抗滑桩施工方法的选择及适用范围

2018-03-26杜华明张建瑞

西部探矿工程 2018年4期

关键词：枕木沉井护壁

杜华明，张建瑞

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南郑州450008）

1 概述

抗滑桩对滑坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力（锚固力）平衡滑动体的推力，增加其稳定性。当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。

滑坡地质灾害治理过程中，抗滑桩是常用的施工方法之一，目前在滑坡治理工程中常用的是钢筋混凝土桩，断面形式有圆形和矩形，施工方法有人工挖孔、旋挖成孔、沉井成孔等方法。

本文就不同的地层、不同施工条件采用何种施工方法及其施工工艺做简要探讨。

2 人工挖孔桩施工流程及适用范围

2.1 施工流程

平整场地→测定桩位→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇筑第一节护壁混凝土→检查桩位中心轴线→架设垂直运输架及配套设施→挖第二节桩孔土方并校核桩孔位置、垂直度和直径→先拆第一节支第二节护壁模板→浇第二节护壁混凝土重复第二节挖土石方、支模、浇注混凝土护壁工序，循环作业至设计深度→终孔检查→安放钢筋笼→放置混凝土导管→浇筑桩身混凝土→桩身检查。

2.2 施工技术要点及措施

2.2.1 多孔施工

采取间隔跳挖的施工方法。为保持桩身稳定，相邻桩不得同时开挖，待相邻桩浇筑完混凝土后进行开挖。

2.2.2 支护壁模板

护壁模板采用定型内模分节支设，每节高度1.0m，每节由4块组成，上小下大（下口直径大150mm）,模板之间用螺栓连接，拆模时间一般不小于2d。

2.3 人工挖孔桩适用范围

人工挖孔桩适用于无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量砂、砂卵石、砾石的粘土也可采用，特别适用于黄土层，既适用于圆桩，也适用于方桩。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用，深度一般不大于25m，桩身直径在800mm以上。

3 旋挖桩施工流程及适用条件范围

3.1 旋挖桩施工流程

旋挖桩施工是利用旋挖钻机底部带活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外倒土，其施工流程见图1。

图1 旋挖桩施工流程图

3.2 施工技术要点及措施

3.2.1 埋设护筒

护筒直径应比桩孔直径大20cm，可采用打埋和挖埋等设置方法。当挖埋时，护筒与坑壁之间用粘土填实。护筒埋设深度根据地质情况而定，一般为2.5～3.0m，顶端高于地面不小于30cm。埋设偏差不大于30mm。

3.2.2 旋挖成孔

对于粘结性较好的岩土层，可采用干式或清水钻井工艺，无需泥浆护壁；对于松散破碎地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，需采用静态泥浆护壁钻进工艺。

采用静态泥浆护壁施工，在成孔过程中要根据土层情况及时注入泥浆护壁，同时合理调节泥浆的比重，成孔应连续进行不得中断，在停机时，应保持孔内水位的高度泥浆比重及粘度符合规范要求，以防坍孔。

3.2.3 清孔

钻孔至预定深度后即可清孔。采用循环出渣的方法，直到孔底泥浆的各项指标符合施工要求（孔底500mm以内泥浆比重小于1.25g/cm3、粘度不大于28s、含砂率小于8%、胶体率大于95%）。

3.3 旋挖桩的适用范围

旋挖钻机适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石、中等密度的岩石及风化岩层、有裂纹的岩石等地层。适用于圆桩，如果是方桩，可先用旋挖桩成圆孔，再配合人工扩孔，开挖四周成方孔。施工场地要有排渣场、泥浆池和泥浆处理设施，需要比较大的施工场地。对施工场地比较狭小、没有排渣和泥浆处理场地的工程不适用。

4 沉井施工流程及适用范围

4.1 沉井施工流程

场地整平→测量定位→基坑开挖→铺砂垫层和垫木→沉井浇筑→抽出垫木→沉井下沉封底→浇筑底板混凝土→吊放钢筋笼→浇筑桩身混凝土。

4.2 施工技术要点及措施

4.2.1 刃脚支设

刃脚支设常用垫架法。先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺枕木和垫架，枕木常用断面16cm×22cm，垫架数量根据第一节沉井的重量和地基（或砂垫层）的允许承载力计算确定，间距一般为0.5～1.0m。圆形沉井垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设，在枕木上支设刃脚和井壁模板，枕木应使顶面在同一水平面上，用水准仪找平，高差宜不大于10mm，在枕木间用砂填实，枕心中心应与刃脚中心线重合。如地基承载力较低，经计算垫架需要量较多时，应在枕木下设砂垫层，将沉井重量扩散到更大面积上。

