02-人工挖孔抗滑桩施工工法-正文

'人工挖孔抗滑桩施工工法中交第一公路工程局有限公司田世宽张志新张海波1前言随着祖国交通事业的快速发展和国家总体战略布局的实施，高速公路施工将逐渐向山区、深山区等复杂地形、地质情况下推进，不可避免地会遇到滑坡体和进行滑坡处治施工。为了争取最快最有效的滑坡处治方案，在贵州三凯高速公路第九合同段、重庆渝邻高速公路第A合同段和重庆渝湘高速公路G3合同段均设计了抗滑桩，通过人工挖孔抗滑桩的施工，既达到了滑坡治理目的，又完成了人工挖孔抗滑桩施工工法。由于对复杂地质情况下滑坡处治人工挖孔抗滑桩作用方面效果明显，且工艺技术成熟，固有较为明显的社会效益和经济效益。2工法特点2.0.1利用人工挖孔灌注桩作抗滑桩，能有效地阻挡滑坡地质灾害地进一步发展，并保证工程的顺利实施。2.0.2采用人工护壁挖孔法，通过孔内开挖地质情况，用直观地方式可以观测滑坡体地滑动面及滑动方向、范围等。2.0.3将观测到的滑坡实际情况再反馈到设计上，可精确地计算滑动力，再进行修改设计和指导施工。2.0.4通过地面滑坡监控和结合挖孔实际情况进行数据处理，达到动态修正设计及护壁支护参数，确保施工快速、安全。3适用范围山区、深山区复杂地质、地形条件下高速公路、铁路施工，大型电站、水库库区及山区城市周边滑坡地质灾处治及预防施工。4工艺原理在滑坡体的前缘或某指定截面设置抗滑桩，通过滑动面以下的有效锚固长度再通过桩的支撑作用来稳定滑坡。一般适用于非塑性体浅层和中厚层滑坡前缘，抗滑桩位置灵活，可以分散作业，省时省料，破坏滑体少，便于施工，易于抢修，并能立即产生抗滑作用。在正在通车的线路或已成型建筑物附近施工，可以不影响行车或正常生产。在新线施工中，对易产生滑坡的山坡或暂时稳定的古老滑坡可以采用先施工抗滑桩后再开挖路堑或建筑物的施工方法，可以成功地避免滑坡的产生或复活，确保施工或建筑物的安全。此外，人工挖孔 抗滑桩的桩孔本身就是一个很好的深探井，通过它可以检查和修改原有的设计，达到动态设计目的，使设计更加符合实际情况。鉴于此，国内外均已较广泛地使用人工挖孔抗滑桩技术整治滑坡。5施工工艺流程及操作要点抗滑桩按施工方法不同，可分为打入桩，钻孔桩和挖孔桩。由于人工挖孔抗滑桩的适应性强、施工简便等优点，在工程上使用较多，因此，本工法仅对人工挖孔桩抗滑桩的施工作详细介绍。5.1施工工艺流程施工准备－测量放样－桩孔开挖－地质情况检查和修改设计－终孔－钢筋安装－混凝土浇筑5.2操作要点5.2.1施工准备修筑便道接通水路、电路、整平桩位附近地面，基本达到三通一平。完成人员、机械、设备、材料进场检修和检验工作，做好一切准备，满足开工条件。5.2.2测量放线按设计坐标采用全站仪测定桩位，根据桩孔线或四边角点进行放样，考虑施工误差，每边可较设计放大0.05m。同时对滑坡体建立监控体系，定期观测，及时提供监控报告和发出报警通知。5.2.3桩孔开挖1桩孔开挖前在井口上搭设临时风雨棚，井口四周开挖临时排水沟。2井口锁口护壁应高出地面30～50cm，防止杂物掉入孔内伤及井下施工人员。3竖立吊架（三脚架或摇头扒杆等），开挖到一定深度后出渣和进料用，起吊高度超出了井口3m以上，需于井口设一转向滑轮来改变拉力方向，以免拉倒吊架。4在井口设供工人装卸材料用的脚踏板，并挖到一定深度后，为防止掉块伤人，宜将井口用板封闭，在其上另设可启用的进出的孔口。5抗滑桩井孔开挖必须按设计顺序开挖，如设计没有提及则采用跳槽和隔孔分批开挖。6井孔开挖采用逐级支护逐级开挖循环方式进行，并根据监控报告和实际开挖地质情况对护壁支护参数进行调整以确保施工安全。7在滑体和建筑物上建立位移和变形观测标志，在危及时候及时发出警报，及时将井内施工人员撤离施工现场，防止施工期间发生突然事故，并在 竣工后仍需继续观测一段时间，以检查工程处治效果。8在因开挖路基或山坡而引起的滑坡上采用抗滑桩治理时，为防止施工过程中滑坡体滑动，可将原土回填以平衡滑体，待抗滑桩全部施作后再开挖土体。9如有地下渗水，必须配置抽水设施，设置集水坑，及时抽水，确保顺利开挖。10开挖时如需爆破，以小型和松动爆破为主，防止损坏护壁。5.2.4地质情况检查和修改设计人工挖孔抗滑桩的桩孔本身就是一个很好的深探井，通过桩孔开挖及时绘制地质剖面图，及时反馈到设计部门，对护壁支护参数进行调整以确保施工安全，对桩基桩身及配筋进行验算和调整以满足工程安全要求。5.2.5终孔根据开挖实际地质剖面图，经设计部门意见反馈，进入滑动面以下稳定的基岩深度满足锚固长度和达到抗滑力要求后，可报请监理工程师进行终孔。5.2.6钢筋安装在现场设置钢筋棚，场地需进行硬化。1钢筋在钢筋棚按设计要求下料，运到现场进行绑扎和安装。2钢筋笼可在井口搭设辅助吊架，逐段绑扎成型逐段吊入孔内施工成型。