既有高速公路路塹滑坡加固處治施工技術(shù)

劉永安

中鐵十七局集團第四工程有限公司 重慶 401121

1 工程概況

花都至東莞高速公路項目K10+700～K10+820右側(cè)路塹邊坡全長120m，坡高約39～44m，總體坡向16°。在雨季隱患巡查時發(fā)現(xiàn)，K10+700-K10+820 右側(cè)路塹邊坡坡腳水溝溝壁發(fā)生傾斜，碎落臺噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，三級邊坡坡頂發(fā)現(xiàn)長度 25m，寬度 3cm 的裂縫；兩天后，邊坡坡腳水溝發(fā)生坍塌，隨即業(yè)主、總監(jiān)辦、邊坡監(jiān)測單位、設(shè)計單位、施工標段對邊坡進行現(xiàn)場巡查，在邊坡坡頂外約40m位置發(fā)現(xiàn)長約76m，寬度10cm的地表裂縫；根據(jù)現(xiàn)場情況，業(yè)主組織設(shè)計院、邊坡監(jiān)測單位、總監(jiān)辦及施工單位開會研究確定，立即對 K10+700-K10+820 邊坡坡腳采用寬7m，高4m的碎石進行反壓，確保邊坡穩(wěn)定。施工單位兩天時間共計回填3000m碎石對坡腳進行反壓，其后邊坡未再發(fā)生明顯位移。

2 工程難點及技術(shù)特點

2.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工

傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索施工采用鉆機直接鉆孔工藝，在滑坡滑動面位置極易造成塌孔及卡鉆，錨索安裝困難，需要人工多，耗時長且不能保證錨索安裝質(zhì)量。

2.2 抗滑樁施工

本工程設(shè)置19根抗滑樁，樁徑2.2m，每根長15m（防護高度5m，嵌固深度10m），抗滑樁設(shè)計頂面標高為41.0～42.0m，瀝青路面設(shè)計標高36.19～37.52m?？够瑯恫捎眯阢@機成孔，坡腳反壓碎石占用高速公路應(yīng)急車道和一條慢車道，剩余兩條車道通行，大型設(shè)備施工對行車安全影響較大。

2.3 既有高速安全防護

施工車輛與高速通行車輛分流，對高速行車影響小。對施工范圍內(nèi)行車方向500m范圍根據(jù)公路養(yǎng)護作業(yè)安全規(guī)程采用水馬及反光錐桶進行圍蔽，并設(shè)置相關(guān)警示標識，施工車輛均處于圍蔽范圍內(nèi)，對高速形車影響小[1]。

3 關(guān)鍵技術(shù)及施工方法

3.1 施工總體方案

K10+700-K10+820 段右側(cè)路塹邊坡加固防護措施為：一級邊坡采用φ2.2m@4m抗滑樁、錨索框架進行加固；二、三級邊坡坡面采用錨索框架進行加固。

滑坡坡腳采用碎石進行反壓后，對邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工采用鋼套管跟進施工工藝，邊坡框架錨索施工完成后，施工抗滑樁，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)柱狀圖揭示，邊坡坡腳位置巖層為中風化花崗巖，抗滑樁采用旋挖鉆施工，干法成孔，利用坡腳反壓碎石作為旋挖鉆施工作業(yè)平臺，對坡腳反壓碎石外側(cè)采用2m×1m×1m雙層大體積混凝土預(yù)制塊進行支擋，再對施工平臺頂面進行混凝土硬化，平臺高度約2.5m。因設(shè)計樁頂標高高于施工平臺約2.5m，按照傳統(tǒng)施工工藝，需進行接樁處理，對傳統(tǒng)工藝進行優(yōu)化，在樁基成孔后，在鋼護筒頂面安裝2.5m墩柱模板，與鋼護采用法蘭盤連接，利用貝雷片制作灌注混凝土施工平臺，樁基一次灌注成型。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索鋼套管跟進施工工藝

