浅析城市道路下穿通道边坡降排水施工技术研究

2023-07-17周丹

交通科技与管理 2023年12期

周丹

摘要基础建设所形成的人工边坡和自然边坡可能会引发地质灾害，对人民群众生命和财产安全造成极大威胁。这些地质灾害大部分是由地下水引起的，若不采取适当的排水措施，雨季时地下水水位升高，将使边坡稳定性降低。因此文章以成灌高速望帝路下穿工程为例，对边坡的降排水施工技术和注意事项进行了分析，希望能为城市道路降排水施工的安全提供保障。

关键词下穿通道；降排水；注意事项

中图分类号 TV66文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0063-03

0 引言

城市道路在雨季易发生水毁，边坡失稳，阻碍车辆正常通行。因此，提高城市道路下穿通道边坡的降排水施工技术，可以最大程度地保证边坡的稳定性，保障城市道路的施工质量安全，提高城市下穿通道边坡抗水毁的能力。设置有效的公路排水系统，将路域降雨汇集并沿边坡沟渠迅速排离路域范围，在整个公路减灾过程中起着关键作用。

1 工程概况

成灌高速望帝路下穿工程是一项市政工程。望帝路下穿成灌线，起点是兰家院子规划路，终点是清水河北桥，全长878.581 m。其中道路段长292.894 m、宽35 m；船槽段315.687 m、宽35 m；框架段长270 m，框架全宽为19.5 m，结构净高为6.218 m，两孔结构，单孔净宽为8.45 m，通道净空为5.718 m。该工程包括城市下穿隧道开挖、防护和降排水施工。由于施工场地开阔，除了局部地块需要保护以外，其余地块皆可以利用。该工程采用放坡开挖的形式，仅在局部保护地块设置支护桩支挡。支护结构为临时结构，安全等级一级，为支护桩、旋喷桩、降水井、喷锚网防护相结合。喷混凝土厚度为10 cm。旋喷桩和支护桩整体设置于边坡开挖线外1 m处。除边坡与文物保护地块交界处采用支护桩外，其余均采用旋喷桩[1]。

2 工程地质条件

2.1 区域地质构造及稳定性

该区的地质结构属于九顶山地区的华夏纪、青城—青霞地区的新华夏纪两个地区。其东南部为成都凹陷区，以龙泉山断裂和龙门山褶皱断裂为切入点，发育有较深的第四纪冰水、冲洪积。

整体上，郫都区的断层结构和地震活动相对薄弱，松潘、平武以及5.12汶川等大地震都对其产生了一定的影响，但是这一区域属于波及区，而非震中区，其破坏程度并不大，就其地壳稳定性而言应该属于稳定区，是被周边地震活动包围的稳定块体。

蒲江－新津断层位于成都平原第四纪沉积物下，为 NE-NW向伸展的断裂带。1734年蒲江5、1966年5.1、1971年新都3.4，系一条活跃的断裂带，穿越拟建场区东南方40～55 km。龙门山断裂带是一个具有北15～40°E方向，倾向北西，倾角35～70°的压性逆冲推覆断裂，此断层距离拟建场区大约55～60 km。

2.2 地形地貌

該项目的建设地点在成都市郫都区的德源镇。该线路穿越了两个地形差异明显的地貌单元。拟建设用地为岷江河床一级阶地，其地貌特征与生态环境密切相关。规划路线范围内公路纵横，成灌高速、绕城二圈高速、太清路、望丛路、西源大道、乡道、县道，以及许多乡村公路交叉纵横，交通极为便利。沿线的土地主要是耕地、空地、拆迁的房屋和现有的道路等。该地区的地貌较为平坦，但有一些地区的地貌有很大的起伏。

3 边坡降排水

3.1 旋喷桩施工

高压旋喷桩采用三重管施工工艺，桩径1 000 mm，桩长15 m、20 m两类，15 m长670根，20 m长636根。采用跳孔施工，防止塌孔。施工流程如图1所示。

