不穩(wěn)定地質(zhì)高邊坡滑坡體抗滑樁施工技術(shù)

閆貝貝 劉瑞棟 魏斌博 楊 習(xí)

(中交二公局第二工程有限公司)

0 引言

近年來，隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，山區(qū)高速公路修建逐漸增多。山區(qū)地形地貌復(fù)雜、地質(zhì)情況多變等因素給高速公路修建帶來不少困難，尤其不穩(wěn)定地質(zhì)對路基開挖支護施工造成極大影響。本文結(jié)合項目實際施工經(jīng)驗，通過對不良地質(zhì)滑坡體的治理，解決了此類施工難題。

1 工程概況

渝湘高速公路復(fù)線項目巴南至彭水段起點樁號K79+700，終點樁號K134+900，線路總里程為54.91km。K94+620～K94+850 左側(cè)滑坡段位于手爬巖大橋至雙堡特大橋之間路基開挖段落。本段滑坡主要分為三個區(qū)域，分別為滑坡HP1、滑坡HP2 和不穩(wěn)定斜坡HP3 區(qū)。

滑坡HP1：滑體由粉質(zhì)粘土、碎塊石土組成，厚度8.0～22.2m?；逻吔缑黠@，前緣位于高速公路左側(cè)邊坡坡腳，為巖土交界面，后緣地形平緩，拉張裂縫張開寬度大，有明顯下挫，右側(cè)邊界為羽狀剪切裂縫附近，左側(cè)邊界為擬建?；麦w滑移朝向為210°，屬中層中型牽引式土質(zhì)滑坡。

滑坡HP2：滑體由粉質(zhì)粘土及碎塊石土組成，碎塊石成分主要為砂巖、灰?guī)r，粒徑一般2～35cm，含量約80%，粉質(zhì)粘土充填。滑坡邊界明顯，前緣位于高速公路左側(cè)邊坡坡腳，為巖土交界面，后緣地形平緩，拉張裂縫寬度大，下挫明顯，右側(cè)邊界道路開挖邊坡中部，左側(cè)以滑體滑移后形成的滑面為界?；麦w滑移朝向為220°，屬于淺層小型牽引式土質(zhì)滑坡形式。

不穩(wěn)定斜坡HP3：滑體由粉質(zhì)粘土、砂巖碎塊石組成。不穩(wěn)定斜坡邊界較明顯，前緣位于滑坡HP2 右側(cè)邊界，后緣位于房屋水泥院壩，地形較平緩，拉張裂縫微張，左側(cè)邊界為斜坡體底部，右側(cè)邊界為擬建道路挖方邊坡中部?；麦w滑移朝向為167°，為中層小型牽引式土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡。

2 滑坡體治理施工方案

2.1 滑坡變形原因分析

主要是存在臨空面，多雨氣候造成地表水長期侵入，導(dǎo)致滑體重度增加，加速滑面的形成并降低滑帶粉質(zhì)粘土抗剪強度，下滑力大，抗滑力減小，產(chǎn)生變形破壞。滑坡的變形拉裂在雨后增大變寬，降雨是滑坡變形的主要因素。

2.2 滑坡體治理方案

根據(jù)裂縫發(fā)展情況、地形地貌及滑坡的主滑方向分析，采取抗滑樁支擋+放坡卸載防護形式。經(jīng)對滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果分析，綜合考慮在K94+640～K94+720 段左側(cè)邊坡頂設(shè)置19 根抗滑樁（Z1～Z19）支擋，抗滑樁截面尺寸1.8m×2.4m，樁長22～32m，樁間距5.0m，抗滑樁懸臂長度8.5～12.5m，樁外側(cè)掛擋土板；K94+720～K94+850 段左側(cè)邊坡確定為放坡卸載形式。

3 施工工藝

3.1 抗滑樁施工

3.1.1 鎖口施工

首先，定出樁位中心和十字護樁。護樁位置需在樁基尺寸范圍以外，采用100cm 長鋼筋嵌入巖體不小于30cm，且必須位置準(zhǔn)確牢靠、禁止擾動，以便后續(xù)施工校核樁基中心要定位準(zhǔn)確固定牢靠。先澆筑井圈鎖口，鎖口為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C30 砼澆筑成矩形，平面尺寸3.5×2.9m，高出地面40cm。井圈周圍60cm 范圍進行混凝土硬化處理，孔口四周設(shè)置不低于1.2m 的安全防護圍欄，周做好排水溝設(shè)施。

3.1.2 提升設(shè)備安裝

本項目采用型鋼井字型出渣架體，配有以電動葫蘆為主的提升設(shè)備。電動葫蘆必須配有自動剎車保險，且要經(jīng)常檢查其設(shè)備性能。出渣提升系統(tǒng)主要包括電動葫蘆、鋼絲繩、出渣桶等。挖孔前在樁基鎖口外澆筑方形混凝土基礎(chǔ)，井字架安放在此基礎(chǔ)支承面上，采用膨脹螺絲固定，保證其牢固、平穩(wěn)。見圖1。

