復雜地貌中風化巖體邊坡多階抗滑樁施工技術

董 偉

（北京城建二建設工程有限公司，北京 100039）

0 引言

重慶市南川區(qū)大觀園鄉(xiāng)村旅游綜合服務示范區(qū)項目分為 A 區(qū)商業(yè)街、花海酒店和 B 區(qū)集散中心。其中 B 區(qū)集散中心是一個造型為鉆戒的 8 000 t 環(huán)桁架鋼結構，環(huán)桁架內外不同心，酷似套在山尖的鉆戒。根據設計效果，需要對原山頂進行削坡處理，需設置抗滑樁。本文針對復雜的山地條件和地質條件下施工抗滑樁進行了探討和研究。

1 工程概況

重慶市南川區(qū)大觀園鄉(xiāng)村旅游綜合服務示范區(qū)項目位于重慶市南川區(qū)大觀鎮(zhèn)，總建設用地面積 11 萬 m2。根據設計方案，游客集散中心 B 區(qū)東南側的環(huán)境邊坡需要設置抗滑樁，邊坡高 10.00～22.00 m，為巖土混合邊坡，邊坡安全等級為二級。

抗滑樁為矩形截面，分為 A、B、C 三種，分布在高程 762.000 m 平臺的內外側，如圖 1 所示。

圖1 抗滑樁布置

1.1 工程地質條件

1.1.1 地形地貌

擬建工程場地位于重慶市南川區(qū)大觀鎮(zhèn)南側，地形總體較平緩，坡角一般 2°～15°，局部最大坡角 25°?，F狀地形高程為 726.140～789.070 m，相對高差約 62.930 m，場地呈中間高、四周低，中部凸起多為山林，四周多為耕地，屬構造剝蝕丘陵地貌。

1.1.2 地質構造

區(qū)域地處新華夏系第三隆起帶的貴州隆起與第四沉降帶四川坳陷過度帶的川東南南—北向構造帶的蓮石向斜西翼，經地表測繪及鉆探揭露無斷層及褶皺構造?；鶐r構造裂隙較發(fā)育，中等風化巖體較完整，未見斷層。場地內覆土層為第四系全新統(tǒng)粉質黏土，基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）泥巖、砂巖。

場區(qū)基巖構造裂隙較發(fā)育，中等風化巖體較完整，未見斷層。層面結合較差，為軟弱結構面。

本區(qū)抗震設防烈度為 6 度，設計基本地震加速度為 0.05 g，設計地震分組為第一組。

1.2 水文地質條件

場區(qū)素填土為強透水層，粉質黏土為相對隔水層；強風化基巖裂隙較發(fā)育，屬弱透水層；中等風化泥巖總體裂隙不發(fā)育，為相對隔水層，中等風化砂巖總體裂隙不發(fā)育，為相對透水層。場地內鉆孔均見地下水位，勘察時多為降雨，場地地下水較豐富，水位埋深為 0～19.60 m，水位高程 722.730～733.350 m，水文地質條件中等復雜。

1.3 不良地質現象

本項目屬砂巖、泥巖地區(qū)，由于強風化層不穩(wěn)定，加之土石層厚度較大，巖石層內的裂隙較發(fā)育，采用人工挖孔樁的方式存在塌孔危險。

2 施工難點及對策

根據地質勘察報告及開挖后裸露的地質情況，施工時存在以下難點，并采取相應安全保證措施。

1）山體土石方與人工挖孔同時作業(yè)。因工期緊，山體土石方開挖與孔樁人工挖孔需同時作業(yè)，山體土方開挖產生的震動，易造成孔壁坍塌。據此，采取山體土石方開挖與抗滑樁人工挖孔錯開部位、錯開高程的辦法，使兩道工序可同時作業(yè)，以縮短工期。

2）存在塌孔的安全隱患。本工程人工挖孔樁開挖時遇到強風化巖層及夾土層，加上重慶地區(qū)雨天多，土壤含水率較大，巖層內裂隙較為發(fā)育，會有塌孔的風險。

根據《危險性較大的分部分項工程安全管理實施細則（2019 年版）》的通知（渝建安發(fā)〔2019〕27 號文），人工挖孔樁在施工前編制了專項施工方案，并經專家充分論證通過。在施工期間，嚴格按照方案及設計圖紙要求，采用鋼筋混凝土護壁，在孔周邊設置了排水溝，及時清走孔口的土方等措施保證施工安全。