3.1.1 施工准备

首先对利用全站仪测定旋喷桩的施工点进行标记，然后进行再次测量，待验线合格后用钢尺和测线设置桩位。一个桩位设置一个竹签，将桩孔中心的移位偏差控制在50 mm以内[2]。其次是排污和灰浆拌制系统的修建，旋喷桩施工产生的废浆液经过沉淀处理可以进行无公害的排放。沉淀下来的泥土在边坡开挖时被统一运走。全场的污水处理系统主要包括沉淀和排污两个方面。灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备共同组成了灰浆拌制系统，设置在水泥地附近。

3.1.2 钻机就位

安装完钻机之后，调平、对中钻机，保证桩机的垂直度使得钻杆和桩位在同一条线上，偏差不大于10 mm，使钻孔不得偏离垂直0.3%。为了使钻机正常运转，提前调试好空压机和泥浆泵。用红油漆在钻塔旁边标注钻杆的深度，校验钻杆的长度，以确保孔底标高达到设计的高度。在钻机安装之前，必须先在地表上进行喷射试验，待钻孔机器运行正常后，才能进行引孔作业。在打孔时，应做好钻杆节数的详细记录，以确保打孔深度的精确。

3.1.3 拔出岩芯管、插入注浆管

当钻孔达到预定深度时，取出岩心管，换上新的注水套管，并将其放入预定深度。在插入管道的时候，为了防止泥浆和沙粒堵塞管道，在插入管道时，一定要边插入管道边进行喷射，水压不能大于1 MPa，以免因为压力过大而导致孔壁破裂，同时还要用一层塑料薄膜将管道包裹起来，防止泥浆渗透到管道中。

3.1.4 旋喷提升

当喷射灌浆管到达一定深度后，启动泥浆泵，自下而上，一边排出泥浆，一边自下而上地旋喷。注浆时，应先保证一定的注入压力，待浆液完全流出后，再逐渐提升，以免产生扭转现象。为了保证桩底的质量，喷头下沉到设计深度后，必须在原地旋转10 s左右，待孔内出浆状态恢复正常后，方可进行旋喷。要不断地转动和提起钻杆，不得中断[3]。当钻机发生故障时，应停止起吊笔转动，以避免发生断桩，并及时修理和解决问题。为提高桩底质量，应在桩底1.0 m以内适当地增加钻管喷浆和旋喷时间。在旋转水柱提升过程中，可根据土层的不同，调整水柱提升过程中的各参数。当旋喷提升至设计桩顶标高时，停止转动，提起钻头出孔口，清理注浆泵和输送管道，移动钻机。

3.2 支护桩施工

支护桩位于边坡与保护地块交界处，交界范围长21.93 m。支护桩直径φ1 200 mm，采用旋挖桩基施工时需注意以下事项：成桩后需施工冠梁将支护桩连接，同时在边坡开挖时需进行桩间土防护，即钢筋网片喷混凝土防护。钢筋网与横向拉筋采用铁丝绑扎连接，横向钢筋与挂网钢筋采用单面焊接。支护桩间土防护示意图如图2所示。

3.3 降水井施工

降水井管径φ800 mm，间距15 m，井长18 m、20 m、26 m 3类。降水井施工流程如下：场地平整→测量施放井点→钻机对位→成孔→下放井管→充填滤料→洗井→下放水泵→抽水。降水井施工流程图如图3所示

3.3.1 施工方法

首先使用直径800 mm的反循环钻头制造小孔，粗纺车比率<1.05。下管前，坑底沉渣厚度不超过20 cm，才能将滤管送下去。然后安装井管，填入石子。在填满石子前，井管必须安排在中间，使填满的石子厚度均匀。过滤材料要在井口两侧慢慢对称地填满，防止过滤材料在中间堵塞和井管错位，在油井填1～2 m时用黏土填满。填石时，如果油井发生碎石逆流，应及时停止填石。填满过滤器材料后，立即使用井管外部干净的注水循环技术清洗井，提钻，不断循环，直到水变干净为止。洗井结束后，测量井底和清理井底，使井底沉淀少于0.3～0.5 m。然后泵离井底约1.0～2.0 m。降水井施工结束后，降水井的管道应比自然地面高20～50 cm，并增加保护盖，防止杂物掉入井中，最后记录观测井的位置，验证施工方案的正确性[4]。

