浅析临近既有线桩间土钉墙施工过程控制

罗登魁

摘要：在目前的普通铁路路堑边坡防护工程施工中，为保证路堑边坡的稳定性，路堑边坡大多采用锚固桩防护，桩间配合使用土钉墙加固，桩间土体的稳定主要依靠土钉与既有岩体形成整体，提高岩体的整体抗滑能力，确保路堑边坡岩体的整体稳定。桩间土钉墙适用大部分的岩土体，抗拔力较高，质量较可靠，在工程边坡防护工程中普遍使用。桩间土钉墙施工从确定试验参数、土钉钻孔过程中的重点控制、钻孔注浆及临近既有线铁路施工的重点控制等主要施工过程进行说明。

Abstract： In slope protection engineering construction of ordinary railway in the present， in order to ensure the stability of slope， slope protection pile anchor is used， soil nailing wall is used between piles， the stability of soil between piles mainly depends on the formation of soil nail and the existing rock mass， to improve the overall anti-sliding capacity of rock mass， to ensure the overall stability the cutting slope of rock mass. The soil nailing wall between piles is suitable for most rock and soil， with high uplift resistance and reliable quality. Construction of soil nailing wall between piles is described from determining test parameters， key control in soil nailing drilling， main construction process of drilling and key control of construction of the existing railway line.

关键词：边坡防护；稳定性；试验；土钉；既有线

Key words： slope protection；stability；testing；soil nailing；existing line

中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0100-03

0 引言

桩间土钉墙依靠数量众多的土钉群体作用，试验研究表明，即使个别土钉有质量缺陷或功能失效，同排及上排的土钉分担了较大的荷载，对边坡的整体稳定影响较小。其基本原理是首先在不稳定的岩体上钻孔，钻孔至滑动面以下坚固稳定的岩层中，依靠土钉的拉力，使不稳定的岩体形成整体。土钉钻孔由于孔径较小，与传统的钻孔项目比较，穿透卵石及岩层的能力更强。开挖面形状不规则，坡面倾斜等施工情况不影响土钉施工。前期先施工试验段，确定合理的参数，确保整个工程的土钉施工不留安全及质量隐患，不出安全事故，施工质量达到设计各项指标。

1 土钉墙施工的基本原理

土钉墙的基本原理是在原位坡面岩土中设置密集的土钉，在边坡表面构筑钢筋网及浇筑混凝土面层，通过原位岩土、土钉、混凝土面层三者的共同作用力，使边坡受力稳定。采用土钉墙施工，过程中不单独占用工期，挖土与支护同步进行，工期较短。根据国内外的经验资料分析，土钉墙的工程建设费用比其它支护类型约低1/3～1/4。

2 土钉试验目的及参数确定

2.1 土钉试验目的

中铁六局集团路桥建设有限公司承担昆明枢纽扩能改造昆阳支线路基工程，路堑高边坡采用桩间土钉墙防护，根据规范及设计要求，土钉墙施工前必须进行拉拔试验，验证土钉砂浆的握裹性和锚固段设计指标，检验和优化土钉砂浆配合比，检验土钉的施工设备及施工工艺能否满足土钉砂浆密实度等指标。通过现场试验实测地层的综合摩阻力，为现场土钉施工提供准确的参数。通过实验，为桩间土钉墙全面积施工提供具有针对性的措施，确保土钉施工工艺的科学合理，整个工程的土钉施工不留安全及质量隐患，不出安全事故，施工质量达到设计各项指标。

2.2 土钉试验基本参数的确定

通过现场试验实测地层的综合摩阻力，检验土钉的施工设备及施工工艺能否满足土钉砂浆密实度，为现场土钉施工提供准确的参数。经现场调查，昆阳支线K6+575- K6+675左侧桩间土钉墙做为试验段。此段为单孔单根土钉，土钉长6m和8m。本试验段地质为强风化泥岩夹岩，泥灰岩（弱膨胀土）。土钉试验设计要求：土层内抗拔力不小于35kN，岩层内抗拔力不小于100kN。试验时，应保证土钉与试验器材连接牢固，预防在拉拔过程中出现安全事故。应按照路基及路基附属规范要求匀速松压或加压，不得一步到位，加压时现场施工人员，严禁站在试验仪器下方，防止拉拔过程中出现安全事故。

