图4

（2）钢管外表面先除锈，然后进行镀锌防腐处理，再对钢管进行焊接，并沿管长方向按3m间距设置船型架立筋，沿管壁设置3段，各架立筋之间互成120°。环形钢管壁上按120°夹角均匀钻孔（每排1个孔），以利于砂浆填充钢管外侧岩土体孔隙，排间距15cm，视现场施工条件孔径为12～16mm；最后对桩内外灌注砂浆。（图4）

（3）采用机械钻进成孔，成孔直径φ168mm。采用先插管后压浆法。插管时，应注意将钢管置于钻孔中间，以保证钢管桩保护层的厚度均匀；压浆用细砂水泥砂浆，灰砂比1:1，水灰比1:0.5；灌浆压力应根据施工工艺及实际工况进行调整。

（4）相邻钢管桩之间顶端采用φ20钢筋点焊接连接后，桩顶上部浇筑厚度为80cm的C25混凝土，以使钢管桩形成整体。同时应对边坡进行抛石处理，抛石应采用粒径大于1m，材质坚硬，水稳性能好的大块石。

结语

微型钢管桩在灾后恢复重建中的使用，在施工工期、成本控制及完成后的使用功能等方面都取得了较好的效果，也较好的应对了灾后恢复重建工作的特点和需求。通过这一工点的实践及后期的总结，我们有理由相信微型钢管桩在类似项目和工点具有较好的推广应用价值。

[1]冯君，周德培，江南，杨涛.微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式[J].岩石力学与工程学报，2006（02）.

[2]蔡武军.微型钢管抗滑桩在长沙博世边坡中的应用[J].四川建材，2008.