3.2.1 工藝流程

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索工藝流程圖

3.2.2 施工工藝及技術(shù)要點

a 測量放線、定點位

根據(jù)設(shè)計圖紙，在滑坡病害的邊坡位置利用測量設(shè)備放出預(yù)應(yīng)力錨索的控制點位，按設(shè)計錨索的水平、縱向間距拉線進行布孔，復(fù)核每排錨索的水平標高，采用噴漆對放樣的樁點進行編號定位。錨索孔位置允許偏差±50mm。

b 搭設(shè)作業(yè)平臺

利用每級邊坡平臺作為腳手架的搭設(shè)基礎(chǔ)，腳手架搭設(shè)前必須先對現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定情況進行觀察，確定安全后再搭設(shè)腳手架。腳手架采用Φ48mm鋼管搭設(shè)，支架立柱應(yīng)置于堅硬穩(wěn)定的坡面上，不得置于浮渣上。搭設(shè)鋼管要牢固和穩(wěn)定，支架與坡面之間必須楔緊，相鄰管架之間應(yīng)連接牢靠，以確保施工安全。

c 鉆機就位

鉆機用三腳支架提升到穩(wěn)定平整的竹跳板上，根據(jù)坡面測放的孔位及預(yù)應(yīng)力錨索與坡面的設(shè)計角度準確安裝固定鉆機，并嚴格進行機位調(diào)整，并用扣件將鉆機鎖定，保證施鉆過程中鉆機不會有較大的晃動而影響成孔質(zhì)量。

d 鋼套管安裝、鉆孔

（1）錨索鉆孔采用氣動潛孔鉆機自上而下進行鉆孔。

（2）安裝前先檢查鋼套管直徑及鉆頭直徑，鋼套管直徑大于設(shè)計鉆孔直徑10mm。先安裝第一節(jié)鉆桿，裝好后安裝首節(jié)帶牙鋼套管，首節(jié)鋼套管采用單端絲口，然后將鋼套管對準所要施工的錨索孔位。

（3）第一節(jié)鉆桿鉆進，利用鉆機的頂推力將鋼套管壓入孔中，壓入至導(dǎo)向裝置位置時，安裝第二節(jié)鉆桿，再安裝第二節(jié)鋼套管，每節(jié)套管的長度小于每節(jié)鉆桿的長度，鋼套管采用絲口連接，繼續(xù)鉆進，依次安裝鉆桿、安裝鋼套管，直至鉆至設(shè)計孔深，滿足設(shè)計要求。

e 清孔

鉆進過程中，利用空壓機將高壓風通過中空鉆桿不斷壓入孔內(nèi)，將孔內(nèi)鉆渣吹出孔外，直至無粉塵吹出。

f 終孔驗收

成孔質(zhì)量直接影響到預(yù)應(yīng)力錨索的錨固及壓漿效果，鉆孔完成并清孔后，由建設(shè)單位、監(jiān)理人員對孔深進行驗收，并作詳細、完整的鉆孔記錄。

預(yù)應(yīng)力錨索的孔深根據(jù)鉆桿的鉆進長度核驗，也可根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索的下料長度減去安裝完成后預(yù)應(yīng)力錨索的外露長度之差進行核驗。鋼套管安裝根據(jù)鉆孔過程中安裝的鋼套管長度或者鋼套管拔出后的長度核驗鋼套管的打入長度。

g 錨索制作與安裝

（1）預(yù)應(yīng)力錨索材料為φ15.2mm高強度、低松弛鋼絞線，制作前應(yīng)清除表面油污及銹膜，并用砂輪切割機下料。

（2）自由段先采用防銹油脂浸泡，在用塑料軟管套住鋼絞線自由段，塑料軟管接頭采用膠布纏裹，使之與錨索固結(jié)體分離。

（3）錨索長度應(yīng)比設(shè)計孔深長1.2～1.5m，以留作張拉時安裝千斤頂。

（4）錨固段錨索擴張環(huán)與緊箍環(huán)的間距按照0.5m設(shè)置；緊箍環(huán)用16號鉛絲繞制，不少于兩圈；自由段擴張環(huán)與緊箍環(huán)的間距為1.5m，以保證錨索順直；擴張環(huán)與采用塑料成品。

（5）錨索端部安裝鋼制導(dǎo)向帽，以利錨索的順利下放；導(dǎo)向帽采用長20cm長的φ48～φ80mm鋼管，一端5cm制成錐型，而錨索則置于另一端的鋼管腔內(nèi)，采用鐵絲與錨索綁扎牢固。