3 土钉施工过程重点控制

3.1 坡面开挖的过程控制

按设计坡率、平台标高进行测量放样，确认胸坡坡率及平台标高达到设计要求。根据放线后弹线标记，按照1：0.25坡率从上至下分层开挖墙前边坡，分层开挖高度土层宜为0.5～2m，巖层宜为1～4m。在同一开挖分层内，当边坡形成后，应先清除坡面和边坡底部的岩渣、浮土和松石，过低则用浆砌片石嵌补，过高则用风镐凿除，如遇较大裂缝，可采用灌浆或勾缝加固处理。土钉墙坡面岩体开挖距设计边坡线1m时，应采用人工配合小型机具施工，防止破坏墙后岩体的整体性及桩身等其它支挡结构，必须确保坡面胸坡率与土钉墙设计坡率一致，坡面规则平整，不得出现欠挖、超挖现象，确保工程质量。

3.2 土钉钻孔重点控制

要求钻孔钻头准确定位，钻机轴心倾角与钻孔倾角基本吻合，钻孔采用气动潜孔钻机（YQ100E），用三角支架及倒链将潜孔钻吊装至平台上就位，根据坡面布设的孔位，准确安装固定钻机，并认真进行机位调整，确保土钉钻孔位置准确，孔位纵横误差不得超过±100mm，土钉孔深不小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm。钻孔倾角符合设计要求，倾角允许误差±1.0°，土钉长度的允许偏差-30～100mm。土钉钻孔过程中，随时检查钻机立轴倾角，发现钻进倾角大于设计允许误差时及时纠正。

土钉钻孔过程中，钻孔人员依据试验确定参数，合理控制钻进速度，避免钻孔过程中出现坍方、变形或扭曲现象。在钻进过程中，钻孔人员应及时观察孔内出渣、出灰和漏风情况，做好错落面、滑动面等软弱面位置记录，判断钻孔深度是否进入稳定岩层中，钻孔进入稳定岩层深度不小于设计要求入岩深度。为防止孔底清渣不彻底，实际钻孔深度应大于设计深度35cm左右。当遇到破碎、松散地层时，采用套管跟进钻孔技术，使钻孔完整不塌。

当土钉钻孔深度达到设计孔深后，不能立即停钻，要求钻孔人员稳钻1～2分钟。土钉钻孔必须采用干钻，不得采用水钻，孔径、孔深应满足设计要求。在钻进过程中，应精神集中，精心操作，防止埋钻、卡钻等各种孔内事故。一旦发生缩孔塌孔等不良钻孔现象时，必须立即停钻，快速进行固壁灌浆处理（灌浆压力不小于0.2MPa）。在钻孔过程中，遇钻孔中有承压水流出时，待水量、水压变小后，方可安装土钉与注浆，必要时在土钉周围适当部位设置排水孔，或采用二次钻进、注浆封堵等方法处理钻孔内部积聚水体。在达到钻孔设计深度后，用高压风枪清除孔内和孔口处的粉尘、浮渣及其它杂物等，清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入孔内。

