既有高速公路路堑滑坡加固处治施工技术

刘永安

中铁十七局集团第四工程有限公司 重庆 401121

1 工程概况

花都至东莞高速公路项目K10+700～K10+820右侧路堑边坡全长120m，坡高约39～44m，总体坡向16°。在雨季隐患巡查时发现，K10+700-K10+820 右侧路堑边坡坡脚水沟沟壁发生倾斜，碎落台喷射混凝土出现裂缝，三级边坡坡顶发现长度 25m，宽度 3cm 的裂缝；两天后，边坡坡脚水沟发生坍塌，随即业主、总监办、边坡监测单位、设计单位、施工标段对边坡进行现场巡查，在边坡坡顶外约40m位置发现长约76m，宽度10cm的地表裂缝；根据现场情况，业主组织设计院、边坡监测单位、总监办及施工单位开会研究确定，立即对 K10+700-K10+820 边坡坡脚采用宽7m，高4m的碎石进行反压，确保边坡稳定。施工单位两天时间共计回填3000m碎石对坡脚进行反压，其后边坡未再发生明显位移。

2 工程难点及技术特点

2.1 预应力锚索施工

传统预应力锚索施工采用钻机直接钻孔工艺，在滑坡滑动面位置极易造成塌孔及卡钻，锚索安装困难，需要人工多，耗时长且不能保证锚索安装质量。

2.2 抗滑桩施工

本工程设置19根抗滑桩，桩径2.2m，每根长15m（防护高度5m，嵌固深度10m），抗滑桩设计顶面标高为41.0～42.0m，沥青路面设计标高36.19～37.52m。抗滑桩采用旋挖钻机成孔，坡脚反压碎石占用高速公路应急车道和一条慢车道，剩余两条车道通行，大型设备施工对行车安全影响较大。

2.3 既有高速安全防护

施工车辆与高速通行车辆分流，对高速行车影响小。对施工范围内行车方向500m范围根据公路养护作业安全规程采用水马及反光锥桶进行围蔽，并设置相关警示标识，施工车辆均处于围蔽范围内，对高速形车影响小[1]。

3 关键技术及施工方法

3.1 施工总体方案

K10+700-K10+820 段右侧路堑边坡加固防护措施为：一级边坡采用φ2.2m@4m抗滑桩、锚索框架进行加固；二、三级边坡坡面采用锚索框架进行加固。

滑坡坡脚采用碎石进行反压后，对边坡预应力锚索施工采用钢套管跟进施工工艺，边坡框架锚索施工完成后，施工抗滑桩，根据现场地质柱状图揭示，边坡坡脚位置岩层为中风化花岗岩，抗滑桩采用旋挖钻施工，干法成孔，利用坡脚反压碎石作为旋挖钻施工作业平台，对坡脚反压碎石外侧采用2m×1m×1m双层大体积混凝土预制块进行支挡，再对施工平台顶面进行混凝土硬化，平台高度约2.5m。因设计桩顶标高高于施工平台约2.5m，按照传统施工工艺，需进行接桩处理，对传统工艺进行优化，在桩基成孔后，在钢护筒顶面安装2.5m墩柱模板，与钢护采用法兰盘连接，利用贝雷片制作灌注混凝土施工平台，桩基一次灌注成型。

3.2 预应力锚索钢套管跟进施工工艺

3.2.1 工艺流程

图1 预应力锚索工艺流程图

3.2.2 施工工艺及技术要点

a 测量放线、定点位

根据设计图纸，在滑坡病害的边坡位置利用测量设备放出预应力锚索的控制点位，按设计锚索的水平、纵向间距拉线进行布孔，复核每排锚索的水平标高，采用喷漆对放样的桩点进行编号定位。锚索孔位置允许偏差±50mm。

b 搭设作业平台

利用每级边坡平台作为脚手架的搭设基础，脚手架搭设前必须先对现有边坡的稳定情况进行观察，确定安全后再搭设脚手架。脚手架采用Φ48mm钢管搭设，支架立柱应置于坚硬稳定的坡面上，不得置于浮渣上。搭设钢管要牢固和稳定，支架与坡面之间必须楔紧，相邻管架之间应连接牢靠，以确保施工安全。

c 钻机就位

钻机用三脚支架提升到稳定平整的竹跳板上，根据坡面测放的孔位及预应力锚索与坡面的设计角度准确安装固定钻机，并严格进行机位调整，并用扣件将钻机锁定，保证施钻过程中钻机不会有较大的晃动而影响成孔质量。

d 钢套管安装、钻孔

（1）锚索钻孔采用气动潜孔钻机自上而下进行钻孔。

（2）安装前先检查钢套管直径及钻头直径，钢套管直径大于设计钻孔直径10mm。先安装第一节钻杆，装好后安装首节带牙钢套管，首节钢套管采用单端丝口，然后将钢套管对准所要施工的锚索孔位。