（6）下錨索前，先將注漿管穿過各對中架中間的塑料架線環(huán)后，放置在錨索中間；注漿管管頭離錨索頭部約50cm，并用膠袋綁扎，以防下錨索時管內(nèi)出現(xiàn)負壓而堵塞注漿管。下放過程中應(yīng)避免錨索扭轉(zhuǎn)、彎折及各部件松脫。

h 拔鋼套管

（1）采用液壓拔管機拔出鋼套管。

（2）液壓拔管機采用手拉葫蘆吊掛在支架上，受力點作用于邊坡上，邊坡上支墊方木作為拔管機的受力點，拔管過程中采用液壓圈將鋼套管夾緊。

（3）利用液壓拔管機施加的拉力，將鋼套管分節(jié)拔出。

i 注漿

采用兩次注漿，第一次注漿采用孔底返漿法，注漿壓力不小于0.5～1.0MPa，砂漿必須飽滿，并使?jié){液流至孔口，注漿完畢待砂漿凝固收縮后，孔口應(yīng)進行補漿；第二次注漿為高壓劈裂注漿，待第一次注漿完成1～2小時后，采用純水泥漿對錨固段進行劈裂注漿，注漿壓力不小于1.5～2.0MPa。注漿完畢應(yīng)將外露的鋼絞線清洗干凈，并做好保護。

j 拆除作業(yè)平臺

腳手架拆除時嚴禁將拆卸下的桿部件和材料向地面拋擲，且定要按照先上后下、先外后里拆除順序，作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)安全圍護和警示標志，禁止無關(guān)人員進入危險區(qū)域。

3.3 抗滑樁施工工藝

3.3.1 工藝流程

施工工藝流程：施工作業(yè)平臺→平臺位置坡腳開挖及防護→測量放線及定樁位→鉆機就位→安裝孔口護筒→旋挖鉆取土成孔→接長鋼護筒→吊放鋼筋籠→灌樁平臺及導(dǎo)管安裝→灌注混凝土。

3.3.2 施工工藝及技術(shù)要點

a 施工作業(yè)平臺

由于旋挖鉆機回轉(zhuǎn)半徑大，鉆桿高，自重大，且位于已通車的高速公路上進行施工，在鉆機就位前對場地要平整夯實硬化，保證場地有一定硬度以免鉆機沉陷或傾斜。

施工作業(yè)平臺利用既有坡腳反壓碎石，占用高速公路1條慢車道和應(yīng)急車道，預(yù)留兩條車道供車輛通行，碎石外側(cè)采用長2m×寬1m×高1m（長邊垂直于坡面）雙層大體積混凝土預(yù)制塊作為護肩墻，交錯布置，對坡腳碎石形成支擋，再對碎石頂面進行平整，坡腳反壓碎石高度由4m調(diào)整為2m，鋪設(shè)土工布，在土工布上澆筑20cm厚C20 混凝土作為旋挖鉆施工平臺，對混凝土護肩墻頂面安裝H型鋼圍蔽。

b 平臺位置坡腳開挖及防護

抗滑樁頂面位于瀝青路面以上5m位置，平臺高度2.5m在施工時，樁頂標高高于施工平臺約2.5m，須對施工平臺位置的邊坡坡腳進行垂直開挖，并采用長錨桿（8m）+短錨桿（2m）+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土進行防護。

c 測量放線及定樁位

復(fù)核樁位軸線控制網(wǎng)和高程基準點，十字護樁放樣，確定樁位中心，以中心為圓心、以大于樁身半徑在四周埋設(shè)50cm高的護樁，做好標記并固定好。

d 埋設(shè)鋼護筒

埋設(shè)前，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于50mm，埋設(shè)中保證鋼護筒斜度不大于1%。埋設(shè)鋼護筒口低于十字護樁，再把鋼護筒吊放進孔內(nèi)，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒頂部或底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒豎直。此后即在鋼護筒周圍和底腳對稱、均勻回填黏土，并夯實，以保證其垂直度、防止位移、掉落。

e 鉆機就位及鉆進

護筒埋設(shè)完成后，鉆機開始就位，調(diào)整好鉆機的水平、垂直定位系統(tǒng)，開鉆前利用護樁拉十字線使鉆頭對準樁位中心，鉆進時應(yīng)先慢后快，確認地下是否有空洞等不利地層，使其能在始終保持孔壁完整。根據(jù)地質(zhì)資料，采用旋挖鉆干孔施工，鉆進過程中隨時注意孔內(nèi)水位，鉆進時及時填寫鉆孔施工記錄。因故停鉆時，孔口應(yīng)設(shè)護蓋，嚴禁鉆頭留在孔內(nèi)，以防埋鉆。