3.3 土钉安装过程控制

土钉安装前需进行定位支架焊接，定位支架采用Φ6HPB335的钢筋制作，自锚杆前端0.2m处每1.5m设置一处，如图1、图2。

支架焊接时需满焊支架，且注意焊接过程中不得损伤土钉母材。每个孔位插入一根土钉，采用Φ25HRB400钢筋。

3.4 灌注水泥砂浆重点控制

灌浆前应对现场原材料进行详细检查，机制砂不得出现石子、块石等其它杂物，防止注浆机器出现堵塞，同时检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止注浆过程中浆液冲出伤人。注浆材料选用M30水泥砂浆（1：0.5～1：1）。注浆浆液应搅拌均匀，每次搅拌时间满足设计及规范要求，并在初凝前用完。注浆采用埋管式注浆，注浆过程中保证从钻孔中顺利排水、排气，直到注浆结束为止。注浆管应有足够的内径，能使浆液输送至钻孔的底部。注浆管应能承受不小于1.0MPa的注浆压力。注浆前先进行浆液拌制，土钉注浆应采用自孔底向上一次性有压注浆，中途不得停浆，注浆压力不得小于0.4MPa，孔内浆液必须饱满密实。注浆结束后的次日，应检查各土钉孔注浆是否灌满，若孔内浆液不饱满，待水泥砂浆初凝前进行二次补浆，确保浆液均匀填满钢筋与孔壁浆的间隙。注浆结束后，应将外露的注浆套管、注浆管、注浆枪清洗干净，注浆过程中做好注浆记录。

3.5 坡面挂网及喷射混凝土的过程控制

坡面嵌补平整完成后，应挂设钢筋网片，钢筋网片应固定在边坡上，且与土钉连接牢固。钢筋网片挂设完成后，应立即喷射5cm厚的混凝土，机械喷射作业前应进行试喷，调节水灰比，使喷射表面光泽平整，回弹量小，骨料分布均匀，严禁在雨中进行喷射作业。按照自下而上的顺序进行喷射。喷射区域应分段进行，喷射与坡面的距离约为1.0m左右为宜。

4 土钉墙混凝土浇筑的过程控制

4.1 模板安装过程中的重点控制

模板安装之前，应先清理现场，然后用墨线弹出模板的中心线，便于模板安装和校正。模板底部应预先找平，以保证模板位置正确，防止模板底部漏浆，找平方法是沿模板内边线用1：3水泥砂浆找平层。模板的接缝严密，不漏浆。清除模板内的泥土、木片、垃圾等杂物，确保模板内部干净。

4.2 混凝土浇筑的过程控制

混凝土采用搅拌站集中搅拌，混凝土泵送车运送，现场采用混凝土输送泵泵送浇筑，插入式振捣器振捣。在混凝土浇筑过程中，严格控制混凝土的和易性、坍落度和混凝土的运输时间，严防混凝土产生离析现象。为保证土钉墙混凝土的整体性，应连续浇筑，控制浇筑时不留或少留施工缝，如必须间歇时，间歇时间应尽量缩短，在浇筑完毕后的12h以内对混凝土洒水养护，混凝土浇水养护时间不少于7d，掺用外加剂的混凝土，养护不少于14d。在混凝土浇筑时，注意预留泄水孔。

5 临近既有线安全防护措施

5.1 地下管线安全防护措施

在临近既有线施工之前，与设备管理单位、使用单位联系，探测、查明施工现场地下管线的分布情况，绘制详细地下管线的走向图，人工开挖探槽（坑）与仪器探测探明相结合，探明地下管线准确位置，监护（配合）单位人员未到场，施工现场无安全监护人员配合，不准施工。安排专业人员挖沟探测，确保地下管线的安全，与相关产权单位联系迁改和保护工作，未经产权单位认可和核实，不得盲目施工。已探明的地下管线等隐蔽设备，管线路径作出明显标记，开挖外露的电缆进行有效的防护和迁改，由于迁改缓慢、工期紧迫的等客观原因，地下管线没有确认及迁改完成必须施工的地段，必须取得设备管理单位的同意，施工单位与设备管理单位签订《施工安全配合协议》，施工单位与设备单位，共同查明地下管线的准确位置，采取可靠的安全措施方可施工。施工期间，施工区域内现有设备维修单位派专人在现场配合施工。施工范围内有管线等其它隐蔽设备时，做明显的地面標志，不得随意改动隐蔽设备的地下位置。开挖电缆探沟距原地面40cm时，要小心轻挖，杜绝损坏既有电缆。地下管线暴露后，马上检查并进行产权确认，采用角钢等方式对管线进行有效的临时保护，做好明显的标识或撒上白灰线。在位于地下管网两侧2m范围内，不准动用挖掘机及铁镐等小型工具，若机械在管线附近作业时，施工过程中安排专职防护人员实施现场指挥，使管线不被破坏，施工完毕后在相关人员配合下按要求进行恢复。