3钢筋笼也可以在孔内绑扎，逐段升高到整体成型施工。4钢筋笼主筋采用在钢筋棚加工完成套丝并运到井孔处，由工人在现场采用机械直螺纹套筒连接成型工艺进行主筋连接施工。5声测检测管（如有）随钢筋笼一同成型，并精确定位和控制垂直度，以确保检测效果。5.2.6混凝土浇筑施工1现场设置拌和站或有条件时采用商品混凝土，对场地进行规整硬化，对计量器具进行标定。2混凝土采用泵送或其他符合现场情况的方式进行运输。3在井孔内必须设置串筒或导管，确保混凝土自由落体高度不大于规范规定值，以防止混凝土离析影响桩基桩身混凝土质量。4如井孔内渗水量上升速度大于6mm/分钟，则采用水下浇筑混凝土工艺导管剪球法进行施工，防止混凝土被水洗而离析或出现质量缺陷。5采用干处灌注必须进行振捣，每浇筑50～60cm高进行均匀振捣一遍，以混凝土 不冒气泡，表面平坦不下沉和泛浆为止，确保成桩混凝土质量。6采用导管剪球法灌注水下混凝土，必须执行相关要求、标准和注意事项，确保成桩质量。5.3抗滑桩施工工艺流程图：施工准备测量放线桩孔开挖终孔钢筋安装混凝土浇注成桩检测监控体系建立修改护壁参数判断入岩情况绘制地质剖面图，反馈意见到设计修改设计参数钢筋下料混凝土拌和及运输人工挖孔施工工艺流程图： 施工准备施工放样锁口护壁施工井孔开挖绘制地质剖面图监控系统建立第一节护壁施工井孔开挖第二节护壁施工滑动面判定锚固长度确定终孔中弱风化基岩位置确定安全设施反馈意见到设计动态设计循环作业5.4人工挖孔抗滑桩施工工艺的改进1采用跳槽式或隔孔方方式开挖，以少扰动或不扰动滑坡体为主，尽量避免在开挖抗滑桩过程中导致滑坡加剧。2在施工抗滑桩前应对滑坡范围裂缝进行封闭，先施作截水沟，防止雨水渗入滑体，增加滑体的重力和下滑力。3在施工抗滑桩时，最好避开雨季选择旱季进行。4抗滑桩施工应安排按合理，工序紧凑，采用短、平、快的方式，集中力量突击，成孔一根或一批就及时浇筑桩基混凝土，防止各工序间隔拖延时间太长，对滑坡治理不利。5.5监测技术与分析 确保工程建设安全的关键是全过程监控滑坡体的变化情况，及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表5.5表5.5检测项目汇总表序号监测项目监测仪器监测频率监测目的1地表下沉SOK-C32Ⅱ型精密水准仪，钢尺初次：1-2次/7天；后次：1-2次/10天；雨后：加强观测频率掌握抗滑桩及地表及周边环境的影响程度和范围2建筑物沉降与倾斜3裂缝宽度及位移4地下水位电测水位计1次/天掌握井孔及滑坡体地下水位情况5护壁观测目测、钢卷尺3次/天掌握护壁变形情况及时发出预警报告注：可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将检测信息报告给现场技术员。5.6劳动力组织情况，以10根桩基为单位（见表5.6）表5.6劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员4专职安全员1人2技术人员33挖孔人员3*XX开挖数量4钢筋加工125混凝土126杂工57合计66人6材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。表6机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途1卷扬机JJM5/新乡台8井孔出渣2手拉葫芦JHB8/重庆台2钢筋笼吊放 3装载机ZL500/厦门台1运渣土和上料4空压机JKW-9/厦门台4井孔钻孔、爆破5混凝土搅拌机JS1000/广东台1混凝土拌和6混凝土输送泵HBT60A/三一重工台1混凝土输送7自卸汽车三菱/日本台4运渣土、材料8汽车吊涂沅20T台1设备安装、钢筋笼吊放9直螺纹滚丝机GSJ-40台1钢筋接头滚丝用10手持冲击钻弘岛台10井孔钻孔、爆破7质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1桩孔开挖中施工质量执行中华人民共和国交通部公路工程国内招标文件范本《技术规范》。桩孔开挖中心位置、孔底高程允许偏差按表7.1.1执行。表7.1.1桩孔开挖中心位置、孔底高程允许偏差序号项目规定值或允许偏差检查频率检查方法1中心位置纵向±100mm，横向±100mm4点/孔经纬仪、钢尺2孔底高程±50mm3点/孔水准仪、测绳7.1.2抗滑桩施工质量执行《公路工程质量检眼评定标准》允许偏差见表7.1.2表7.1.2抗滑桩实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1△混凝土强度（MPa）在合格标准内按JTGF180/1-2004附录D检查2△桩长（m）不小于设计值测绳量：每桩测量3△孔径或断面尺寸（m）不小于设计值探孔器：每桩测量4桩位（mm）100经纬仪：每桩测量5挖孔桩竖直度（mm）0.5%桩长，且不大于200吊垂线：每桩测量6钢筋笼底面高程（mm）±50水准仪：测每桩骨架顶面高程后7.2质量保证措施7.2.1桩孔开挖断面尺寸不得小于护壁厚度加桩身断面尺寸（长宽或直径）。 