f 成孔檢查

檢測標準：孔深、孔徑不小于設(shè)計規(guī)定，鉆孔傾斜度誤差不大于1%，沉淀厚度符合設(shè)計規(guī)定，樁位誤差不大于50mm[2]。

鉆進中應(yīng)用檢孔器檢孔，檢孔器用鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計孔徑，長度等于設(shè)計孔徑的4～6 倍，按要求檢查終孔的孔徑、孔深、傾斜度。

g 接長鋼護筒

因抗滑樁頂面設(shè)計標高高于施工平臺標高約2.5m，在抗滑樁采用旋挖鉆成孔后，為使抗滑樁一次澆筑成型，避免接樁帶來的繁瑣工序及無法保障施工質(zhì)量，在鋼護筒頂面采用與樁基直徑相同的墩柱模板，墩身模板由兩部分拼裝組成，樁基混凝土澆筑完成后需拆除。鋼護筒長度3m，頂部焊接法蘭盤，不拆卸且預(yù)埋在樁基內(nèi)。鋼護筒與接長墩柱模板大樣圖如下圖[3]。

h 鋼筋籠制作與安裝

接樁完成后，應(yīng)根據(jù)實際樁長和設(shè)計圖紙要求的樁徑和配筋制作樁身鋼筋籠。鋼筋籠現(xiàn)場整節(jié)制作，通過后再用吊車吊運至樁孔，一次吊裝入孔，就位并調(diào)整中心位置。

i 灌樁平臺及導(dǎo)管安裝

因抗滑樁頂位置超出施工平臺2.5m以上，灌注樁基混凝土需制作灌樁平臺，灌樁平臺采用雙層貝雷片進行焊接制作，平臺長度、寬度、高度均為3m，平臺頂面設(shè)置50cm寬操作平臺，灌樁平臺用地錨進行固定。

j 灌注水下混凝土

樁基混凝土采用汽車泵、吊車等設(shè)備進行灌注。

4 創(chuàng)新點

（1）采用鋼護筒跟進工藝施工預(yù)應(yīng)力錨索，有效解決了滑坡地段地下含水量大，容易卡鉆的問題。

（2）采用混凝土預(yù)制塊作為坡腳反壓碎石的臨時支擋，解決了施工空間受限的問題，且安裝拆卸快捷、方便，為大型機械設(shè)備施工抗滑樁創(chuàng)造了有利條件。

（3）采用鋼護筒接長工藝，有效解決了傳統(tǒng)接樁工藝工序繁瑣、延長工期的問題，同時加快施工工期且保證了施工質(zhì)量及邊坡穩(wěn)定。

5 效益分析

預(yù)應(yīng)力錨索施工與傳統(tǒng)直接鉆孔工藝施工相比，成孔質(zhì)量可靠，成孔速度快，平均每個作業(yè)班每天完成3束預(yù)應(yīng)力鋼束施工，提高工效100%，節(jié)省成本約11.25萬元。經(jīng)過反復(fù)觀測，預(yù)應(yīng)力錨索采用鋼套管跟進施工工法能有效地控制滑坡體的變形，快速、高效的完成滑坡加固施工。抗滑樁施工一次成型施工工藝，提前工期1個月，樁基檢測結(jié)果顯示樁基全部檢測合格，工期提前節(jié)省成本約8萬元。

6 結(jié)束語

花都至東莞高速公路K10+700-K10+820段右側(cè)路塹邊坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，邊坡采用預(yù)應(yīng)力框架錨索+抗滑樁進行加固施工，2020年12月開始施工，預(yù)應(yīng)力錨索施工采用鋼套管跟進，2021年4月預(yù)應(yīng)力框架錨索施工完成，實施后，錨索成孔效果好，質(zhì)量可靠，對錨索進行抗拔力試驗均滿足設(shè)計要求，可顯著發(fā)揮地對邊坡加固作用，有效控制邊坡滑動變形，達到了預(yù)應(yīng)力錨索快速成孔且成孔質(zhì)量可靠的要求。抗滑樁5月30日施工完成，抗滑樁檢測全部合格，符合設(shè)計要求。施工中未發(fā)生安全、質(zhì)量事故，為花莞高速安全生產(chǎn)打下了堅實基礎(chǔ)，受到業(yè)主的充分肯定。