4.2.2 沉井下沉

（1）下沉前应分区、分组、依次、对称、同步地抽除（拆除）刃脚下的垫架（砖垫座），每抽出一根垫木后，在刃脚下立即用砂、卵石或砾砂填实。

（2）挖土须分层、对称、均匀地进行，一般在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0.4～0.5m，各仓土面高差应在50cm以内。

（3）井壁下沉时，外侧土会随之出现下陷，与井壁间形成空隙，一般干井壁外侧填砂，保持不少于30cm高，随下沉灌入空隙中，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。

（4）沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉。可在四角或井壁与底梁交接处砌砖墩或垫枕木，使沉井压在砖墩或枕木上，使沉井稳定。

（5）沉井挖出土方用吊斗吊出，运往弃土场，沉井附近不得堆土。

4.2.3 沉井封底

（1）沉井下沉至设计标高，经2～3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。

（2）封底一般铺一层150～500mm厚卵石或碎石层，再在其上浇一层混凝土垫层，在刃脚下切填严实，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50%强度后，在垫层上铺卷材防水层，绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板混凝土。

（3）混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实。

4.3 沉井施工适用范围

沉井施工适用于较大深度地下工程施工，施工不需复杂的机具设备，在排水和不排水情况下均能施工；可用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，对邻近建筑物、构筑物影响较小。但施工工期比旋挖桩长，施工技术要求高。

5 工程实例

磐安县安文镇上葛村滑坡地质灾害治理工程项目位于浙江省磐安县安文镇上葛村北西侧山体。

5.1 滑坡体物质组成

根据钻孔岩芯及开挖边坡揭露，滑坡物质主要由残坡积层、强—中等风化安山玢岩、晶屑凝灰岩及破碎带岩土体组成，后缘含部分强风化粉砂岩、砂岩。

5.2 滑移带、滑床特征

上葛滑坡滑移带为岩体结构中的软弱夹层（破碎带、强风化层与中风化层接触带），主要由风化破碎的粘性土夹碎石、含粘性土砾石等组成，浅灰、暗红色，遇水易软化变形，力学性质变差。滑移带受破碎带或强风化岩与中风化岩接触带的控制，纵向上上陡下缓，横向上较为平缓，南西侧比北东侧略高。

滑坡体滑床岩性由中等风化的晶屑凝灰岩、泥质粉砂岩组成，呈灰紫色、暗红色，层块状构造，岩质较软—较坚硬，滑床岩性稳定性较好。坡体纵向滑床从后缘至前缘由陡逐渐变缓，后壁附近倾角30°～45°，滑坡中部倾角一般 15°～20°，局部可达 25°，滑坡最前缘8°～15°；横向滑床较为平缓，局部呈波状起伏，总体上南西向北东略倾斜，滑床坡度3°～10°。

5.3 抗滑桩设计概况

在滑坡前缘设置一排抗滑桩，共布置18根桩，抗滑桩截面2.0m×2.5m，桩间距5m(中对中)，桩长约21m。

桩身混凝土采用C30混凝土，水泥宜采用普通硅酸盐水泥，水泥标号42.5以上，背侧（挡土一侧）纵筋采用C32，布置2排，第一排10束每束3根共30根，第二排共18根（中间采用2束的并筋），排距200mm，每束钢筋间距211mm，钢筋保护层厚度50mm；面侧纵筋采用13C32（中间3根采用每束2根并筋），钢筋间距211mm，钢筋保护层厚度50mm；两侧架立筋各5根C25，间距350mm；箍筋采用B18，沿桩长均匀布置，间距0.2m。

为加强抗滑桩的整体刚度，提高其抗滑阻滑性能，桩顶设置一道压顶梁，长度87m，高1.2m，宽2.5m，混凝土强度等级为C30。梁内配筋：纵筋采用B20，沿梁周边布置，间距250～300mm，箍筋采用A8，间距200mm，每隔1m设置一道加强箍筋B8，采用钢筋保护层厚度50mm。

抗滑桩露出坡体部分之间采用钢筋混凝土挡墙连接，挡墙混凝土C30，配置双层钢筋网，每段挡墙间设置一排两列泄水孔。