蠕動(dòng)滑坡體上旋挖施工抗滑樁技術(shù)應(yīng)用

林思波， 龍 波， 馬繼峰， 施 源

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都 610072)

1 工程概況

本抗滑樁工程項(xiàng)目位于阿壩州理縣古爾溝鎮(zhèn)境內(nèi)，名稱為國道317線獅子坪電站改線公路沙壩路段應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程4#滑坡應(yīng)急處治項(xiàng)目。K231+509～+599段路基局部發(fā)生變形垮塌形成滑坡(以下簡稱“4#滑坡”)，為盡快恢復(fù)4#滑坡范圍內(nèi)道路通行及保證坡腳安全，急需對(duì)4#滑坡進(jìn)行應(yīng)急加固。設(shè)計(jì)單位對(duì)該垮塌段設(shè)計(jì)的抗滑樁加固方案為：

采用樁基承臺(tái)擋墻對(duì)K231+509～K231+599垮塌段路基進(jìn)行恢復(fù)，抗滑樁采用D=2.5 m，樁間距5 m，樁長35 m、38 m、40 m，共計(jì)抗滑樁18根。抗滑樁樁長可根據(jù)開挖情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。樁頂設(shè)置系梁連接，樁基鋼筋伸入系梁1.5 m。

2 技術(shù)方案

2.1 旋挖施工抗滑樁目的及特點(diǎn)

本項(xiàng)目抗滑樁屬于深孔嵌巖樁，設(shè)計(jì)嵌入巖體深度20 m，其覆蓋層極厚(20～26 m)，且屬于大直徑嵌巖樁，地層以松散碎石土為主，孤塊石含量多，易塌孔，如采用旋挖泥漿護(hù)壁施工將加劇滑坡體下滑，誘發(fā)二次滑坡，故需采取“干鉆法”鉆孔施工，覆蓋層段采取跟進(jìn)護(hù)筒的措施；如采用傳統(tǒng)的人工挖孔法，在成孔過程中，其安全風(fēng)險(xiǎn)極大，因本次4號(hào)滑坡體屬于理縣沙壩村特大滑坡的子滑坡體，在治理施工過程中在仍然存在蠕動(dòng)現(xiàn)象，一旦人員進(jìn)入孔內(nèi)施工，在地下水及坡體天然蠕動(dòng)的過程中極易發(fā)生塌孔造成安全事故，同時(shí)在設(shè)計(jì)提供的地勘資料顯示該部位基巖段裂隙相對(duì)發(fā)育，基巖中大量夾雜變質(zhì)砂巖，且強(qiáng)度極高，人工挖孔的進(jìn)度較慢。在這樣的特殊地質(zhì)條件下如鉆孔灌注樁、鉆孔使用工藝選擇不當(dāng)或者處理方法不正確，極有可能造成質(zhì)量事故[1]。故為了保證該部分的抗滑樁盡早完成，滿足坡體抗滑要求，該段設(shè)計(jì)的抗滑樁采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，通過下設(shè)護(hù)筒的方式有效防止覆蓋層段的塌孔和持續(xù)鉆進(jìn)。

本項(xiàng)目抗滑樁身下設(shè)雙層鋼筋籠，澆筑C30混凝土，鋼筋籠下設(shè)采用2臺(tái)履帶吊配合下設(shè)，一臺(tái)150 t履帶吊車作為主吊進(jìn)行鋼筋籠下設(shè)，一臺(tái)50 t履帶吊輔助鋼筋籠起身。在鉆孔過程中采用宇通牌YT360型旋挖鉆機(jī)鉆孔、三一SY600HD單夾型振動(dòng)錘、ZYGJ2雙夾型振動(dòng)錘實(shí)施鋼護(hù)筒跟進(jìn)。

2.2 工程難點(diǎn)

2.2.1 抗滑樁施工工作面平臺(tái)狹窄

4#滑坡地段施工φ2.5 m、深40 m(局部施工平臺(tái)不具備下挖條件的孔深約45 m)的抗滑樁，其配備的大型設(shè)備主要有：150 t履帶吊車(寬7 m、長11.5 m)旋轉(zhuǎn)直徑為12 m，其重量為217 t(負(fù)荷工作狀態(tài))；旋挖鉆機(jī)重約120 t；但開挖形成施工平臺(tái)僅8～12 m，這就限制大尺寸、重噸位設(shè)備的技術(shù)操作范圍，致使設(shè)備的功效不能全部發(fā)揮出來。