3.3.2 边坡降排水施工要求

首先是在基坑开挖一个月之前对基坑进行预降水，并按照“按需疏干”的要求，保证基坑内的地下水不超过1 m。其次要确保管井直径为Φ800，井管下为Φ325×4，孔内填1～5 min的绿豆砂。将磨圆度较好的石英砂和绿豆砂填充在抽水井的周围，禁止填充棱角状石渣料、风化料或其他黏土，严格控制填滤料的规格，防止水井淤塞而无法抽出清水。在钻井的过程中使用稀的泥浆在保证水井施工质量的同时也可以保证水井的出水量。成井后，应立即进行洗井，可用空压机由下向上洗至水清，井底无泥砂。洗井结束后，应装设泵，单井试水，并做好工作压力、水位和抽水情况的记录。在基坑开挖前，应提前两个星期做好排水工作，以确保基坑表面无明水。对于长时间未挖的边坡，应保证每天抽水一次，直至有清水流出，并持续抽水1～2 h。泵的安装深度应控制在设计深度之内。泵的吸水位置应保持在水平面以下。坡面上所有排水井的水必须低于基坑底部1 m。

3.3.3 封井措施

基础工程应该保证满足主体结构的抗浮能力，控制斜坡内排水井井底的水位稳定在2～3 m后关闭排水井。及时观测开闭式降水井的出水情况、水位变化值、稳定水位和泵站标高。

满足上面的条件后，再依次封闭其他的降水井。浇灌垫层，清除垫层下方的降水井外壁，插入直径273×5的钢管，钢管顶部高于底板顶面40 mm，其下端与降水井搭接的长度为0.5 m，在钢管外包裹麻丝，用水泥密封。然后将两个半圆的钢环焊接在钢管的外侧，形成完整的没有缝隙的止水翼环。止水翼环有两块，一块位于地面上，另一块位于地面下100 mm处。封堵降水井后切断底铲顶端以下80 mm处的钢管，接着在垫层中用水泥砂比1∶1的干粉浇注，填充与底板同一标号的混凝土，并焊接钢板，采用微膨胀混凝土浇灌[5]。最后，当底板钢筋遇到降水井钢管时，从周边绕过，但必须另加四根同直径钢筋，一端弯起250 mm与钢管焊接，另一端水平长度不少于1.0 m。

4 降排水施工的注意事项

（1）高压旋喷桩的施工方法是三层管，直径不低于1 000 mm，搭接长度不低于300 mm，水泥用量为40%，水泥使用42.5普通硅酸盐水泥。

（2）高压旋喷桩中心距边坡顶部边缘距离为1 m。

（3）高压旋喷桩的工作参数：水泥浆比1∶1；空气压力0.7 MPa；空气流量10 m3/min，水压30 MPa；水量80～120 L/min，升降速率0.1～0.25 m/min；转速为20 r/min。

（4）钻机安装必须竖直，旋转喷嘴的容许偏差不能超过1%；钻进点与设计点的误差不能超过50 mm。在经过28 d的养护后，对高压旋喷桩的抗压强度提出了不低于3.0 MPa的要求。

（5）將喷浆管插入地下，并使喷头升至设计高度，就可以进行喷浆作业。喷射管段升高的重叠长度不应少于100 min[6]。

（6）在进行喷浆时，要密切监测冒浆的数量，一旦发现有不正常现象，要及时找出原因，采取对策。

（7）在完成喷射注浆之后，要快速拔出喷射管，对于因浆液析水作用而导致的固结体顶部产生的收缩凹穴，要立即用水灰比0.6～1的水泥浆补灌，同时要避免其他钻孔中排出的泥土和杂物进入。

（8）为了防止旋喷桩上粗下细的形状和增大固结体的大小，可以采取增加喷射压力、泵量或减小旋转和提升速率的方法，还可以根据现场条件使用重喷工艺。

5 结语

该文首先介绍了成灌高速望帝路下穿工程的概况，从区域地质构造及稳定性与地质地貌两个方面分析了工程的地质条件，然后从旋喷桩施工、支护桩施工、降水井施工3个流程探究了边坡降排水施工的工艺，最后总结了边坡降排水施工过程中的注意事项，旨在为其他边坡降排水施工提供了经验。

参考文献