圖1 出渣提升架設(shè)計圖

3.1.3 樁體開挖

采用水磨打孔機沿基坑周邊取芯，芯樣取出后，利用鐵釬、鋼楔、鐵錘等工具，將形成的具有臨空面的巖石擠裂，然后將渣樣運出。施工順序見圖2。

圖2 水鉆法施工流程布置圖

⑴首先，用水鉆在樁基孔壁鉆取四周圍巖，鉆芯直徑為15cm，深度約為70cm。使取完芯的樁體狀態(tài)存在一個閉合的環(huán)形臨空面。然后，用水鉆在樁體中心沿橫、縱方向各取一排巖芯，使樁體狀態(tài)形成四等份，便于巖體破碎。同理，再將巖體分割為八等份，便于巖體破碎及取出。

⑵用破樁法在巖體上插入若干鋼楔，依靠大錘擊打受力使鋼楔打出巖體內(nèi)。巖體在受擊打水平?jīng)_擊力的作用下剪切拉裂，使得巖石破碎形成小塊狀。將所有八分巖體依次破碎完成后，進行出渣作業(yè)。

⑶由于水鉆設(shè)備特有的結(jié)構(gòu)，孔壁會形成鋸齒狀，為保證開挖樁徑與設(shè)計尺寸一致，在每一模出渣完成后，需要對孔壁進行修整。人工采用風(fēng)鎬進行孔壁破碎巖石修整，然后清理殘渣。在樁底重新進行中心定位后，進行下一循環(huán)作業(yè)。

⑷每一模作業(yè)完成后，復(fù)核樁孔中心、尺寸、垂直度，及時做好檢查記錄。同時做好巖樣收集存放、挖孔記錄填寫工作。如遇到地質(zhì)情況與設(shè)計不符，應(yīng)及時采取安全措施并匯報上級。

3.1.4 護臂施工

護壁采用內(nèi)齒式鋼筋砼護壁，每向下開挖1.0m 立模澆筑護壁混凝土，護壁厚度20～30cm，澆筑形式為倒梯形。每節(jié)護壁上口尺寸應(yīng)和樁徑尺寸一致，下口尺寸必須比樁徑大10cm 左右。并在護壁中插入Φ16 鋼筋網(wǎng)進行加固，鋼筋網(wǎng)搭接長度不小于10cm，以加強砼壁受力性能，防止開裂[1]。

護壁混凝土在每挖完一節(jié)以后采用C30 混凝土立即澆筑?；炷翉陌韬险炯邪韬?，現(xiàn)場使用手推車運至樁口，采用專用吊桶吊至護壁入模位置。護壁澆筑點設(shè)置專用開口溜槽，將混凝土沿孔壁溜槽緩慢均勻下料，并用鋼釬插搗以保證護壁混凝土的密實度。

護臂澆筑完成后應(yīng)及時復(fù)核樁基尺寸、中心位置、垂直度，并檢查澆筑質(zhì)量。對于變形模板要及時修整，確保護壁尺寸正確，護壁模板的拆除應(yīng)在混凝土強度達到能保持護壁結(jié)構(gòu)不變形后方可拆除。

3.1.5 出渣運輸

挖孔出渣采用人工孔底裝渣、電動葫蘆提升橫移出孔的方式出渣，孔內(nèi)棄渣吊出后，地面用推車推至施工現(xiàn)場設(shè)置的臨時堆放場地，臨時堆放地距孔口邊緣不小于2m 且不能堆放在滑坡段范圍內(nèi)，堆放高度不大于1.5m，然后及時用裝載機裝車運至指定棄土場棄放。

3.1.6 樁身鋼筋施工

抗滑樁樁身均設(shè)置HRB400 鋼筋，鋼筋直徑為Φ16和Φ32 兩種規(guī)格，主筋接頭均采用套筒連接。

樁基聲測管采用Φ57×3mm 金屬管，沿樁身長短邊中心布設(shè)，單樁布設(shè)4 根。聲測管上端應(yīng)預(yù)留一定高度，控制在樁基頂面以上約20cm，接頭管采用Φ70mm 鋼管焊接，下端用鋼板焊接封底。聲測管安裝完成后向管內(nèi)注入清水，上口用軟木塞封堵，并在澆搗混凝土前檢查水面高度，若不足應(yīng)加滿。

3.1.7 樁身混凝土施工

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，開挖后為干孔，故樁基混凝土采用干灌法工藝。

混凝土準(zhǔn)備灌注之前，清理干凈孔底殘渣、粉末。用人工配合汽車吊進行串筒安裝，串筒直徑為400mm，單節(jié)長度為1.5m，串筒底部距孔底或混凝土面自由高度不應(yīng)超過2m，串筒與孔口支架或串筒與串筒之間應(yīng)連接牢固，防止串筒墜落。

