抗滑樁快速開挖施工技術(shù)在滑坡治理中的應(yīng)用

劉剛

(江蘇省中成建設(shè)工程總公司，南京 210041)

抗滑樁快速開挖施工技術(shù)在滑坡治理中的應(yīng)用

劉剛

(江蘇省中成建設(shè)工程總公司，南京 210041)

人工挖孔抗滑樁孔樁開挖具有斷面小、作業(yè)面窄、爆破難度大、安全隱患大等特點(diǎn)。通過對(duì)江蘇省宜興市太華鎮(zhèn)龍珠水庫華東路西入口滑坡人工挖孔抗滑樁施工技術(shù)進(jìn)行研究總結(jié)，提出了適合孔樁開挖的鉆爆設(shè)計(jì)及安全、質(zhì)量控制要點(diǎn)。

滑坡；抗滑樁；人工開挖；快速開挖;治理

1 工程概況

宜興市太華鎮(zhèn)龍珠水庫華東路西入口滑坡位于龍珠水庫西側(cè)約600m、華東路南側(cè)約100m，滑坡中心點(diǎn)地理坐標(biāo)為：N31°10′30.49″，E119°35′18.50″。

1.1 滑坡體形態(tài)及邊界特征

滑坡體總體地勢(shì)南高北低，上部稍陡，下部平緩，平均坡度約15°。主滑方向?yàn)?32°，軸向長(zhǎng)約100m，平均寬度約55m，平均厚度約8m。滑坡體前緣高程+92.8～+93.5m，后緣高程+110.4～+113.6m，高差19m 左右。滑坡邊界清晰，滑坡體呈舌狀分布，前寬后窄?；麦w總坡面面積約4766.2m2，滑坡體總方量約44000m3。

1.2 滑坡體物質(zhì)組成

根據(jù)治理區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、勘探鉆孔等資料揭示，滑坡體主要由②-1、②-2層殘坡積粉質(zhì)黏土、③層粉質(zhì)黏土夾碎石組成，局部夾雜有少量①層素填土，滑坡體厚度4～11.5m；滑床為泥盆系中下統(tǒng)茅山群(D1-2m)砂巖、泥質(zhì)砂巖，紫紅色，塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。從鉆孔揭露的情況看，③層底部的粉質(zhì)黏土夾碎石層含水率較高，土體較松散，液性指數(shù)較大，綜合判斷滑動(dòng)面總體位于③層底部，即第四系殘坡積層與下伏基巖泥盆系中下統(tǒng)茅山群(D1-2m)泥質(zhì)砂巖的巖土交界面處，滑面呈折線形，滑動(dòng)面深度一般4～11.5m。

1.3 滑坡體變形特征

滑坡體的邊界非常清晰，滑坡后緣發(fā)育多組拉張裂縫、側(cè)壁發(fā)育多組剪切裂縫，裂縫的延展性好，裂縫基本能夠貫通。其中后緣拉張錯(cuò)動(dòng)形成高差約3m 的陡坎，陡坎面基本豎直并伴有豎向擦痕。滑坡體兩側(cè)發(fā)育大量剪切裂縫，裂縫寬度10～270mm，上下錯(cuò)位最大可達(dá)0.7m。滑坡發(fā)生前，村民在坡腳+91～+97m范圍內(nèi)進(jìn)行切坡開挖水塘，切坡段長(zhǎng)約30m，最大切坡開挖深度約4m?；掳l(fā)生后，村民采取了回填壓腳措施，在一定程度上減緩了滑坡的變形趨勢(shì)。但據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及連續(xù)觀察，滑坡變形仍在緩慢進(jìn)行，目前滑坡體仍處于蠕動(dòng)滑移狀態(tài)。

2 施工準(zhǔn)備工作

(1)制作直徑為0.7m的簡(jiǎn)易轆轤和支撐體系，并在孔口搭設(shè)簡(jiǎn)易的防雨棚。

(2)備好各工序所需機(jī)具器材照明設(shè)施，備7.5kW的抽水機(jī)一臺(tái)，以便于孔壁滲水時(shí)使用；3m3內(nèi)燃空壓機(jī)一臺(tái)，供鉆眼所用；離心式風(fēng)機(jī)一臺(tái)，當(dāng)孔深大于10m時(shí)采用100mm塑料軟管進(jìn)行通風(fēng)。

(3)做好孔樁周圍截排水及防護(hù)設(shè)施，孔口周圍坡土清刷減載，并在孔口周圍進(jìn)行場(chǎng)地硬化。

(4)開工前分組，每2根樁劃分為一個(gè)小組，每組4～6人，兩班輪換，不得搞“吊氣孔”，一經(jīng)開挖必須連續(xù)作業(yè)。

3 孔口及軟弱圍巖段的開挖

(1)安裝簡(jiǎn)易轆轤提升設(shè)備，要求對(duì)位、穩(wěn)定、牢固，仔細(xì)檢查吊繩、吊桶等設(shè)備，破損的及時(shí)更換。

