淺析復雜地質地段抗滑樁開挖方法及外觀質量控制措施

徐 強

(中鐵上海工程局集團華海工程有限公司， 上海 201101)

隨著我國經濟的飛速發展，為完善鐵路路網布局及改善居民出行交通，根據國家“十三五”規劃，我國在高速鐵路的建設力度及規模上將更加加大。

為此，國家鐵路建設將逐漸從經濟發達地區向中西部地區延伸，中西部地區鐵路建設過程中將面臨高填深挖路基，一般來說深挖路塹較多采取抗滑樁防護措施。傳統上抗滑樁施工采取人工挖孔樁或爆破開挖施工，并且簡單地采用寶麗板作為抗滑樁模板。傳統施工方法比較單一，工人在狹小空間作業時間相對較長，安全風險增大，另外寶麗板彈性模量較小，抗滑樁外觀質量控制難度大。

因此，為有效提高抗滑樁開挖進度及外觀質量，本文針對復雜地質地段創新地采用旋挖樁引孔+巖石膨脹劑組合開挖方法及木膠板模板+護壁粉刷綜合措施，有效提高了抗滑樁開挖速度及保證了抗滑樁外觀質量。

1 工程概況

昌贛客運專線CGZQ-5標位于江西省吉安市位于吉安市境內，標段里程范圍為：DK137+562.71～DK178+754.52，線路全長41.033 km，設計速度350 km/h。本合同段DK178+048.875～DK178+151.125段路基右側邊坡最大高度約20 m，一級邊坡采用錨桿框架梁防護，二級邊坡采用拱形骨架防護，路基典型斷面防護型式詳見圖1。

圖1 路基典型斷面防護型式

該段抗滑樁21根，尺寸為2.25 m×2.5 m，樁長16～17 m。抗滑樁斷面大樣及抗滑樁平面布置分別詳見圖2、圖3。

圖2 抗滑樁斷面

圖3 抗滑樁平面布置

2 工程地質

路基開挖范圍內分布有(2)2-1淤泥、(2)2-3淤泥質黏土、(2)3-2粉質黏土、(3)1-2粉質黏土、(21)1-1泥質砂巖、(21)1-2泥質砂巖、(21)1-3泥質砂巖，局部夾砂質黏土層，滲水嚴重。地下水主要為第四系松散淺層孔隙潛水類型和深部松散巖類孔隙承壓水。抗滑樁開挖范圍內地質斷面圖詳見圖4。

圖4 抗滑樁開挖范圍內地質斷面

3 抗滑樁施工

3.1 抗滑樁施工流程

抗滑樁施工工藝流程如下：測量放樣(外放5 cm)→鎖口開挖、澆筑→旋挖樁引孔至樁底→樁孔土方回填→人工開挖第一節樁孔土方(每節1 m)→安裝護壁鋼筋、支護、澆筑→安裝搖頭扒桿、吊桶、通風機、軟梯、照明燈、水泵等→依次往下循環開挖到底(開挖至泥質砂巖層開始采用巖石膨脹劑)→孔底地質核查及驗收→護壁內側粉刷2 cm砂漿、檢查垂直度及平整度→鋪設1 cm木膠板→鋼筋籠孔內安裝→聲測管安裝→混凝土串筒安裝→樁身混凝土澆筑→成品檢測→護壁開挖→掛板施工。

3.2 抗滑樁施工工藝

路基開挖至抗滑樁樁頂標高后，根據設計位置進行測量放樣，確定樁位置及鎖口尺寸。為減小相鄰樁施工的影響，抗滑樁必須按照跳樁間隔施工。抗滑樁施工完成后，挖除路塹土石方，將抗滑樁護壁剝離，進行掛板施工。

(1)抗滑樁測量放樣完成后，進行樁體鎖口施工，鎖口采用30 cm厚的鋼筋混凝土澆筑，鎖口高出地面30 cm，防止施工過程中石塊掉入孔內，造成人員傷害。鎖口施工詳見圖5。

圖5 鎖口施工

(2)抗滑樁需要跳樁施工且開挖速度慢，因此開挖是制約抗滑樁施工進度的關鍵工序。

開挖至(21)1-1泥質砂巖層時，開挖進度明顯緩慢，每日平均開挖進尺僅0.3 m。為解決抗滑樁施工進度緩慢問題，對該段軟巖地帶采用旋挖鉆引孔至設計樁底標高，每根抗滑樁內鉆4根直徑1 m的孔，至設計標高后機械回填，回填完成后再進行人工開挖(圖6～圖8)。采用旋挖鉆引孔后每日平均開挖進度達0.6 m。

