易滑坡陡壁山区桩基施工关键技术

2019-09-21罗中华

国防交通工程与技术 2019年5期

罗中华

(中铁十六局集团铁运工程有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017000)

随着我国基础设施建设力度的不断加大，高速公路建设逐渐向地质条件异常复杂的边远山区延伸。山区高速公路建设面临的施工难度要远远超过平原地区，地质条件差、地形复杂、桥隧比例高等因素都给施工带来极大的困难。本文结合具体的施工案例，针对易滑坡陡壁山区桥墩桩基施工中所遇到的各种问题提出了相应解决方案，以期为类似工程提供借鉴。

1 工程概况及施工难点分析

1.1 工程概况

龙潭互通大桥位于重庆市石柱县龙潭乡龙潭村境内，互通跨越杨家河和龙潭河，河内有常年流水。设计构筑物主要包括主线桥4座、匝道桥5座。拟建桥位区属溶蚀中低山河谷斜坡地貌，所跨河沟均呈“V”字型，切割均较深，斜坡地形坡角一般30～40°。线路主要位于斜坡中部，沿沟谷左侧斜坡中下部往下游行进，与斜坡呈小角度相交。

1.2 施工难点分析

(1)桥梁部分桩基位于喀斯特灰岩地区，由于岩溶发育，挖孔桩施工过程中极易出现溶洞吞噬及突泥突水现象。

(2)桥梁施工处于滑坡体地段，地表长期暴露，且夏季暴雨频发，山体滑坡发生系数较高，施工安全风险极高。

(3)位于陡壁山体上的桥墩，施工场地狭窄，无施工作业平台。

(4)桥梁墩柱施工位于陡壁山体之上，施工材料无法采用常规设备将其运输至指定位置；且现场无堆渣场地，挖方渣石外运困难，严重影响施工进度。

2 岩溶地区桩基处理

本工程位于喀斯特灰岩地区，岩溶发育充分，为施工重大风险来源。经专家论证及现场试验，决定采用逐桩探溶、提前预注浆的施工处理方案。

针对岩溶发育情况的不同，桩基施工分别采取不同的处理措施[1-3]：

(1)对于封闭比较小的溶洞，采取注浆措施，提供条件穿过溶洞。

(2)若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆的方法。

(3)若充填物呈松散或软塑状态时，则直接注浆固结即可。

其中，第2种情况，若溶洞内无填充物或填充物较少，需向洞内填充砂子。填砂量应根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律进行计算。首先选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，并将注砂管与钢套管相连接，然后用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积、压力稳定时，即可停止填砂。

待注浆固结呈硬塑状态时，则可直接进行人工开挖，但开挖过程中需注意加强护壁保护。实践证明，针对挖孔桩通过溶洞挖孔施工难度大的难题，采取逐桩探溶、提前注浆法是十分方便且有效的，可在类似工程中进行推广。

3 滑坡地段保护处理

工程标段地质构造极为复杂，部分桥梁结构物坐落于由块石和土体混合而成的崩坡堆积体上。根据当地气象局近3 a气象信息显示，该地区每年雨天长达150～200 d，平均3～7 d就有雨，过多的雨水导致山体滑坡、泥石流等自然灾害频发。因此，在该地区施工时必须对滑坡地段进行适当处理，以确保桥梁下部结构施工的安全顺利。

滑坡治理的工程措施很多。主要有四大类[4,5]：一是消除或减轻水的危害；二是改变滑坡体外形；三是设置抗滑建筑物；四是改善滑动带土石性质。滑坡地段的治理应结合地形和水文地质条件，因地制宜采用单一或综合治理措施达到治理地质灾害的目的。

本工程地形条件及地质情况十分复杂，治理滑坡采用单一的治理方式很难达到理想效果，需要多种工程措施来综合治理,如图1所示。在桩基施工前，应首先对地表进行风险评估、进行必要的位移观测；其次针对需要治理的滑坡地段做好防排水措施；然后结合每根桩基实际地形情况、施工环境及工期要求，采取卸载减压与加载反压相结合、卸载减压与抗滑挡墙相结合、加载反压与抗滑桩相结合、卸载减压与注浆固结相结合等一系列综合治理措施，取得良好的防滑坡效果。

图1 滑坡体处置作业

4 施工场地狭窄问题的解决对策

位于陡壁山体上的桩基，施工场地十分狭窄，无施工作业平台，无法进行挖孔作业。经过实际调查，针对每个陡壁桩基实际地形情况与施工环境，分别设计了工字钢作业平台，如图2所示。

