对改进石榴树包仰斜排水孔施工工艺的探讨
2015-12-17张炼红莫永清焦向阳
张炼红,莫永清,焦向阳
(湖北省水文地质工程地质大队,湖北荆州434020)
对改进石榴树包仰斜排水孔施工工艺的探讨
张炼红*,莫永清,焦向阳
(湖北省水文地质工程地质大队,湖北荆州434020)
在巴东石榴树包滑坡应急治理工程仰斜排水试验孔的施工中,针对工期较紧、地层松散破碎、坡体不稳定等特点,采取有效的技术措施和手段,取得了很好的效果。
滑坡应急治理;仰斜排水孔;偏心跟管钻进
1 石榴树包滑坡简述
石榴树包滑坡位于湖北省巴东县城东1.5km的长江北岸,为一特大型滑坡,下距三峡大坝66km。石榴树包滑坡平面形态似舌形,后缘高程340~350m,前缘剪出口高程56~60m,滑体纵长550m,横宽350~470m,面积约25×104m2,平均厚度47.2m,体积1180× 104m3。滑坡物质除少量第四系崩坡积碎块石外,主要为散裂结构和碎裂结构岩体,原岩为三叠系巴东组的红色泥岩、粉砂岩等。三峡库区蓄水前,该项目开展了治理工作,并进行了预警监测;库区蓄水后,滑体前缘被江水浸没,滑坡受回水、降雨、库岸再造等多方面影响,应力重新分布调整,其稳定性有所降低。
2 工程概况
2.1 设计工作量
石榴树包滑坡应急治理前期工程主要施工内容为仰斜排水试验孔,共布设60个,深度为20~25m,总长度为1370m。通过排水试验孔,以了解滑坡体含水状况及分布特征,以利适当布置排水孔,尽量将滑坡体内的地下水引入原排水系统,排出滑坡体外,一定程度上降低地下水水作用力对滑坡体稳定性的影响。
2.2 仰斜排水孔施工技术要求
(1)孔深误差±50mm、仰斜度5°~10°;
(2)过滤器孔隙度不小于22%;
(3)孔口M7.5砂浆固结,固结长度300~500mm。
2.3 工程难点
该工程主要施工难点有以下几点:
(1)业主要求的工期较紧;
(2)地质情况较复杂,地层破碎松散;
(3)滑坡体仍处于变形沉陷的状态。
3 工程施工情况
3.1 施工对策
(1)施工设备、机具配备。根据该工程特点,施工设备采用英格索兰VHP750空压机1台,无锡产双帆MD-60钻机2台,50kW柴油发电机机组1套,起拔套管用千斤顶1套,跟管机具2套(其中Ø150mm偏心锤头30个、Ø146mm套管200m、Ø89mm钻杆100m)。
(2)施工工艺的选择。根据仰斜排水试验孔设计技术要求和施工区的地质特点,我们采用了风动潜孔锤全孔偏心跟管钻进工艺。该钻进工艺适合各类易坍塌、垮孔、漏风等复杂地层;在钻进过程中因有套管护壁,钻屑能很好地随风排出管外,可有效地解决因漏风导致钻屑堵塞含水地层孔隙问题,保证了仰斜排水试验孔施工质量;更重要的是该工艺因采用空气钻进,舍弃了传统工艺的以水做循环介质的施工方法,从而也杜绝了施工中生产用水对滑坡的危害。
(3)施工工艺流程见图1。
3.2 施工过程
(1)孔位测量放点。按照业主和设计图提供的控制点,采用全站仪测量,用记号笔在施工孔位标记。
(2)钻机安装验收。钻机搬迁到位,机台技术人员进行安装并调试,钻机桅杆仰角在设计要求范围内(仰斜5°~10°),复测无误后进行施工。
(3)钻进、跟管。因地层复杂,钻进中易发生坍塌,故施工时全孔采用风动潜孔锤偏心跟管钻进,单根套管长度控制在1.5m以内,并配备了一定数量的不同长度的短套管,调节灵活,方便了施工。空压机参数控制为:风量21m3/min;风压1.05MPa。
(4)清孔。采用全风量清孔,因钻孔深度较浅,全风量清孔后通过校正孔深,所成钻孔底部均无沉渣现象。
(5)提钻、拔套管。提钻采用反转一定角度,收回偏心钻头,提出钻具。在钢质套管内下入滤管到位后,采用液压顶管法拔出钢质套管。