2.2.2 地質(zhì)情況復(fù)雜，覆蓋層深厚，護(hù)筒跟進(jìn)難度大，易孔斜

鉆孔覆蓋層深度在20～26 m之間，其中覆蓋層為垮塌體，其地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)本身存在滑動(dòng)、松散，加之地下水的侵蝕作用，松散狀態(tài)下覆蓋層就極易塌孔，采取常規(guī)護(hù)筒跟進(jìn)施工時(shí)，由于地層中塊石、巨石較多，護(hù)筒跟進(jìn)過程中孔壁垮塌的塊石、巨石卡在護(hù)筒底部阻礙護(hù)筒下設(shè)；另鉆孔進(jìn)入基巖段后，受地形地貌影響，坡體基巖多為傾倒變形體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鉆孔情況顯示基巖以千枚巖、變質(zhì)砂巖為主，其中變質(zhì)砂巖強(qiáng)度極高，當(dāng)其與千枚巖同時(shí)處于鉆孔斷面時(shí)，鉆頭極易向質(zhì)軟的千枚巖側(cè)偏移，造成鉆孔偏斜過大。

2.3 抗滑樁成樁施工工藝

2.3.1 設(shè)計(jì)原理

抗滑樁對(duì)滑坡體的作用是利用抗滑樁插入滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層對(duì)樁的抗力(錨固力)平衡滑動(dòng)體的推力，增加其穩(wěn)定性。當(dāng)滑坡體下滑時(shí)受到抗滑樁的阻抗，使樁前滑體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)滑體的厚薄、推力大小、防水要求及施工條件等選用鋼筋混凝土樁。抗滑樁的布置形式多采用下部間隔、頂部連接的樁排、互相間隔的錨固樁等。樁柱間距一般取樁徑的3～5倍，以保證滑動(dòng)土體不在樁間滑出為原則。

2.3.2 施工工藝選擇

本抗滑樁施工采用宇通牌YTR360旋挖鉆機(jī)干孔鉆進(jìn)，旋挖鉆進(jìn)及護(hù)筒跟進(jìn)全程采用“干鉆法”。覆蓋層及破碎巖層段采用全護(hù)筒跟進(jìn)護(hù)壁。采用雙護(hù)筒法施工，采用振動(dòng)錘下沉比設(shè)計(jì)樁徑大的護(hù)筒至基巖面[2]，清孔采用清孔掏渣鉆頭，澆筑混凝采取直升導(dǎo)管法。以此滿足施工工期不影響整體工程進(jìn)度，施工過程中產(chǎn)生較小的振動(dòng)、噪聲，降低對(duì)周圍建筑和坡體的影響[3]。

2.3.3 成樁施工

2.3.3.1 場(chǎng)地平整

開鉆前場(chǎng)地應(yīng)完成“三通一平”，場(chǎng)地平整采用反挖平整，人工配合，平整后用反挖反復(fù)碾壓，碾壓后再次用旋挖平壓，最后在作業(yè)平臺(tái)滿鋪2 cm厚高強(qiáng)度鋼板，以滿足鉆孔設(shè)備的穩(wěn)定性要求，局部場(chǎng)地狹窄段設(shè)備可適當(dāng)壓樁通過或壓樁施工。

2.3.3.2 樁位測(cè)量放樣

采用GPS和DS3級(jí)水準(zhǔn)儀測(cè)量定位、樁位放樣，樁位誤差小于50 mm，高程誤差小于±50 mm。定出樁基中點(diǎn)后，用十字引線將控制點(diǎn)引至樁基四周，以便施工中及時(shí)復(fù)核樁基成孔中心。

2.3.3.3 鉆機(jī)就位

采用YTR360旋挖鉆機(jī)成樁，鉆機(jī)就位后，調(diào)平、對(duì)中，確保鉆機(jī)機(jī)身水平、鉆桿(鋼絲繩)垂直，鉆頭中心與孔位中心的偏差不得大于20 mm。，其底座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，在鉆進(jìn)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生位移或沉陷，否則應(yīng)及時(shí)處理。抗滑樁施工過程中采用跳樁施工，具體跳樁距離根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整，以提供更穩(wěn)固的設(shè)備平臺(tái)，同時(shí)可防止相鄰樁孔在澆筑時(shí)串孔。