搭设作业平台面积约为3 m×3 m=9 m2，立柱用I10工字钢嵌入岩土不小于50 cm，横杆用于立柱焊接，平台面用[10焊接在横杆上，顶面铺设木板，三面用钢管围挡防护。作业平台应低于桩基锁口30 cm，在桩基上方设置挡板防护措施，防止上方松动石块滚入桩内。每根桩基每天挖方量约4.6 m3，在作业平台上摆放直径1 m弃土桶，保证每天开挖所有弃渣可装于桶中，然后用缆车将弃渣运输至附近道路边，最后所有弃渣统一运至弃土场。

图2 陡壁桩基施工作业平台搭设

陡壁山体特殊桩基施工作业平台，搭设简单方便，施工成本低，是确保桩基施工作业人员安全的有效措施。

5 施工材料及渣石运输问题解决方案

5.1 施工材料运输方案

本工程桥梁线路左侧为陡壁山体，左侧下方为沟谷河流及道路，线路右侧为陡壁山体，线路坐落于滑坡堆积体的陡壁山腰间。线路一半以上的地段无法修建施工便道，滑坡地段也不允许修筑施工便道。因此，工程主体施工材料将无法以常规方式运送至指定部位，桩基工程钢筋绑扎也没有施工场地，钢筋笼无法按照常规施工方式整体吊装。显然，这些不利因素将影响工程的施工进度及成本，并增加施工安全风险。针对材料运输及钢筋绑扎等系列问题，按照常规施工方式根据各段地形条件可采取以下几种施工方案：

(1)垂直运输高度小于30 m、水平运输距离小于20 m的陡坡地段，可直接利用一般汽车吊将工程材料垂直运输至陡壁山体某个位置，再利用人工将材料搬运至施工部位。

(2)垂直运输高度30～50 m、水平运输距离20～50 m的陡坡地段，需利用大吨位汽车吊将工程材料垂直运输至陡壁山体某个位置，再利用人工将材料搬运至施工部位。

(3)垂直运输高度大于50 m、水平运输距离大于50 m的陡坡地段，通常利用汽车吊配合塔吊将工程材料垂直运输至指定位置，但由于塔吊大臂靠近山体一侧无法转动，也需利用人工将材料搬运至施工部位。

经过对以上几种方案调查分析，发现以上几种方案效率并不高，且大型汽车吊和塔吊租赁费用占比较大，施工成本及施工进度等均受到相应的制约。经过详细的方案比对，最终根据每个陡壁桩基的实际地形情况与施工环境，在斜坡上设置滚轮运输轨道，坡顶位置设置卷扬机，运输轨道上安装运输小车，运输小车设置底托，将半成品钢筋安放在运输小车上固定，利用卷扬机的牵引力及滚轮轨道的滚动作用将钢筋运输至中转站，一次可运输0.5～1.0 t，再由顺桥向的滚轮运输装置将各孔所需钢筋运输至各施工部位，如图3所示，最后在孔口搭设的特殊平台上进行钢筋笼的绑扎安装。此方案解决了陡壁桩基施工材料运输及无场地孔口绑扎钢筋笼的难题，方便快捷，降低了施工成本，也提高了效率。

图3 陡壁桩基施工钢筋运输装置

5.2 渣石运输方案

本工程部分陡壁桩基下方为河道或道路，上方为匝道路基，桩基正好处于施工场地狭窄的位置，根本无堆渣场地，如果直接从孔口向下倾倒渣土，会造成大片林地被覆盖，违背文明施工的理念。经过深入地分析对比，最终采用如下方案：

若桩基下方为河流，在孔口出渣时，采用在斜坡上设置滚轮运输轨道，如图4所示。在坡顶上设置卷扬机，在滚轮运输轨道上安装出渣小车，出渣小车直接坐落于桩基侧向临空面，孔内出渣时直接将渣桶内的渣土倾倒在出渣小车内，利用卷扬机的牵引力及滚轮轨道的滚动作用将渣土运输至指定位置；其次是在桩孔下方设置防护挡板，防止零散的渣土滑向下方林地及河道内，施工完后统一清理遗漏的渣土。

若下方为既有道路，孔口出渣时，采用在斜坡上设置全封闭滑槽，如图5所示。进口设置喇叭口挡护板，直接接于桩基孔口下方，滑槽出口设置在道路靠山体侧。孔口出渣时，直接将渣土倒入滑槽滑至坡脚，并及时运走。在滑槽进口处除设置喇叭口以外，另设置拦挡措施，防止零散的渣土滑向道路伤及车辆行人；在滑槽出口设置挡板防护，防止渣土滑速过快滚落至路中影响通行。