(2)進(jìn)行復(fù)測(cè)，固定樁位位置，設(shè)定護(hù)樁。

(3)根據(jù)樁身孔口段地質(zhì)情況將孔口開挖至1～2m時(shí)即可模筑孔口護(hù)筒，護(hù)筒采用C220混凝土，厚200mm。此段護(hù)筒在孔口0.5～1 m高度范圍內(nèi)加厚到400mm起鎖口作用。鎖口頂面應(yīng)平整，為防土石落人孔內(nèi)，護(hù)筒要高出地面，且不得少于300mm。

(4)用厚5mm鋼板做內(nèi)模，每組3個(gè)，每節(jié)高1m，拼裝后內(nèi)徑比孔樁直徑大20～50mm。鋼板上對(duì)稱制作2個(gè)φ20mm的吊環(huán)以便于安裝與拆除。拆模后，將護(hù)筒四周用黏土回填夯實(shí)，同時(shí)在顯眼位置掛牌標(biāo)識(shí)，標(biāo)牌上可寫“孔內(nèi)有人施工”的字樣。

(5)在護(hù)筒頂測(cè)設(shè)孔中心十字線，要求點(diǎn)位準(zhǔn)確，釘設(shè)牢固，施工時(shí)須注意保護(hù)。并設(shè)置觀測(cè)滑坡、變形、位移、下沉的標(biāo)志。

(6)護(hù)壁采用C20混凝土，厚200mm。要求搗固密實(shí)，不能出現(xiàn)蜂窩麻面。

(7)遇有滲水時(shí)必須安裝抽水機(jī)排水。

(8)孔口和土質(zhì)松軟地段采用邊挖邊護(hù)方法施工，清除巖壁浮土及石塊，使護(hù)壁混凝土緊貼圍巖，注意避免在土石層變化處分節(jié)，加強(qiáng)對(duì)護(hù)壁的養(yǎng)護(hù)，以保證開挖安全及護(hù)壁質(zhì)量。

(9)孔內(nèi)采用人工裝碴，簡(jiǎn)易手搖轆轤提升、鐵桶出碴，將兩輪手推膠輪車直接放在孔口邊裝渣后運(yùn)走。

4 石質(zhì)圍巖段樁身開挖

孔樁開挖至人工或風(fēng)鎬無法掘進(jìn)須放炮時(shí)，必須采用淺眼松動(dòng)爆破，嚴(yán)格控制炸藥用量，并在炮眼附近采用木支撐加強(qiáng)支護(hù)，以減少爆破振動(dòng)對(duì)孔樁造成危害?？咨畲笥?m時(shí)，必須采用電雷管引爆。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況決定是否再施作護(hù)壁。

4.1 鉆爆設(shè)計(jì)

由于孔樁斷面小，直徑1.8m的斷面面積為2.5m2，直徑1.5m的斷面面積為1.8m2，減振要求高，孔樁鉆爆設(shè)計(jì)必須遵循淺眼松動(dòng)弱爆破原則，循環(huán)進(jìn)尺控制在1～1.5m為宜。采用光面爆破，嚴(yán)格控制超、欠挖，控制爆破成本，減少施工干擾，縮短工序作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速、安全施工。

炮眼布置見圖1和圖2。周邊眼裝藥見圖3。鉆爆參數(shù)見表1和表2。

圖1 孔樁直徑1.8m炮眼布置圖 (單位：cm)

圖2 孔樁直徑1.5m炮眼布置圖 (單位：cm)

圖3 周邊眼裝藥示意圖

表1 直徑1.8m孔樁開挖鉆爆參數(shù)

表2 直徑1.5m孔樁開挖鉆爆參數(shù)

4.2 技術(shù)要點(diǎn)

(1)采用人工手持風(fēng)鉆鉆眼，釬桿直徑30mm，長(zhǎng)為2000mm，釬頭采用42mm的十字釬頭。鉆眼前，風(fēng)鎬配合人工將孔底松動(dòng)巖石清理干凈，確保鉆孔質(zhì)量。鉆眼長(zhǎng)度、角度必須按照鉆爆設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制，尤其是斜眼、中空掏槽眼角度，過大，掏槽效果降低；過小，容易穿孔，影響循環(huán)進(jìn)尺。鉆孔時(shí)周邊眼與掏槽眼沿孔樁半徑方向盡量錯(cuò)開，避免同在半徑方向影響局部爆破效果。