2.3.3.4 護(hù)筒埋設(shè)及鉆孔施工

準(zhǔn)確可靠的鉆孔施工作業(yè)，對(duì)于后期的混凝土灌注質(zhì)量提升，以及結(jié)構(gòu)安全性保證發(fā)揮了重要作用[4]。根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用全護(hù)筒(覆蓋層段)跟進(jìn)法成孔，護(hù)筒壁厚16 mm，護(hù)筒采用φ3.0 m、φ2.7 m 2種規(guī)格，鋼護(hù)筒之間焊接連接，采用振動(dòng)錘使護(hù)筒跟進(jìn)至穩(wěn)定基巖內(nèi)。

先埋設(shè)施工φ3.0 m護(hù)筒，旋挖施工超前鉆進(jìn)，較護(hù)筒深1～2 m，采用旋挖鉆頭下鉆1～2 m掏芯，即刻換填黏土，振動(dòng)錘實(shí)施護(hù)筒跟進(jìn)(φ3.0 m的護(hù)筒跟進(jìn)深度在施工平臺(tái)以下12 m左右(同一規(guī)格護(hù)筒在蠕動(dòng)破體上的阻力太大，有效跟進(jìn)深度僅12 m左右)，根據(jù)地質(zhì)情況如此循環(huán)，直至φ3.0 m護(hù)筒跟進(jìn)深度不再增加；當(dāng)φ3.0 m的護(hù)筒在覆蓋層段不再跟進(jìn)深度時(shí)，采用在其內(nèi)使用φ2.7 m護(hù)筒跟進(jìn)，屆時(shí)每旋挖1 m進(jìn)尺，即刻回填高質(zhì)量黏土，振動(dòng)錘實(shí)施護(hù)筒跟進(jìn)(φ2.7 m的護(hù)筒跟進(jìn)深度在施工平臺(tái)至完整基巖段,每孔跟進(jìn)總深度在25 m左右)；已達(dá)到振動(dòng)錘下設(shè)護(hù)筒時(shí)孔壁不坍塌的效果，以此循環(huán)直至φ2.7 m護(hù)筒跟進(jìn)至完整基巖段，停止跟進(jìn)護(hù)筒，然后旋挖鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁深。

護(hù)筒跟進(jìn)過程中，先采用三一SY600HD單夾型振動(dòng)錘進(jìn)行護(hù)筒調(diào)運(yùn)和初次振動(dòng)下沉，待跟進(jìn)阻力較大致護(hù)筒不再下設(shè)時(shí)換用ZYGJ2型雙夾型振動(dòng)錘進(jìn)行護(hù)筒下設(shè)，ZYGJ2型雙夾型振動(dòng)錘具有振動(dòng)頻率高，振動(dòng)功率大的特點(diǎn)，在復(fù)雜地層的振動(dòng)下設(shè)力和起拔力都優(yōu)于單夾型振動(dòng)錘，且采用雙夾振動(dòng)錘可變換方位進(jìn)行振動(dòng)，對(duì)護(hù)筒跟進(jìn)的孔斜控制可有把握，由于該工程使用的護(hù)筒長度較長，護(hù)筒垂直度控制尤為重要，護(hù)筒的垂直度直接關(guān)系到成孔的質(zhì)量和成孔鉆進(jìn)的順利進(jìn)展[5]，故護(hù)筒下設(shè)過程中全程使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)糾偏。

2.3.3.5 檢孔、清孔

鉆孔完成后采用清孔撈渣鉆頭清除孔底鉆渣。鉆孔灌注樁在成孔過程中及終孔后以及灌注混凝土前，均需對(duì)鉆孔進(jìn)行階段性的成孔質(zhì)量檢查。

2.3.4 樁體鋼筋籠施工

2.3.4.1 鋼筋籠的制作

鋼筋籠制作采用整體加工制作，在胎模上加工。胎模場(chǎng)地須平整，保證胎模水平。鋼筋主筋采用套筒連接法、加勁箍筋采用焊接加工成型；在主筋上劃加勁箍筋位置線，按圖紙標(biāo)明的加勁箍筋間距，算出實(shí)際需要的加勁箍筋根數(shù)。加勁箍筋與主筋接觸處采用點(diǎn)焊的方法焊接，焊接時(shí)必須采用兩面施焊，焊縫飽滿，不得有燒傷、啃邊等現(xiàn)象；采用繞筋機(jī)繞筋，相交處焊接；骨架成型后按規(guī)定要求加放焊耳筋，呈梅花型布置，確保保護(hù)層厚度。

