不穩定地質高邊坡滑坡體抗滑樁施工技術

閆貝貝 劉瑞棟 魏斌博 楊 習

(中交二公局第二工程有限公司)

0 引言

近年來，隨著國家基礎建設的大力發展，山區高速公路修建逐漸增多。山區地形地貌復雜、地質情況多變等因素給高速公路修建帶來不少困難，尤其不穩定地質對路基開挖支護施工造成極大影響。本文結合項目實際施工經驗，通過對不良地質滑坡體的治理，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域，分別為滑坡HP1、滑坡HP2 和不穩定斜坡HP3 區。

滑坡HP1：滑體由粉質粘土、碎塊石土組成，厚度8.0～22.2m。滑坡邊界明顯，前緣位于高速公路左側邊坡坡腳，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，右側邊界為羽狀剪切裂縫附近，左側邊界為擬建。滑坡體滑移朝向為210°，屬中層中型牽引式土質滑坡。

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

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

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，導致滑體重度增加，加速滑面的形成并降低滑帶粉質粘土抗剪強度，下滑力大，抗滑力減小，產生變形破壞。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

根據裂縫發展情況、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。經對滑坡穩定性計算結果分析，綜合考慮在K94+640～K94+720 段左側邊坡頂設置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，樁外側掛擋土板；K94+720～K94+850 段左側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，且必須位置準確牢靠、禁止擾動，以便后續施工校核樁基中心要定位準確固定牢靠。先澆筑井圈鎖口，鎖口為鋼筋混凝土結構，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，孔口四周設置不低于1.2m 的安全防護圍欄，周做好排水溝設施。

3.1.2 提升設備安裝

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備。電動葫蘆必須配有自動剎車保險，且要經常檢查其設備性能。出渣提升系統主要包括電動葫蘆、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，井字架安放在此基礎支承面上，采用膨脹螺絲固定，保證其牢固、平穩。見圖1。

圖1 出渣提升架設計圖

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存在一個閉合的環形臨空面。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。巖體在受擊打水平沖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。

⑶由于水鉆設備特有的結構，孔壁會形成鋸齒狀，為保證開挖樁徑與設計尺寸一致，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，進行下一循環作業。

⑷每一模作業完成后，復核樁孔中心、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。如遇到地質情況與設計不符，應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。每節護壁上口尺寸應和樁徑尺寸一致，下口尺寸必須比樁徑大10cm 左右。并在護壁中插入Φ16 鋼筋網進行加固，鋼筋網搭接長度不小于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以后采用C30 混凝土立即澆筑。混凝土從拌合站集中拌和，現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。

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

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，孔內棄渣吊出后，地面用推車推至施工現場設置的臨時堆放場地，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，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

抗滑樁樁身均設置HRB400 鋼筋，鋼筋直徑為Φ16和Φ32 兩種規格，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，單樁布設4 根。聲測管上端應預留一定高度，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，若不足應加滿。

3.1.7 樁身混凝土施工

根據現場施工情況，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，單節長度為1.5m，串筒底部距孔底或混凝土面自由高度不應超過2m，串筒與孔口支架或串筒與串筒之間應連接牢固，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，分節拆卸串筒。混凝土采用分層向上澆筑，每層澆筑高度應控制在30cm，采用振搗棒全程振搗密實，距離樁頂10m 以內時應加強振搗頻率，以確保砼密實度。

3.1.8 錨索施工

錨索設置于Z3～Z8#抗滑樁懸臂段，單根抗滑樁設置兩束，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 的預應力鋼絞線組成，設計錨固力400KN。

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

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

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，砂漿灌注應均勻、飽滿、密實。

注漿完成后，漿體強度達到設計的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，然后搭設腳手架平臺立模澆筑擋土板。抗滑樁擋土板共計368 個，均設計為C30鋼筋砼結構，單塊板尺寸495cm×50cm×40cm，每塊板上預留2 個泄水孔。樁身預埋連接筋，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，在抗滑樁的每節護壁施工時,在擋土板側預埋聯接筋，后續連接固定抗滑樁鋼筋。抗滑樁施工完畢并開挖出懸臂段后鑿開護壁, 鑿出預埋聯結筋并拉直[1]。

邊坡按設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，混凝土在拌和站內集中生產制備，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。

混凝土采用自然養護的方法，混凝土頂面采用覆蓋保溫、保濕養護，側面采用保濕養護，養護時間不得小于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干擾，應優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測，并形成監測結果，以便更好地指導施工。在出現位移的情況下，應及時停止作業，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測外，還專門配置16 個北斗衛星監測點，以便實時監測位移變動情況。

4 結語

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