（3）第一节钻杆钻进，利用钻机的顶推力将钢套管压入孔中，压入至导向装置位置时，安装第二节钻杆，再安装第二节钢套管，每节套管的长度小于每节钻杆的长度，钢套管采用丝口连接，继续钻进，依次安装钻杆、安装钢套管，直至钻至设计孔深，满足设计要求。

e 清孔

钻进过程中，利用空压机将高压风通过中空钻杆不断压入孔内，将孔内钻渣吹出孔外，直至无粉尘吹出。

f 终孔验收

成孔质量直接影响到预应力锚索的锚固及压浆效果，钻孔完成并清孔后，由建设单位、监理人员对孔深进行验收，并作详细、完整的钻孔记录。

预应力锚索的孔深根据钻杆的钻进长度核验，也可根据预应力锚索的下料长度减去安装完成后预应力锚索的外露长度之差进行核验。钢套管安装根据钻孔过程中安装的钢套管长度或者钢套管拔出后的长度核验钢套管的打入长度。

g 锚索制作与安装

（1）预应力锚索材料为φ15.2mm高强度、低松弛钢绞线，制作前应清除表面油污及锈膜，并用砂轮切割机下料。

（2）自由段先采用防锈油脂浸泡，在用塑料软管套住钢绞线自由段，塑料软管接头采用胶布缠裹，使之与锚索固结体分离。

（3）锚索长度应比设计孔深长1.2～1.5m，以留作张拉时安装千斤顶。

（4）锚固段锚索扩张环与紧箍环的间距按照0.5m设置；紧箍环用16号铅丝绕制，不少于两圈；自由段扩张环与紧箍环的间距为1.5m，以保证锚索顺直；扩张环与采用塑料成品。

（5）锚索端部安装钢制导向帽，以利锚索的顺利下放；导向帽采用长20cm长的φ48～φ80mm钢管，一端5cm制成锥型，而锚索则置于另一端的钢管腔内，采用铁丝与锚索绑扎牢固。

（6）下锚索前，先将注浆管穿过各对中架中间的塑料架线环后，放置在锚索中间；注浆管管头离锚索头部约50cm，并用胶袋绑扎，以防下锚索时管内出现负压而堵塞注浆管。下放过程中应避免锚索扭转、弯折及各部件松脱。

h 拔钢套管

（1）采用液压拔管机拔出钢套管。

（2）液压拔管机采用手拉葫芦吊挂在支架上，受力点作用于边坡上，边坡上支垫方木作为拔管机的受力点，拔管过程中采用液压圈将钢套管夹紧。

（3）利用液压拔管机施加的拉力，将钢套管分节拔出。

i 注浆

采用两次注浆，第一次注浆采用孔底返浆法，注浆压力不小于0.5～1.0MPa，砂浆必须饱满，并使浆液流至孔口，注浆完毕待砂浆凝固收缩后，孔口应进行补浆；第二次注浆为高压劈裂注浆，待第一次注浆完成1～2小时后，采用纯水泥浆对锚固段进行劈裂注浆，注浆压力不小于1.5～2.0MPa。注浆完毕应将外露的钢绞线清洗干净，并做好保护。

j 拆除作业平台

脚手架拆除时严禁将拆卸下的杆部件和材料向地面抛掷，且定要按照先上后下、先外后里拆除顺序，作业现场应设安全围护和警示标志，禁止无关人员进入危险区域。

3.3 抗滑桩施工工艺

3.3.1 工艺流程

施工工艺流程：施工作业平台→平台位置坡脚开挖及防护→测量放线及定桩位→钻机就位→安装孔口护筒→旋挖钻取土成孔→接长钢护筒→吊放钢筋笼→灌桩平台及导管安装→灌注混凝土。

3.3.2 施工工艺及技术要点

a 施工作业平台

由于旋挖钻机回转半径大，钻杆高，自重大，且位于已通车的高速公路上进行施工，在钻机就位前对场地要平整夯实硬化，保证场地有一定硬度以免钻机沉陷或倾斜。

施工作业平台利用既有坡脚反压碎石，占用高速公路1条慢车道和应急车道，预留两条车道供车辆通行，碎石外侧采用长2m×宽1m×高1m（长边垂直于坡面）双层大体积混凝土预制块作为护肩墙，交错布置，对坡脚碎石形成支挡，再对碎石顶面进行平整，坡脚反压碎石高度由4m调整为2m，铺设土工布，在土工布上浇筑20cm厚C20 混凝土作为旋挖钻施工平台，对混凝土护肩墙顶面安装H型钢围蔽。

