抗滑桩快速开挖施工技术在滑坡治理中的应用

刘刚

(江苏省中成建设工程总公司，南京 210041)

抗滑桩快速开挖施工技术在滑坡治理中的应用

刘刚

(江苏省中成建设工程总公司，南京 210041)

人工挖孔抗滑桩孔桩开挖具有断面小、作业面窄、爆破难度大、安全隐患大等特点。通过对江苏省宜兴市太华镇龙珠水库华东路西入口滑坡人工挖孔抗滑桩施工技术进行研究总结，提出了适合孔桩开挖的钻爆设计及安全、质量控制要点。

滑坡；抗滑桩；人工开挖；快速开挖;治理

1 工程概况

宜兴市太华镇龙珠水库华东路西入口滑坡位于龙珠水库西侧约600m、华东路南侧约100m，滑坡中心点地理坐标为：N31°10′30.49″，E119°35′18.50″。

1.1 滑坡体形态及边界特征

滑坡体总体地势南高北低，上部稍陡，下部平缓，平均坡度约15°。主滑方向为332°，轴向长约100m，平均宽度约55m，平均厚度约8m。滑坡体前缘高程+92.8～+93.5m，后缘高程+110.4～+113.6m，高差19m 左右。滑坡边界清晰，滑坡体呈舌状分布，前宽后窄。滑坡体总坡面面积约4766.2m2，滑坡体总方量约44000m3。

1.2 滑坡体物质组成

根据治理区地质灾害调查、勘探钻孔等资料揭示，滑坡体主要由②-1、②-2层残坡积粉质黏土、③层粉质黏土夹碎石组成，局部夹杂有少量①层素填土，滑坡体厚度4～11.5m；滑床为泥盆系中下统茅山群(D1-2m)砂岩、泥质砂岩，紫红色，块状构造，结构面较发育。从钻孔揭露的情况看，③层底部的粉质黏土夹碎石层含水率较高，土体较松散，液性指数较大，综合判断滑动面总体位于③层底部，即第四系残坡积层与下伏基岩泥盆系中下统茅山群(D1-2m)泥质砂岩的岩土交界面处，滑面呈折线形，滑动面深度一般4～11.5m。

1.3 滑坡体变形特征

滑坡体的边界非常清晰，滑坡后缘发育多组拉张裂缝、侧壁发育多组剪切裂缝，裂缝的延展性好，裂缝基本能够贯通。其中后缘拉张错动形成高差约3m 的陡坎，陡坎面基本竖直并伴有竖向擦痕。滑坡体两侧发育大量剪切裂缝，裂缝宽度10～270mm，上下错位最大可达0.7m。滑坡发生前，村民在坡脚+91～+97m范围内进行切坡开挖水塘，切坡段长约30m，最大切坡开挖深度约4m。滑坡发生后，村民采取了回填压脚措施，在一定程度上减缓了滑坡的变形趋势。但据现场地质灾害调查及连续观察，滑坡变形仍在缓慢进行，目前滑坡体仍处于蠕动滑移状态。

2 施工准备工作

(1)制作直径为0.7m的简易辘轳和支撑体系，并在孔口搭设简易的防雨棚。

(2)备好各工序所需机具器材照明设施，备7.5kW的抽水机一台，以便于孔壁渗水时使用；3m3内燃空压机一台，供钻眼所用；离心式风机一台，当孔深大于10m时采用100mm塑料软管进行通风。

(3)做好孔桩周围截排水及防护设施，孔口周围坡土清刷减载，并在孔口周围进行场地硬化。

(4)开工前分组，每2根桩划分为一个小组，每组4～6人，两班轮换，不得搞“吊气孔”，一经开挖必须连续作业。

3 孔口及软弱围岩段的开挖

(1)安装简易辘轳提升设备，要求对位、稳定、牢固，仔细检查吊绳、吊桶等设备，破损的及时更换。

(2)进行复测，固定桩位位置，设定护桩。

(3)根据桩身孔口段地质情况将孔口开挖至1～2m时即可模筑孔口护筒，护筒采用C220混凝土，厚200mm。此段护筒在孔口0.5～1 m高度范围内加厚到400mm起锁口作用。锁口顶面应平整，为防土石落人孔内，护筒要高出地面，且不得少于300mm。

(4)用厚5mm钢板做内模，每组3个，每节高1m，拼装后内径比孔桩直径大20～50mm。钢板上对称制作2个φ20mm的吊环以便于安装与拆除。拆模后，将护筒四周用黏土回填夯实，同时在显眼位置挂牌标识，标牌上可写“孔内有人施工”的字样。

(5)在护筒顶测设孔中心十字线，要求点位准确，钉设牢固，施工时须注意保护。并设置观测滑坡、变形、位移、下沉的标志。

(6)护壁采用C20混凝土，厚200mm。要求捣固密实，不能出现蜂窝麻面。

(7)遇有渗水时必须安装抽水机排水。

(8)孔口和土质松软地段采用边挖边护方法施工，清除岩壁浮土及石块，使护壁混凝土紧贴围岩，注意避免在土石层变化处分节，加强对护壁的养护，以保证开挖安全及护壁质量。

(9)孔内采用人工装碴，简易手摇辘轳提升、铁桶出碴，将两轮手推胶轮车直接放在孔口边装渣后运走。

4 石质围岩段桩身开挖

孔桩开挖至人工或风镐无法掘进须放炮时，必须采用浅眼松动爆破，严格控制炸药用量，并在炮眼附近采用木支撑加强支护，以减少爆破振动对孔桩造成危害。孔深大于5m时，必须采用电雷管引爆。根据实际地质情况决定是否再施作护壁。