混凝土開始澆筑前，要求串筒底口高度控制在距樁底約1m 位置，混凝土澆筑面逐漸升高時，分節(jié)拆卸串筒。混凝土采用分層向上澆筑，每層澆筑高度應(yīng)控制在30cm，采用振搗棒全程振搗密實，距離樁頂10m 以內(nèi)時應(yīng)加強振搗頻率，以確保砼密實度。

3.1.8 錨索施工

錨索設(shè)置于Z3～Z8#抗滑樁懸臂段，單根抗滑樁設(shè)置兩束，錨索間距為2.5～3m，上層錨索距樁頂為1m。上層錨索長30m，下層錨索長25m，錨固端長度均為10m，單束錨索由6 束15.2mm 的預(yù)應(yīng)力鋼絞線組成，設(shè)計錨固力400KN。

抗滑樁錨索孔徑為130mm，錨孔長度為設(shè)計錨索長度+50cm。錨孔采用潛孔鉆鉆進成孔法，錨索材料選用直徑為Φ15.2mm 的高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)強度為1860MPa，單根錨索由6 股鋼絞線組成，單孔錨索設(shè)計錨固力為400kN。

錨索安裝前對孔內(nèi)殘渣用高壓風(fēng)清理趕緊，然后人工緩緩將錨索體按設(shè)計傾角和方位平順放入孔內(nèi)。

錨索注漿材料采用M30 水泥漿，水灰比為0.45，注漿壓力為1～2MPa，砂漿灌注應(yīng)均勻、飽滿、密實。

注漿完成后，漿體強度達到設(shè)計的80%以上時，錨索采用小型千斤頂張拉，張拉等級分為5 級張拉，第一級為設(shè)計拉力值的25%、第二級50%、第三級75%、第四級100%、第五級110%進行，錨索每級張拉完應(yīng)記錄鋼絞線的伸長量，張拉時鋼絞線一定要均勻受力，錨索張拉完畢，檢測合格后，進行錨索鎖定。

3.2 擋土板施工

抗滑樁及錨索全部施工完成后，破除護壁砼將抗滑樁與擋土板連接面修整平整，然后搭設(shè)腳手架平臺立模澆筑擋土板?？够瑯稉跬涟骞灿?68 個，均設(shè)計為C30鋼筋砼結(jié)構(gòu)，單塊板尺寸495cm×50cm×40cm，每塊板上預(yù)留2 個泄水孔。樁身預(yù)埋連接筋，并與擋土板之間通過幫條鋼筋和錨墊板焊接固定。

考慮樁間擋土板的模板加固及擋土板與樁身的連接，在抗滑樁的每節(jié)護壁施工時,在擋土板側(cè)預(yù)埋聯(lián)接筋，后續(xù)連接固定抗滑樁鋼筋?？够瑯妒┕ね戤叢㈤_挖出懸臂段后鑿開護壁, 鑿出預(yù)埋聯(lián)結(jié)筋并拉直[1]。

邊坡按設(shè)計要求進行刷坡施工，將抗滑樁和擋土板接觸面的鎖口破除干凈，螺桿調(diào)整順直，樁間土壁清理修整干凈，同時清理好殘渣和松動石塊、石渣，然后綁扎鋼筋、立模澆筑擋土板砼。

擋土板采用C30 混凝土，混凝土在拌和站內(nèi)集中生產(chǎn)制備，采用罐車進行運輸，“吊車+料斗”的方式澆筑入模，插入式振搗棒振搗密實。

混凝土采用自然養(yǎng)護的方法，混凝土頂面采用覆蓋保溫、保濕養(yǎng)護，側(cè)面采用保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得小于7 天。

3.3 放坡卸載施工

滑坡體抗滑樁及外掛擋土板施工完成后，進行放坡卸載施工。采用挖掘機配合土方車進行開挖卸載，施工過程進行逐級開挖、逐級防護，避免開挖面長期暴露造成雨水沖刷坍塌。施工過程中，注意土方卸載施工與邊坡防護施工交叉作業(yè)干擾，應(yīng)優(yōu)先保證刷坡完成后立即進行防護施工，避免因坡面防護不及時對抗滑樁及擋土板造成臨空面受力影響。

卸載時測量要進行定時監(jiān)測，并形成監(jiān)測結(jié)果，以便更好地指導(dǎo)施工。在出現(xiàn)位移的情況下，應(yīng)及時停止作業(yè)，并進行有效的處置措施。在施工過程中除安排測量人員定期監(jiān)測外，還專門配置16 個北斗衛(wèi)星監(jiān)測點，以便實時監(jiān)測位移變動情況。

4 結(jié)語

通過渝湘高速公路復(fù)線項目巴南至彭水段K94+620～K94+850 左側(cè)滑坡段的治理，解決了在高速公路不穩(wěn)定地質(zhì)下路基高邊坡開挖施工的難題，為整個項目施工保證了質(zhì)量及進度，為類似工程施工提供經(jīng)驗。