(6)滤管制作。为保证过滤器孔隙率及过滤器加工质量,我们通过计算,确定过滤器进水孔直径不小于10mm,进水孔间距5~10mm,从而确保了过滤器孔隙度不小于22%,在加工中,采用60目尼龙网缠裹并用扎丝固紧,扎丝间距300mm,滤管采用Ø110mm滤管聚氯乙烯(PPR),丝扣连接。
(7)孔口固结。过滤器安装完毕,对固结段下部200mm孔段,用黄泥将孔口过滤器管壁周围缝隙捣实,固结段使用PO42.5普通硅酸盐水泥,按照配合比拌合M7.5砂浆水泥砂浆,对孔口进行固结,固结长度300~500mm。
图1 施工工艺流程图
3.3 关键工序控制
(1)根据该区域土体施工特点,为防止发生因坡体变形导致卡钻、埋钻等事故,我们采取了加快成孔速度、减少机具在孔内停留时间等措施,以减少事故发生。
(2)因滑坡体仍处于变形沉陷的状态,为确保已安装完毕的聚氯乙烯管完整度,能够承受滑坡坡体变形产生的水平拉力,滤管每节采用丝扣连接,并在丝扣连接处采用螺钉加固增加连接强度。
(3)施工中对关键部位(孔深、仰斜度、滤管安装)的质量进行重点管理,经常检查,严格验收。
(4)加强施工区内的变形监测工作,在滑坡区设立了12个监测点,所有点位均在施工前读取初始读数,建立统一的变形观测方法,由专人每天对各个变形监测点进行观测,将各类数据分类绘制曲线图,及时分析其安全稳定性。
4 仰斜排水孔排水情况分析
已施工完成的60个试验排水孔,20个排水孔有水排出。其中,流水孔有12个,渗水孔有8个。经对2个多月的排水量观测记录统计,排水孔排水总量最大为68.17m3/昼夜,最小为5.904m3/昼夜。
(1)排水孔出水情况受施工部位上部坡面地形地貌影响较大。排水孔排水水源系降雨入渗补给,上部坡面平缓及凹槽地带是降水入渗补给的良好通道,易形成坡面滞水,该地段的排水孔情况较好。
(2)排水孔出水量受降雨影响较大,其中YK-11、YK-19排水孔施工期间没有渗水现象,雨后开始渗水。
(3)排水孔排水量及过水能力随坡体内土石比变化而相应变化。坡体内土质含量高的区域过水性较差,坡体内块石含量高的区域过水性较好,因而形成过水通道并且有一定的储水能力。但该滑体受微地貌形态及土体结构特征等因素影响含水性强弱不均,部分排水孔无水,还出现部分排水孔随排水时间延长,排、渗水量逐步减小,甚至干孔现象。
(4)滑坡体在变形移动时,容易堵塞破坏原土体已形成集水点和过水通道,并在一定程度上破坏排水管,因此将会影响排水孔出水量和排水孔使用寿命。
5 仰斜排水试验孔施工结论
本次工程60个仰斜排水孔,按照设计技术要求及业主要求施工,40d内完成,工期达到业主要求,施工质量优良,满足设计技术要求。
6 下步施工建议
石榴树包滑坡体积大,滑坡体内地下水径流受微地貌影响变化大。雨季地表汇、积水面积大,给地表水下渗提供了便利条件。滑坡体后缘巴秭公路上雨季形成的大量水流,沿乡级公路大量流入并直接冲刷滑坡体,对滑坡体的稳定影响较大。虽然已完成60个仰斜排水试验孔,日最大排水量可达68m3,但与滑坡体外界地下水补给量比较,排水量偏小,在滑坡体不能形成完整的截水面,雨季降雨量大时大量积水任能进入坡体渗入滑带,严重影响滑坡体稳定。
因此,目前根据石榴树包滑坡体的特定条件和周边环境影响等因素,要达到减缓因地表水下渗、雨季滑坡体变形过大的目的,可进一步完善地表、地下排水系统,在滑坡体内形成良好的立体排水设施,最大程度上降低地下水对滑坡体的影响。
[1] 彭振斌.锚固工程设计计算与施工[M].中国地质大学出版社,2001.
[2]张向东,张树光,刘松.锚杆支护配套技术设计与施工[M].中国计划出版社,2003.
P642.22
B
1004-5716(2015)09-0005-03
2014-09-29
张炼红(1969-),男(汉族),湖北荆州人,工程师,现从事地质灾害治理、矿山地质环境治理施工技术及施工安全管理工作。