4.1 钻爆设计

由于孔桩断面小，直径1.8m的断面面积为2.5m2，直径1.5m的断面面积为1.8m2，减振要求高，孔桩钻爆设计必须遵循浅眼松动弱爆破原则，循环进尺控制在1～1.5m为宜。采用光面爆破，严格控制超、欠挖，控制爆破成本，减少施工干扰，缩短工序作业时间，实现快速、安全施工。

炮眼布置见图1和图2。周边眼装药见图3。钻爆参数见表1和表2。

图1 孔桩直径1.8m炮眼布置图 (单位：cm)

图2 孔桩直径1.5m炮眼布置图 (单位：cm)

图3 周边眼装药示意图

表1 直径1.8m孔桩开挖钻爆参数

表2 直径1.5m孔桩开挖钻爆参数

4.2 技术要点

(1)采用人工手持风钻钻眼，钎杆直径30mm，长为2000mm，钎头采用42mm的十字钎头。钻眼前，风镐配合人工将孔底松动岩石清理干净，确保钻孔质量。钻眼长度、角度必须按照钻爆设计严格控制，尤其是斜眼、中空掏槽眼角度，过大，掏槽效果降低；过小，容易穿孔，影响循环进尺。钻孔时周边眼与掏槽眼沿孔桩半径方向尽量错开，避免同在半径方向影响局部爆破效果。

(2)电雷管引爆非电毫秒雷管(导爆管雷管)的方式进行引爆。装药结构，掏槽眼采用连续装药，周边眼采用不耦合反向装药，堵塞炮眼长度不得小于200mm，以利于提高炮眼利用率、减少石碴块度、增大抛掷能力和降低炸药消耗量，保证爆破效果及减振安全效果。严格控制炮眼装药量，保证炮口堵塞长度与质量，可以有效地控制爆破飞石。连线方式为串并联，高频发爆器起爆。采用光面爆破技术，并根据岩面情况动态调整爆破参数，提高爆破开挖效果。

(3)掏槽眼取大开口圈径即达到孔桩直径的二分之一，结合循环进尺、爆破效果、钻眼数量等要求及作业面窄的场地情况，反复实践总结比较，最终确定掏槽眼布置。斜孔孔底间距控制在400mm，周边眼圆弧长度间距控制在400～700mm，光面爆破层厚度控制在400～600mm。掏槽斜眼药卷规格φ35mm×2500mm，周边眼药卷规格φ32mm×2500mm。

(4)考虑到爆破安全及光面爆破要求，采用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、传爆威力大的炸药。经对比选择，展架3号特大桥孔桩开挖采用乳化-岩-2炸药，各项性能指标见表3。

表3 乳化一岩-2炸药性能指标表

(5)挖孔过程中，要经常检查孔桩的尺寸、平面位置、轴线偏差以及竖轴线倾斜情况，如有偏差，要及时纠正。

(6)孔桩挖至设计深度后，要进行桩底钎探，要求钎探2.5～3.0m。如果实际地质情况与设计不符，必须及时汇报。钎探合格后进行桩底清理，必须做到无松渣、泥、沉淀土等。

5 安全、质量控制要点

(1)质量保证方面实行“三级检查”，设置专职质检工程师，使施工作业全过程始终在严格的监督检查下进行。

(2)收工休息时必须把孔口盖好，以防落石、进水、人畜跌入。

(3)桥台处地质较差，岩石破碎松动，孔桩开挖时必须注意护壁是否下沉、碎石塌落等情况，发现问题，必须及时处理。

(4)在孔内渗水较大或出现涌水时，尽量抽干水后再挖孔。

(5)做好安全防护工作。下井开挖前必须先检查吊绳、吊桶、挂钩等提升设备是否牢固安全。且挖孔超过10m时，必须采用机械通风。

(6)设置专门放炮指挥人员，响炮15～20min后，待烟雾排除后将一小动物送人孔底5～10min提出检查，如无异状，施工人员方可下孔工作。

(7)放炮后及时对孔桩护壁、孔口、孔身围岩进行检查，观察是否出现开裂、裂缝现象。

(8)制作探孔钢筋笼，长度7.0m，其直径为设计钢筋笼直径+100mm。清孔后孔径、孔形、倾斜度等必须满足要求。

6 效果评价

影响孔桩开挖进度的重点是石质围岩段桩身开挖。采用该钻爆设计，直径1.8m孔桩循环进尺1.5m，直径1.5m孔桩循环进尺1.3m，炮眼利用率达到85%以上，超、欠挖得到严格控制，只有少许局部欠挖20～50mm现象，断面平均超挖20mm。达到光面、光底爆破效果，石碴块度符合人工清碴要求。采用两人钻眼、两人孔底装碴，循环两班作业，取得了直径1.8m孔桩日进尺3.1m、直径1.5m孔桩日进尺2.7 m的好成绩。

[1] 彭立敏，刘小兵.交通隧道工程[M].长沙：中南大学出版社，2003.

[2] 刘招伟，方俊波.复杂环境条件下工程微振爆破施工技术探讨[J].隧道建设，2003，23(4)：5-7.

[3] 姜彦忠.爆破技术基础[M].北京：中国铁道出版社，1994.

[4] 齐景狱，刘正雄，张儒林，等.隧道爆破现代技术[M].北京：中国铁道出版社,1995.

2015-01-19

刘刚(1974-)，江苏宿迁人，1995年毕业于江西省南方工业学校，江苏省中成建设工程总公司工程师，主要从事岩土工程施工研究，Tel：13813919008。

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