b 平台位置坡脚开挖及防护

抗滑桩顶面位于沥青路面以上5m位置，平台高度2.5m在施工时，桩顶标高高于施工平台约2.5m，须对施工平台位置的边坡坡脚进行垂直开挖，并采用长锚杆（8m）+短锚杆（2m）+钢筋网+喷射混凝土进行防护。

c 测量放线及定桩位

复核桩位轴线控制网和高程基准点，十字护桩放样，确定桩位中心，以中心为圆心、以大于桩身半径在四周埋设50cm高的护桩，做好标记并固定好。

d 埋设钢护筒

埋设前，保证钢护筒顶面位置偏差不大于50mm，埋设中保证钢护筒斜度不大于1%。埋设钢护筒口低于十字护桩，再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒竖直。此后即在钢护筒周围和底脚对称、均匀回填黏土，并夯实，以保证其垂直度、防止位移、掉落。

e 钻机就位及钻进

护筒埋设完成后，钻机开始就位，调整好钻机的水平、垂直定位系统，开钻前利用护桩拉十字线使钻头对准桩位中心，钻进时应先慢后快，确认地下是否有空洞等不利地层，使其能在始终保持孔壁完整。根据地质资料，采用旋挖钻干孔施工，钻进过程中随时注意孔内水位，钻进时及时填写钻孔施工记录。因故停钻时，孔口应设护盖，严禁钻头留在孔内，以防埋钻。

f 成孔检查

检测标准：孔深、孔径不小于设计规定，钻孔倾斜度误差不大于1%，沉淀厚度符合设计规定，桩位误差不大于50mm[2]。

钻进中应用检孔器检孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于设计孔径的4～6 倍，按要求检查终孔的孔径、孔深、倾斜度。

g 接长钢护筒

因抗滑桩顶面设计标高高于施工平台标高约2.5m，在抗滑桩采用旋挖钻成孔后，为使抗滑桩一次浇筑成型，避免接桩带来的繁琐工序及无法保障施工质量，在钢护筒顶面采用与桩基直径相同的墩柱模板，墩身模板由两部分拼装组成，桩基混凝土浇筑完成后需拆除。钢护筒长度3m，顶部焊接法兰盘，不拆卸且预埋在桩基内。钢护筒与接长墩柱模板大样图如下图[3]。

h 钢筋笼制作与安装

接桩完成后，应根据实际桩长和设计图纸要求的桩径和配筋制作桩身钢筋笼。钢筋笼现场整节制作，通过后再用吊车吊运至桩孔，一次吊装入孔，就位并调整中心位置。

i 灌桩平台及导管安装

因抗滑桩顶位置超出施工平台2.5m以上，灌注桩基混凝土需制作灌桩平台，灌桩平台采用双层贝雷片进行焊接制作，平台长度、宽度、高度均为3m，平台顶面设置50cm宽操作平台，灌桩平台用地锚进行固定。

j 灌注水下混凝土

桩基混凝土采用汽车泵、吊车等设备进行灌注。

4 创新点

（1）采用钢护筒跟进工艺施工预应力锚索，有效解决了滑坡地段地下含水量大，容易卡钻的问题。

（2）采用混凝土预制块作为坡脚反压碎石的临时支挡，解决了施工空间受限的问题，且安装拆卸快捷、方便，为大型机械设备施工抗滑桩创造了有利条件。

（3）采用钢护筒接长工艺，有效解决了传统接桩工艺工序繁琐、延长工期的问题，同时加快施工工期且保证了施工质量及边坡稳定。

5 效益分析

预应力锚索施工与传统直接钻孔工艺施工相比，成孔质量可靠，成孔速度快，平均每个作业班每天完成3束预应力钢束施工，提高工效100%，节省成本约11.25万元。经过反复观测，预应力锚索采用钢套管跟进施工工法能有效地控制滑坡体的变形，快速、高效的完成滑坡加固施工。抗滑桩施工一次成型施工工艺，提前工期1个月，桩基检测结果显示桩基全部检测合格，工期提前节省成本约8万元。

6 结束语

花都至东莞高速公路K10+700-K10+820段右侧路堑边坡出现滑坡现象，边坡采用预应力框架锚索+抗滑桩进行加固施工，2020年12月开始施工，预应力锚索施工采用钢套管跟进，2021年4月预应力框架锚索施工完成，实施后，锚索成孔效果好，质量可靠，对锚索进行抗拔力试验均满足设计要求，可显著发挥地对边坡加固作用，有效控制边坡滑动变形，达到了预应力锚索快速成孔且成孔质量可靠的要求。抗滑桩5月30日施工完成，抗滑桩检测全部合格，符合设计要求。施工中未发生安全、质量事故，为花莞高速安全生产打下了坚实基础，受到业主的充分肯定。