3）容易發(fā)生窒息、中毒事件。人工挖孔樁作業(yè)屬于有限空間作業(yè)，通風不暢，且不明孔內土壤中是否含有有毒有害氣體。施工前先檢測孔內的空氣情況，確保安全后再下孔作業(yè)，堅持做好通風送風措施，井口安排專人值守，發(fā)現異常情況立即采取應急措施。

4）施工場地狹小，在邊坡處施工?，F場施工場地位于半山腰處上，施工時將擬開挖位置平場之后外側是邊坡，靠山一側也是邊坡，邊坡多為強風化泥巖、強風化砂巖和粉質黏土，巖石風化容易失穩(wěn)產生滾石及垮塌，且現場堆放挖出來的巖石存放場地極有限。根據現場情況，采取了嚴格的安全措施，按照施工方案要求搭設了臨邊防護及擋滾石防護，專人負責及時清理開挖出來的巖石等。

5）孔內巖石質地堅硬，開挖困難。孔內的巖石有中風化泥巖和中風化砂巖，巖體較完整，土石等級為Ⅳ級，因場地限制，無法采用機械作業(yè)，開挖采用微型臺式開孔器，效率慢，難度大。

3 抗滑樁設計概況

抗滑樁分兩階平臺布置，共布置 48 根，樁頂標高分別為 768.000、762.000 m。本工程抗滑樁設計如表 1 所示。

護壁施工是人工挖孔樁成孔的關鍵，根據設計圖紙，護壁采用鋼筋混凝土護壁。護壁每段深度為 1 m，護壁厚度 200 mm，護壁上下搭接長度≥100 mm。

錨索分別采用 7、10、12、15 束 7φs15.2，孔徑 200、250 mm ，傾角 20°。長 17.0～20.0 m，注漿體采用 M30 水泥砂漿。采用二次注漿，一次注漿壓力為 0.5～1.0 MPa；二次注漿注漿壓力為 2～5 MPa。桿體自由段應用 PE 管包裹，與錨固段相交處的塑料管口應密封并用鉛絲綁扎緊密。

4 抗滑樁施工

4.1 施工部署

由于抗滑樁標高不同，其中 A 型抗滑樁樁頂標高 768.000 m，B、C 型抗滑樁樁頂標高 762.000 m，且山體基巖裂隙較發(fā)育，為了保證施工安全，需將山體土石方降方至 768.000 m 后先施工 A 型抗滑樁，待 A 型抗滑樁施工完成后再繼續(xù)降方至 762.000 m，施工 B、C 型抗滑樁。

為提高施工效率，將土方開挖與抗滑樁施工進行流水施工。在土方降方至設計標高前的最后一步之前，開挖由前往后進行，待開挖的作業(yè)面有三分之一以上的孔樁數時，開始孔樁開挖。注意土方作業(yè)面與人工挖孔樁的作業(yè)面至少間隔 5 m 的安全距離，且 2 個作業(yè)區(qū)之間做好硬質圍擋將作業(yè)區(qū)隔開。

4.2 施工流程

放線定樁位及高程→開挖第 1 節(jié)樁孔土方→支護壁模板放附加鋼筋→澆筑第 1 節(jié)護壁混凝土→檢查樁位（中心）軸線→架設垂直運輸架→安裝電動葫蘆→安裝吊桶、照明、活動蓋板、水泵、通風機等→開挖吊運第 2 節(jié)樁孔土方（修邊）→先拆第 1 節(jié)支第 2 節(jié)護壁模板（放附加鋼筋）→澆筑第 2 節(jié)護壁混凝土→檢查樁位（中心）軸線→逐層往下循環(huán)作業(yè)→孔樁檢查驗收→鋼筋籠制作安裝→澆筑樁身混凝土（泵送、隨澆隨振）。

4.3 施工工藝

4.3.1 測量定位

由于本項目位于山坡上，坡度陡，各建筑之間高差大，遮擋物較多，采用全站儀放線難度很大，故本項目施工測量放線采用 GPS 測量儀進行施工測量控制。

采用 GPS 放線時，主要放出抗滑樁 4 個角的坐標點。

4.3.2 土方開挖

1）削坡施工。如圖 2 所示，按照設計圖紙，削坡，開挖作業(yè)面。

圖2 山體土石方一、二級坡開挖示意

2）成孔施工。根據設計樁直徑放出開挖線進行樁基開挖。采用人工開挖由上至下并使用風鎬、錘釬對松散層進行開挖，當進入中風化基巖后采用手持臺式微型鉆孔機對堅硬中風化基巖取芯取土，以減少對樁壁巖體的擾動，挖土順序為先開挖周邊巖體，再將孔內巖體分割成小塊，截面允許誤差 30 mm，垂直偏差＜0.5 %，一次開挖深度不超過 1 m，棄土裝入吊桶內。