2.3.4.2 聲測(cè)管安裝

按照設(shè)計(jì)要求布置4根，聲測(cè)管型號(hào)為φ57 mm×3 mm，用φ70 mm×6 mm 的套管連接，確保不漏水。檢測(cè)管隨鋼筋籠整體安裝，節(jié)段間采用套筒連接、焊接，聲測(cè)管安裝完成后，灌水檢查其是否漏水；聲測(cè)管上端高出基樁頂面50 cm，底端距離鋼筋籠底部不得超過10 cm。

2.3.4.3 鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝采用150 t履帶吊和50 t履帶吊配合整體安放入孔。孔口采用打梢盤固定鋼筋籠，保證鋼筋籠居中。

2.3.5 樁體混凝土施工

2.3.5.1 下設(shè)導(dǎo)管

混凝土澆筑采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑為300 mm，導(dǎo)管底部距離孔底不大于25 cm。

2.3.5.2 混凝土灌注

混凝土由罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，檢測(cè)混凝土的坍落度和溫度,而后下料至料斗進(jìn)行灌注。灌注中，每車混凝土灌注完成或預(yù)計(jì)拔導(dǎo)管前量測(cè)孔內(nèi)混凝土面位置，以便及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。導(dǎo)管埋深一般控制在2～6 m之間，最小不得小于1.0 m，由于是干孔施工，灌注完的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.2～0.5 m。

2.3.5.3 成型后樁頭鑿除

鉆孔灌注樁澆注完成后，可在混凝土初凝后終凝前及時(shí)清理樁頭超灌注部分。在鑿除過程中應(yīng)休整預(yù)留鋼筋，不得折彎或熱加工處理。

2.3.6 特殊情況處理措施

2.3.6.1 鉆孔偏斜

預(yù)防措施：安裝鉆機(jī)應(yīng)穩(wěn)固、垂直；在有傾斜的軟、硬巖層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn)。

處理方法：一般偏斜，在偏斜處穩(wěn)住鉆頭上下反復(fù)掃孔，使鉆孔正直；偏斜嚴(yán)重時(shí)，回填低標(biāo)號(hào)混凝土至偏斜處，待沉淀密實(shí)后重新鉆進(jìn)。

2.3.6.2 澆筑時(shí)卡管

卡管主要有2種情況：

(1)由于混凝土本身的原因，如坍落度過小、流動(dòng)性差、夾有大卵石、拌和不均勻，以及運(yùn)輸途中產(chǎn)生離析、導(dǎo)管接縫處漏水、雨天運(yùn)送混凝土未加遮蓋等，使混凝土中的水泥漿被沖走，粗集料集中而造成導(dǎo)管堵塞。

處理辦法：用長桿沖搗管內(nèi)混凝土，用吊繩抖動(dòng)導(dǎo)管。如仍不能下落時(shí)，則須將導(dǎo)管連同其內(nèi)的混凝土提出鉆孔，進(jìn)行清理修整(注意切勿使導(dǎo)管內(nèi)的混凝土落入樁孔)，然后重新吊裝導(dǎo)管，重新灌注。

(2)機(jī)械發(fā)生故障或其他原因使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時(shí)間過久，或灌注時(shí)間持續(xù)過長，最初灌注的混凝土已經(jīng)初凝，增大了導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落的阻力，混凝土堵在管內(nèi)。其預(yù)防方法是灌注前應(yīng)仔細(xì)檢修灌注機(jī)械，并準(zhǔn)備備用機(jī)械，發(fā)生故障時(shí)立即調(diào)換備用機(jī)械；同時(shí)采取措施，加速混凝土灌注速度。

2.3.6.3 鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮，主要原因是由于混凝土表面接近鋼筋籠底口，混凝土的灌注速度過快，使混凝土下落沖出導(dǎo)管底口向上反沖，其頂托力大于鋼筋籠的重力時(shí)所致。為了防止鋼筋籠上升，當(dāng)混凝土表面在鋼筋籠底部上下1 m之間時(shí)，放慢混凝土灌注速度，澆注速度一般控制在0.2 m/min。同時(shí)，也可在鋼筋籠頂部加置臨時(shí)配重。