7.2.2井孔开挖遇到围岩较松软、破碎或有水时，分节护壁应缩短。分节位置不应设在土石层变化和滑床面处。7.2.3孔内开挖爆破应采用小型松动爆破，不得放大炮。7.2.4护壁厚度应符合设计图纸规定，在滑动面处的护壁应加强，护壁厚度及配筋应单独设计。7.2.5钢筋笼分段成笼，搭接位置不得设在土石分界和滑动面处。7.2.6混凝土灌注必须连续作业，如因故出现中断灌注，接缝面应做特殊处理，严禁施工缝处在滑动面上。7.2.7抗滑桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录。8安全措施8.0.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关的规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.0.2建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。8.0.3各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品，严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟，随时消除现场的易燃杂物，不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。8.0.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器装有防止回火的安全装置。8.0.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。8.0.6电缆线路应利用三相五线接线方式，电气设备和电气和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。8.0.7施工现场井内必须配置手持36V安全电压的照明灯进行作业，同时要尽量避免进行晚上作业，以确保施工人员人身安全。8.0.8室内电柜、配电箱并要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。8.0.9井下爆破，必须采用迟发雷管电器引爆。爆破时井口上应加盖，以防飞石伤人，加强爆后排烟，否则不得下井作业。 8.0.10井下爆破作业必须由专职爆破员操作，爆破员必须进行岗前培训和考核，并考核合格后方可持证上岗。8.0.11雷管、炸药等炸材运送、保管及使用等必须建立台帐，完善出入库登记手续，满足并符合当地公安部门的管理制度和要求。8.12井内作业应进行有毒气体检测和设置通风设施，确保施工安全。8.13加强井内排水，根据井深配置适当的扬程水泵，注意漏电。8.14加强孔内护壁和进行横向支撑，确保施工安全。8.15施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善各种安全标志和标识。9环保措施9.1成立对应的施工环保卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护法律、法规和规章，加强施工燃油，工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，有防废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.2将施工场地和作业控制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工现场整洁文明。9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测，应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。9.4设置专用废水，垃圾处理坑，认真做好无害化处理，从根本上防止生产、生活垃圾乱堆乱放乱流。9.5对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道进行洒水，防止尘土飞扬，污染环境。