3）質量檢查。檢查土石方開挖、混凝土護壁的質量，必須每段檢查，發(fā)現偏差，隨時糾正，保證位置準確。第 1 節(jié)護壁成孔后，由現場技術人員在護壁周圍用木樁定出樁位中心線，樁位軸線用正交的十字線控制，作為往下施工模板對中和樁位垂直度偏差控制的依據，截面用卷尺量測檢查。

4.3.3 土方、石渣孔內運輸

在孔淺時（1 500 mm 以內）采用人力提運，塑料桶或皮桶載土，當孔深（超過 1 500 mm）后再孔口安裝鋼管支架、電動葫蘆吊至地面。

土方開挖和吊運階段應在孔口上方設置防護棚，在孔內設置防護板。作業(yè)人員進出挖孔樁必須采用爬梯，嚴禁乘坐吊斗進出挖孔樁。當樁孔深＞ 5 m 時，要向井下連續(xù)送風，風量≥ 25 L/s，加強空氣對流。同時進行有害氣體檢測，防止有毒氣體的危害。

當地下水量不大時，隨挖隨將泥水用吊桶運出。地下滲水量較大時，吊桶已滿足不了排水，先在樁孔底挖集水坑，用潛水泵抽水，邊降水邊挖土，水泵的規(guī)格按抽水量確定，保證水位滿足施工要求。

4.3.4 相鄰樁施工

根據圖紙要求，樁需間隔 1 根樁跳槽開挖施工，澆筑完成后再開挖下一批樁。如圖 3 所示，第 1 批開挖的樁編號為 C1、C3、C5、C7、C9。待第1批樁混凝土澆筑完成后再開挖第 2 批樁，即 C2、C4、C6、C8。

圖3 跳樁施工（單位：m）

因人工成孔確實困難，工期非常緊，對方案進行了優(yōu)化：開挖第 1 批樁時，同時安排 2 組人開挖 C2、C4 樁，C2、C4 樁開挖至樁身長度一半時即停止開挖，然后開挖 C6、C8 樁，同樣只開挖至樁身一半即停止。此時，第 1 批樁已全部開挖完成進入鋼筋及混凝土施工，待澆筑完成后，安排 4 組人員進行 C2、C4、C6、C8 樁開挖施工。此方法節(jié)約工期約 30 d。

4.3.5 護壁施工

護壁混凝土采用 C25，采用全樁護壁，第 1 節(jié)護壁為鎖口，須高出地面 200 mm，單節(jié)護壁高度 1.0 m，護壁后的樁孔垂直度、樁孔截面尺寸應滿足設計要求。

混凝土護壁模板采取標準節(jié)組合式木模板，拆上節(jié)支下節(jié)，循環(huán)周轉使用，模板采用井字法方木、鋼管對撐，如圖 4、5 所示。模板在下料時需計算好護壁上、下口尺寸，按尺寸下料。同時，必須根據樁的中心點來調整模板，以保證樁的位置、護壁厚度、垂直度符合設計要求。

圖4 護壁模板立面（單位：mm）

圖5 護壁模板平面（單位：mm）

護壁混凝土采用溜槽，人工澆筑，四周對稱均勻澆筑，防止護壁模板位移。護壁混凝土采用小型振搗棒搗實，上下壁搭接 50～100 mm。根據現場氣溫及同條件試塊，護壁混凝土的內模拆除在 24 h 后進行。每澆灌完一節(jié)護壁，須校核樁中心位置及垂直度一次。樁允許偏差如表 2 所示。

表2 樁允許偏差

樁孔內任何位置要有足夠的照明，以便觀察護壁的情況，一旦發(fā)現裂縫，須立即進行修補工作。

4.3.6 孔樁鋼筋綁扎

與通常樁鋼筋綁扎一樣，不再贅述。

4.3.7 鋼筋安裝

根據現場條件，鋼筋安裝作如下優(yōu)化：鋼筋籠的主骨架制作焊接和外圍箍筋的綁扎作業(yè)均在地面完成，其主筋機械連接、焊接點和綁扎點質量完全可控，再借助吊車將主骨架吊入樁孔，人工完成內箍筋綁扎作業(yè)。地面加工時對外圍箍筋每 1 m 處加 1 道焊接箍筋供后續(xù)人工樁孔內完成內箍筋的綁扎作業(yè)時蹬踏所需，在鋼筋籠主筋上每隔 2 m 設置 1 個定位鋼筋，焊接在鋼筋籠外側，沿鋼筋籠周圍設 4 處，確保樁身鋼筋的保護層，同時對主骨架裝吊位置焊接加強筋，防止骨架裝吊時變形、錯移，從而確保鋼筋籠的質量可控。