因夾砂質黏土，滲水嚴重并且工期緊迫，為此后期采用旋挖樁引孔+巖石膨脹劑預裂組合開挖，每天平均開挖進尺達1.2 m，有效地加快了開挖進度。

圖6 旋挖鉆干孔作業孔位布置(單位:m)

圖7 旋挖樁引孔

圖8 樁板墻人工開挖

巖石膨脹劑欲裂原理在于自身膨脹反應,產生以孔為中心向四周孔壁作用的壓應力。在自由面的作用下壓應力轉化為剪切和拉應力,使巖石脹裂、產生裂縫，具有安全、無噪音、無震動、無飛石、無粉塵，無污染，不影響周邊環境等優點[1]。

巖石膨脹劑設置間距20～30 cm，鉆孔深度50 cm。首先按照巖石膨脹劑重量比45 %～60 %的水倒入容器中，然后加入巖石膨脹劑，用人工戴橡膠手套攪拌成具有流動性的均勻漿體。填孔之前必須將孔清理干凈，不得有水和雜物。充填作業采用直接灌入孔內，灌孔必須密實。

(3)抗滑樁挖至設計標高經驗收合格后，開始外露面護壁處理，先用2 cm砂漿將護壁內側粉刷找平，確保基面平整(圖9、圖10)。

(4)為確保外露面光滑平整，在粉刷好的平整基面上鋪設1 cm厚的木膠板，將木膠板光面向孔內，與混凝土面接觸，以保證樁體外露面光滑(圖11)。

(5)鋼筋按照設計圖紙在鋼筋加工場內下料加工，將半成品運至現場，在孔內進行綁扎，由于抗滑樁樁徑較大，需預埋聲測管(圖12)。

圖9 護壁粉刷

圖10 護壁粉刷后效果

圖11 護壁平整基面上鋪設1cm厚木膠板

圖12 鋼筋及聲測管安裝

(6)鋼筋綁扎完成并驗收合格后澆筑抗滑樁混凝土，C35混凝土采用串筒澆筑，串筒底距離混凝土面1～2 m，為確保樁體質量，澆筑過程中工人需下入孔內振搗(圖13)。

(7)抗滑樁混凝土強度滿足設計要求后將剩余路塹土石方開挖完，清理樁基土及鑿除護壁，將預制好的板安裝至兩樁之間，安裝完成后在板背后回填反濾砂礫石。

4 現場應用效果及成本分析

4.1 現場應用效果

采用上述施工方法，有效地加快了施工進度，成孔后混凝土澆筑過程中加強振搗。抗滑樁護壁鑿除后效果圖詳見圖14、圖15。

圖13 串筒澆筑

圖14 抗滑樁護壁鑿除后

圖15 抗滑樁掛板后效果

成樁后經第三方超聲波檢測，每根抗滑樁樁身完整性較好，均為Ⅰ類樁。抗滑樁樁身施工質量超聲波檢查圖見圖16、圖17。

4.2 成本分析

采用旋挖樁引孔+巖石膨脹劑組合開挖方法及木膠板模板+護壁粉刷綜合措施，在復雜地質地段運用取得良好的經濟效益，本文僅分析開挖方式引起的經濟對比(表1)。

圖16 抗滑樁3#超聲波樁身檢測波形

圖17 抗滑樁5#超聲波樁身檢測波形

表1 經濟分析對比 元

5 結 論

(1)采用旋挖樁引孔+巖石膨脹劑組合開挖方法及木膠板模板+護壁粉刷綜合措施，開挖功效高，機械化程度提高，安全風險相對較小，質量控制難度降低，做到內實外美，同時經濟效益顯著。

(2)抗滑樁木膠板模板+護壁粉刷2 cm施工措施使樁身垂直度、平整度得到很好地控制，減少了后期修補的費用。

(3)旋挖樁引孔+巖石膨脹劑組合施工方法具有無污染、耗能低、影響小的特點，有利于節能減排及體現綠色施工理念。

(4)抗滑樁施工需結合現場施工情況，采用不同的方法或組合，綜合考慮。

[1] 李琳, 王海亮, 周宜， 等.城市地鐵風井金屬膨脹劑開挖和爆破開挖技術對比[J].隧道建設,2015.