10效益分析10.1本工法将工程施工由地面转入地下，避免了地面施工产生的大量场地占用，消除了对城市交通的严重影响，施工产生的振动、噪音、灰尘等公害也得到了最大限度的降低。新颖的工法技术将促进滑坡地质灾害的预防和治理技术的发展，社会效益和环境效益明显。10.2本工法与同类滑坡治理工程的工法相比，由于工程的地面部分小，场地易于布置，工程进展快，干扰因素少，有利于文明施工，各种资源能较好的利用，能确保周围即有设施完好无损，确保居民生命、财产安全，避免线路绕行后临时迁移，节约了大量工程拆迁，形成了较好的经济效益。 10.3本工法对高速公路、高速铁路线路滑坡治理和对山区城市及大型水库电站周边及周围山体滑坡地质灾害的处理及预防效果明显，能够起到立竿见影的作用，值得推广和使用，具有较为明显的社会效益。11应用实例11.1重庆渝邻高速公路第A合同段路基滑坡治理11.1.1工程概况工程为高速公路，左右分幅，路基宽24.5m，设计车速100公里/小时，设计荷载为汽一超20，挂车-120。由于受地形限制，K155+987～K156+163段路堤坐落在基底为斜坡（较陡）的半山坡上。该段的地层情况由上到下依次为：8～12m厚的地表覆盖层，3～5m厚的强风化破碎泥、页岩层，其下为较为完整的砂岩（基岩面为顺向坡倾斜面），路填填高度为10～12m。开工日期2001年6月，工期18个月。11.1.2施工情况该段路堤在填方施工过程中，当填筑到8m高路堤时，发现路基右侧（高）外山体开裂，左侧（低）路基滑移推出，填方段路基整体开裂下沉，特别是雨季下滑较为明显，判定为滑坡体。变更设计采用抗滑桩进行治理。如下图：设计方案为采用2排抗滑桩共21对，42根，右侧A型桩截面尺寸为1.5×2.5m，中心间距5m，桩长22m~25m，主要预防陡斜坡上的地表覆盖层再次开裂下滑；左侧B型桩截面尺寸为3×4m，中心间距6m，桩长25m~28m， 主要保证路基不再下滑。在抗滑桩施工时，分三批施工，以第一批抗滑桩A1、A5、A9、A13、A17、A21，B1、B5、B9、B13、B17、B21等桩基同时开挖浇筑混凝土到能够起到抗滑作用后，再同时施工第二批A3、A7、A11、A15、A19，B3、B7、B11、B15、B19抗滑桩，待第二批抗滑桩施工完成后起到抗滑作用后，最后再同时施工第三批剩余A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20，B2、B4、B6、B8、B10、B12，B14、B16、B18、B20抗滑桩。该滑坡处治抗滑桩于2001年9月10日开工，2002年1月30日完工。11.1.3工程监测与结果评价采用抗滑桩施工“工法”进行滑坡治理后，通过对该段路基工后监控，未再发现开裂和下沉，现已正常运营了4年，没有再出现滑坡病害，抗滑桩直接起到了很好的抗滑效果。抗滑桩施工过程中处于安全、稳定、快速、优质的可控状态。工程质量优良达98％以上，无安全生产事故发生，得到了各方好评。11.2贵州三凯高速公路第九合同段王家寨滑坡治理11.2.1工程概况工程为全封闭左右分幅高速公路，路基宽24.5m，设计车速100公路/小时，设计荷载为汽-超20级，挂-120级。路线以挖方形式通过王家寨，挖方边坡高度为37m。该段地质情况为残破积压粘土、碎石土，岩性薄至中厚层状绢云母板岩夹少良变余砂岩。节理裂隙发育，风化破碎，强风化深度大于15m，岩层产状310°∠80°，路线走向218°，岩层走向与路线交角2°。11.2.2施工情况根据高边坡动态施工与管理办法，对该段高边坡采用逐级开挖逐级防护的原则，施工完成等四三二级边坡后，于2004年9月在开挖第一级边坡时，左侧边坡外中线105m附近山体沿线路前进方向开裂，三穗侧沿山间凹地近似垂直路线方向向下延伸，右侧沿与路线近似37°方向向下发展，裂缝成圆弧状，滑坡界线清楚，随着雨季雨水的作用，滑坡逐渐从蠕滑阶段发展到挤压阶段，并向滑动阶段发展。变更设计采用抗滑桩防护，AB型桩组合成h型抗滑桩，共计25对，50根，桩基断面3×3m,中心间距5m，桩长22m~25m，顶部桩间梁采用钢筋混凝土连接。见下图。 施工抗滑桩时，A、B型桩按品字型跳桩隔孔开挖，分二批完成，为保证施工安全，对已开挖的边坡采用部分反压回填后再开挖抗滑桩，待抗滑桩全部施工完成能够受力后，再开挖路槽。王家寨滑坡处治于2005年7月10日开工，2006年1月30日完工。11.2.3工程监测与结果评价采用“抗滑桩施工”工法进行滑坡治理后，对该路基工后滑坡动态监测月报显示，滑坡已经得到彻底的治理，现已正常运营1年没有再出现滑坡病害，说明抗滑桩已经起到了直接的很好的抗滑作用。抗滑桩施工过程中处于安全、稳定、快速、优质可控状态。工程质量优良率达98％以上，无安全生产事故发生。得到了各方的好评。'