4.3.8 聲測預埋管安裝

因抗滑樁為嵌巖樁，樁端的持力層為中風化巖層。巖層與樁身混凝土的波阻抗接近，產生的反射小，在樁頂接收到的信號很弱，不適宜采用低應變法來檢測樁身完整性，故而采用聲波透射法檢測。

混凝土澆筑前在樁內預埋Φ50 聲測管，鋼管高出混凝土表面 500 mm，聲測管安裝于鋼筋籠內側等距分布，與鋼筋籠一起綁扎。

4.3.9 混凝土施工

由于部分樁孔較深，灌注樁身混凝土時采用導管，控制澆筑口距混凝土面在 2 m 以內。

樁體混凝土要從樁底到樁頂一次完成。如遇停電等特殊原因，必須留施工縫時，在灌注新的混凝土前，縫面必須鑿毛并清理干凈，且要刷水泥漿，不得有積水和隔離物質。

由于樁比較深，需防止樁內有地下水進入，澆筑時樁孔內積水高度不得超過 100 mm，否則，應設法把混凝土表面積水層用導管吸干，才能灌注混凝土。若在滲水量小時，抽水后樁孔內積水深度能夠達到規(guī)范要求，則無需采用水下混凝土澆筑。

滲水量過大（＞1 m3/h）時，應按水下混凝土施工。

4.3.10 錨索施工

1）成孔因本項目巖石質地較硬，采用履帶式錨桿鉆機進行成孔施工。錨桿鉆頭直徑 130 mm。成孔前應根據設計錨索群中某一列的設計里程放出孔位基準列，再根據設計列距和排距放出其他孔位。鉆孔入射角 20°、25°、30°，成孔傾角 a 可采用三角法確定，其偏差值 Δa 應控制在±1°以內。鉆孔深度應比設計深度加深 0.5 m。成孔完成后應用高壓風吹出孔內粉塵和積水。成孔后錨索立即下入，并將套管拔出然后開始灌注 M30 水泥砂漿，注漿飽滿程度以孔口溢出干凈漿液為標準。如錨索孔內裂隙比較發(fā)育時，則采取間歇注漿，并根據孔內地質情況按比例加入一定量的速凝劑、膨脹劑、早強劑等，以確保砂漿的飽滿度。

2）預應力錨索制作時，需進行擴張環(huán)和緊箍環(huán)制作，并按設計圖進行設置，錨索前端應設置導向帽，錨索自由段應根據設計圖進行防腐處理，按永久性錨索采用除銹、刷專用漆、穿入套管內。外錨頭采用鋼筋網罩、現澆 C40 混凝土封閉，混凝土保護層≥35 mm。錨固段應對鋼絞線進行清潔處理。在制作進程中采用砂輪機切割。防銹漆涂刷應均勻，防腐油涂抹應飽滿，隔離塑料管與錨固的接口處應以塑料膠帶裹緊，以防漏油和塑料管滑移。成孔完成后應及時安裝錨索，安裝錨索前，應安排專人擦凈錨固段的泥土或其他污染物。錨索插入孔內深度不得小于錨索設計長度 0.5 m，錨索外露段長度≥1.5 m。

3）注漿管端距導向帽≥200 mm，采用注漿壓力不宜過小，以能夠頂推水泥砂漿從孔口溢出為底限。注漿用 M30 水泥砂漿，配合比應由試驗室確定。如因裂隙影響，不能使水泥砂漿從孔口溢出時，應加長灌漿時間至正常灌漿時間的兩倍以上，再采用抽管灌漿、間隙灌漿或人工填入巖粉漿液物等方法，以堵塞裂縫漏漿。在灌漿后的第二天應由孔口進行補充灌漿，直至灌滿為止，在補充灌漿后的第二天應再次進行檢查，必要時應再次由孔口進行補充灌漿。