(2)電雷管引爆非電毫秒雷管(導(dǎo)爆管雷管)的方式進(jìn)行引爆。裝藥結(jié)構(gòu)，掏槽眼采用連續(xù)裝藥，周邊眼采用不耦合反向裝藥，堵塞炮眼長(zhǎng)度不得小于200mm，以利于提高炮眼利用率、減少石碴塊度、增大拋擲能力和降低炸藥消耗量，保證爆破效果及減振安全效果。嚴(yán)格控制炮眼裝藥量，保證炮口堵塞長(zhǎng)度與質(zhì)量，可以有效地控制爆破飛石。連線方式為串并聯(lián)，高頻發(fā)爆器起爆。采用光面爆破技術(shù)，并根據(jù)巖面情況動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，提高爆破開挖效果。

(3)掏槽眼取大開口圈徑即達(dá)到孔樁直徑的二分之一，結(jié)合循環(huán)進(jìn)尺、爆破效果、鉆眼數(shù)量等要求及作業(yè)面窄的場(chǎng)地情況，反復(fù)實(shí)踐總結(jié)比較，最終確定掏槽眼布置。斜孔孔底間距控制在400mm，周邊眼圓弧長(zhǎng)度間距控制在400～700mm，光面爆破層厚度控制在400～600mm。掏槽斜眼藥卷規(guī)格φ35mm×2500mm，周邊眼藥卷規(guī)格φ32mm×2500mm。

(4)考慮到爆破安全及光面爆破要求，采用低爆速、低猛度、低密度、傳爆性能好、傳爆威力大的炸藥。經(jīng)對(duì)比選擇，展架3號(hào)特大橋孔樁開挖采用乳化-巖-2炸藥，各項(xiàng)性能指標(biāo)見表3。

表3 乳化一巖-2炸藥性能指標(biāo)表

(5)挖孔過程中，要經(jīng)常檢查孔樁的尺寸、平面位置、軸線偏差以及豎軸線傾斜情況，如有偏差，要及時(shí)糾正。

(6)孔樁挖至設(shè)計(jì)深度后，要進(jìn)行樁底釬探，要求釬探2.5～3.0m。如果實(shí)際地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，必須及時(shí)匯報(bào)。釬探合格后進(jìn)行樁底清理，必須做到無松渣、泥、沉淀土等。

5 安全、質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)質(zhì)量保證方面實(shí)行“三級(jí)檢查”，設(shè)置專職質(zhì)檢工程師，使施工作業(yè)全過程始終在嚴(yán)格的監(jiān)督檢查下進(jìn)行。

(2)收工休息時(shí)必須把孔口蓋好，以防落石、進(jìn)水、人畜跌入。

(3)橋臺(tái)處地質(zhì)較差，巖石破碎松動(dòng)，孔樁開挖時(shí)必須注意護(hù)壁是否下沉、碎石塌落等情況，發(fā)現(xiàn)問題，必須及時(shí)處理。

(4)在孔內(nèi)滲水較大或出現(xiàn)涌水時(shí)，盡量抽干水后再挖孔。

(5)做好安全防護(hù)工作。下井開挖前必須先檢查吊繩、吊桶、掛鉤等提升設(shè)備是否牢固安全。且挖孔超過10m時(shí)，必須采用機(jī)械通風(fēng)。

(6)設(shè)置專門放炮指揮人員，響炮15～20min后，待煙霧排除后將一小動(dòng)物送人孔底5～10min提出檢查，如無異狀，施工人員方可下孔工作。

(7)放炮后及時(shí)對(duì)孔樁護(hù)壁、孔口、孔身圍巖進(jìn)行檢查，觀察是否出現(xiàn)開裂、裂縫現(xiàn)象。

(8)制作探孔鋼筋籠，長(zhǎng)度7.0m，其直徑為設(shè)計(jì)鋼筋籠直徑+100mm。清孔后孔徑、孔形、傾斜度等必須滿足要求。

6 效果評(píng)價(jià)

影響孔樁開挖進(jìn)度的重點(diǎn)是石質(zhì)圍巖段樁身開挖。采用該鉆爆設(shè)計(jì)，直徑1.8m孔樁循環(huán)進(jìn)尺1.5m，直徑1.5m孔樁循環(huán)進(jìn)尺1.3m，炮眼利用率達(dá)到85%以上，超、欠挖得到嚴(yán)格控制，只有少許局部欠挖20～50mm現(xiàn)象，斷面平均超挖20mm。達(dá)到光面、光底爆破效果，石碴塊度符合人工清碴要求。采用兩人鉆眼、兩人孔底裝碴，循環(huán)兩班作業(yè)，取得了直徑1.8m孔樁日進(jìn)尺3.1m、直徑1.5m孔樁日進(jìn)尺2.7 m的好成績(jī)。

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2015-01-19

劉剛(1974-)，江蘇宿遷人，1995年畢業(yè)于江西省南方工業(yè)學(xué)校，江蘇省中成建設(shè)工程總公司工程師，主要從事巖土工程施工研究，Tel：13813919008。

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