5.2 防止边坡坍塌措施

严禁在坡面顶部堆土及存放建筑材料，减轻坡体负担。坡面开挖完成后，应及时进行坡面防护，避免岩体长时间外露。防止地表水渗入坡面土体内，做好排水、降水措施，避免冲刷坡面及坡脚，防止边坡失稳而造成坍方。当边坡出现裂缝、连续滚石时，表明坡面可能发生局部滑动，及时处理滑坡体，防止坡面突然垮落伤人。若遇有暴雨或连阴雨天气，对开挖面进行彩条布遮盖，做好四周的排水，施工现场管理人员不间断的对施工现场加强巡回检查，做好检查记录，有异常情况及时处理并向有关部门上报。

5.3 坡面开挖稳定性监测

对于桩间土钉墙坡面开挖工程，边坡稳定性监测非常关键。通过对边坡变形的监测，判断边坡滑动面深度、滑动范围及变形发展趋势，评估开挖坡面自身稳定性及周围建筑物的影响情况。在开挖的过程中，监测坡面围岩稳定，掌握边坡水平、垂直方向的变化，了解边坡范围和边坡稳定情况，及早发现安全隐患，依据实际情况进行工序和工艺的调整，采取更加安全的施工方案组织施工。在坡面平台上设置坡面变形观测点，通过数据处理分析，绘制时间～位移、距离～位移、位移速度～时间关系曲线，系统分析坡面在施工过程中的水平位移变化情况。根据数据处理的结果，找出不同时刻边坡围岩的变形量及边坡围岩的发展趋势，分析边坡围岩变形是否在变形范围之内，准确判断围岩的稳定性及防护结构的可靠性，确保施工过程中边坡稳定。

5.4 临近既有线施工机械的重点控制

临近铁路既有线施工，使用大型机械作业之前，对机械操作人员及机械现场的管理人员，全员进行铁路行车安全教育培训，培训合格后，才能上岗作业。装载机、推土机、挖掘机等自行设备在既有线附近作业时，应该做到“一机一人”监护。既有线两侧15m范围内行驶的施工车辆和机械设备，在铁路限界外设置防护绳（带），并设置现场防护员和驻站联络员。现场防护人员、驻站联络员及设备管理单位监督人员不到位，严禁启动机械车辆。在既有线二侧10m范围内施工时，严禁施工机械车辆掉头，确需要调头时，在现场指定位置设置调头区，并派专人监护。既有线有车辆经过时，停止所有施工作业。在铁路设施附近倒车、卸车时，在设施周围设置护栏及安全警示标志，派专人进行防护。停用的机械、车辆由监护人员看管，禁止操作人员擅自启动机械作业。

6 结束语

土钉墙施工以其施工简单，经济可靠，边坡稳定及安全性较高的特点，目前在铁路工程边坡防护中大量使用。本文以昆明地区普通铁路工程边坡防护土钉墙為研究对象，进一步对边坡土钉墙支护技术进行深层次的探讨。土钉墙的施工不需要复杂的技术和大型的机械设备，施工时对环境的干扰很小，施工方法有较大的灵活性，特别适用于临近既有线边坡防护工程。在临近既有线施工中，对施工单位安全生产管理水平及安全生产的控制能力提出严峻的挑战。本文对临近既有线桩间土钉墙施工重点控制进行详细论述，对施工过程中确保既有线行车安全及采取措施进行说明，旨在为工程实践提供参考依据。

参考文献：

[1]TB10414-2003，铁路路基工程施工质量验收标准[S].

[2]TB10414-2003，铁路路基施工规范[S].

[3]铁总运﹝2014﹞.铁路工务安全规则[M].中国铁道出版社.