4）預應力錨索張拉與一般錨索張拉一致，不再贅述。

5 變形觀測

根據設計圖紙要求，邊坡在施工過程中及竣工后 3 年內應對邊坡進行監(jiān)測。為及時掌握邊坡的穩(wěn)定情況，保障后續(xù)施工安全，項目部在建設單位確定第三方監(jiān)測單位前對邊坡進行了檢測。邊坡監(jiān)測項目包括坡頂土體水平（豎向）位移、錨索應力監(jiān)測等項目。支護結構頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測點沿支護結構頂部布置，周邊中部、陽角處布置監(jiān)測點。監(jiān)測點間距不宜＞ 20 m，每邊監(jiān)測點數目不應＜ 3 個。

5.1 監(jiān)測內容

根據設計圖紙，由于本項目上部為削方巖質坡體，距抗滑樁施工區(qū)較近，故本項目主要監(jiān)測內容如表 3 所示。

表3 監(jiān)測內容

由于監(jiān)測設備及專業(yè)性受限，僅對抗滑樁頂部的水平位移和垂直位移進行了觀測，表 4 中 2、3、4、8、9 項采用了定期觀察法進行經驗性觀測，其余項目的觀測數據待第三方監(jiān)測單位進場后進行專業(yè)化檢測。

5.2 主要監(jiān)測設備（見表 4）

表4 監(jiān)測設備

5.3 邊坡變形觀測

5.3.1 工作基點布置

按施工要求，工作基點采用場內建立的高程及坐標控制點。

5.3.2 監(jiān)測點布置

對于 768.00 m 平臺在 A 型抗滑樁在其頂部的兩端及中間位置（即 A1、A12、A23 號樁頂部中心位置）各設置了 1 個檢測點；對于 762.00 m 平臺在 B 型樁（B1、B5、B9、B11、B15、B18 號樁頂部中心位置）、C 型樁（C1、C5、C9 號樁頂部中心位置）都設置檢測點，以上檢測點分別編號為 1～12 號，如圖 6 所示。

圖6 觀測點布置

5.3.3 監(jiān)測頻率

抗滑樁施工完成后即開始進行檢測。監(jiān)測期間前一個月每周監(jiān)測一次，以后每個月監(jiān)測一次。同時，按照 GB 50026－2007《工程測量規(guī)范》，本項目變形監(jiān)測的等級劃分及精度要求按三等控制。

5.3.4 觀測數據整理

每次觀測的數據應以表格的方式整理，并應有相應的對比數據，以便發(fā)現觀測數據有無變化，以利于根據數據的變化作出相應的處理措施。根據監(jiān)測點數據分析，可以得到結論邊坡變形基本已經趨于穩(wěn)定。

5.4 對監(jiān)測數據結果的要求

1）對當天測得的數據，當天整理上報，最晚不得超過第二天上午 11∶00。

2）上報的監(jiān)測數據要以所附的各表格形式上報給項目技術負責人。

3）每次將觀測結果詳細記入匯總表。

4）項目技術負責人要組織相關人員對觀測結果進行討論和分析，分析變形是否過大或是否趨于穩(wěn)定，及時發(fā)現問題并確定是否需采取必要的補救措施。

5.5 監(jiān)測過程控制要求

1）每次觀測采用相同的觀測方法和觀測線路。

2）觀測期間使用同一儀器，同一人操作，不能更換。

5.6 其他監(jiān)測事項

地表裂縫、坡頂建（構）筑物變形等監(jiān)測內容的頻次要求每天由專人巡視，該部分的觀測由專業(yè)分包單位安排專人負責，定期匯報到總包單位，如果發(fā)現異常及時匯報到總包單位。

6 結語

重慶市南川區(qū)大觀園鄉(xiāng)村旅游綜合服務示范區(qū)項目所處地貌復雜，給多階抗滑樁施工帶來一定困難，通過對抗滑樁、護壁、錨索等進行設計，為施工提供理論依據。為克服本工程存在塌孔安全隱患、易發(fā)生窒息中毒事件、施工場地狹小、不易開挖等施工難點，優(yōu)化施工流程及方案。本工程施工過程中采用多種施工技術，如測量過程中，由于山坡坡度陡、建筑物間高差大、遮擋物多，難以采用全站儀放線，因此采用 GPS 測量儀進行測量；抗滑樁施工時，需間隔 1 根樁跳槽開挖施工；因抗滑樁為嵌巖樁，樁端持力層為中風化巖層，巖層與樁身混凝土波阻抗接近，不宜采用低應變法檢測樁身完整性，因此采用聲波透射法檢測；預應力錨索制作時，進行擴張環(huán)和緊箍環(huán)制作，并在錨索前端設置導向帽，錨索自由段進行防腐處理等。通過嚴格控制施工工藝及質量，達到良好的施工效果。