2.3.7 應(yīng)用效果

國道317線4#滑坡體段抗滑樁工程軸線長90 m，施工的抗滑樁采用D=2.5 m，樁間距5 m，樁長35 m、38 m、40 m，共計(jì)抗滑樁18根。基本所有孔都采用內(nèi)、外雙護(hù)筒的施工工藝，且為“干鉆法”施工，成功克服了蠕動(dòng)滑坡體上易塌孔，覆蓋層深厚時(shí)不成孔的問題，內(nèi)護(hù)筒最大跟進(jìn)深度26.5 m，目前本工程已完工，在樁身完整性檢測(cè)過程中，所有的抗滑樁檢測(cè)結(jié)果均為I類樁，其施工質(zhì)量得到了保證，縮短了工期，間接地降低了施工成本。

3 技術(shù)總結(jié)

(1)蠕動(dòng)滑坡體上采用旋挖施工抗滑樁，在加快施工進(jìn)度的同時(shí)避免了人工挖孔中易發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2)旋挖施工深厚覆蓋層的抗滑樁如采用同一種規(guī)格的護(hù)筒施工，其護(hù)筒跟進(jìn)深度受到地層擠壓、摩擦阻力的影響大多數(shù)跟進(jìn)深度不足，護(hù)筒以下到基巖段仍易發(fā)生塌孔，制約了工期也增大了混凝土的損耗。

(3)旋挖采用雙護(hù)筒工藝可有效避免覆蓋層段的塌孔現(xiàn)象，節(jié)省樁身混凝土灌注量，但是2種規(guī)格的護(hù)筒直徑不宜偏差太大，否則內(nèi)護(hù)筒段易發(fā)生孔偏斜嚴(yán)重的情況。

(4)在蠕動(dòng)的坡體山跟進(jìn)護(hù)筒施工過程中，覆蓋層段要在新鉆進(jìn)的孔深部位回填黏土，防止振動(dòng)跟進(jìn)護(hù)筒時(shí)孔壁塌落孤石卡在護(hù)筒底部阻礙護(hù)筒跟進(jìn)。

(5)護(hù)筒對(duì)接焊接過程中要進(jìn)行護(hù)筒內(nèi)外面雙面焊接并沿護(hù)筒周身全線滿焊，以抵抗地層中孤石體對(duì)護(hù)筒對(duì)接部位形成的擠壓破壞。

4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

通過在蠕動(dòng)滑坡體上“雙護(hù)筒干鉆法”抗滑樁施工技術(shù)研究，并結(jié)合工程實(shí)踐，不斷調(diào)整優(yōu)化鉆孔工藝，確保工程安全和質(zhì)量的情況下，經(jīng)實(shí)際工程應(yīng)用和經(jīng)營總結(jié)，取得效益。

4.1 工期效益

原本設(shè)計(jì)的抗滑樁工期需40天，而通過采用旋挖鉆機(jī)雙護(hù)筒跟進(jìn)施工后，節(jié)約了11天工期，為后期路基施工爭取到了更多的寶貴時(shí)間，對(duì)國道317線順利通車起到了極大的作用。

4.2 社會(huì)效益

相對(duì)于傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁施工工藝、人工挖孔工藝，單一護(hù)筒旋挖施工工藝，采用旋挖鉆機(jī)雙護(hù)筒跟進(jìn)、黏土回填預(yù)防塌孔的施工方法，可以減少因覆蓋層段塌孔對(duì)工期的耽誤，也可有效控制孔徑，有利于抗滑樁的成樁質(zhì)量和避免蠕動(dòng)坡體的二次滑坡，減少擴(kuò)孔造成混凝土材料超方的費(fèi)用，該技術(shù)可在類似滑坡體施工中借鑒應(yīng)用。

5 結(jié)束語

本應(yīng)用僅對(duì)蠕動(dòng)坡體上旋挖鉆機(jī)施工抗滑樁的工藝在理論分析和實(shí)踐生產(chǎn)上進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)與總結(jié)。整個(gè)抗滑樁施工的研究取得了我們理想的效果，但在工期進(jìn)度和資源優(yōu)化方面仍然有很大的改進(jìn)空間，希望本應(yīng)用在以后類似的工程中起到借鑒價(jià)值或者提供一定的參考。