巖堆體整治工程中抗滑樁水下混凝土灌注工藝

耿長(zhǎng)亮

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

國(guó)家高速公路蘭海高速（G75）渭源至武都段工程化馬隧道出口位于巖堆體坡腳，為保證施工及運(yùn)營(yíng)期間的巖堆體穩(wěn)定，須對(duì)出口巖堆體進(jìn)行預(yù)加固處理?？够瑯恫捎么蠼孛娉L(zhǎng)設(shè)計(jì)施工，由于巖堆體自然坡度較陡，施工作業(yè)面狹窄，加之在施工過(guò)程中抗滑樁內(nèi)出現(xiàn)承壓水，導(dǎo)致開挖及后期大體積連續(xù)性混凝土澆筑施工難度極大，施工單位通過(guò)采用抗滑樁支架卷?yè)P(yáng)機(jī)水下混凝土灌注技術(shù)，解決了狹窄空間內(nèi)大體積連續(xù)性水下混凝土灌注技術(shù)難點(diǎn)，技術(shù)新穎、操作簡(jiǎn)單，可為同類工程施工提供參考依據(jù)。

1 工程概況

化馬隧道全長(zhǎng)3860 m，左、右洞分離通行，為全線最長(zhǎng)隧道，是控制工期性重難點(diǎn)工程。隧道出口巖堆密布，巖堆自然坡度較陡（15°～40°），巖堆體主要為碎石，松散～稍密，稍濕，巖堆體下伏基巖為壓碎灰?guī)r，厚10～35 m。

巖堆體整治工程主要采用設(shè)置在隧道一側(cè)坡腳的三排抗滑樁和錨索樁對(duì)其進(jìn)行預(yù)加固處理。

2 抗滑樁基巖滲水地質(zhì)分析

在樁基開挖過(guò)程中，1#—6#、9#—16#樁內(nèi)均出現(xiàn)基巖裂隙水，且為有壓清水，平均樁內(nèi)出水量120 m3/d，最大出水量為150 m3/d。

施工區(qū)域表面風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，植被發(fā)育，坡腳為雎水河，常年有水，夏秋多暴雨屬中山暖溫帶，雨季為每年的5—9 月，年降水量400～670 mm。地表水受降雨控制明顯，雨季流量大，且地表為松軟土（粉土）、淤泥質(zhì)粉砂、卵石土，角礫土、塊石土等，透水性良好。地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，抗滑樁樁底均伸入基巖壓碎灰?guī)r中，且樁底標(biāo)高與雎水河地下水位線齊平。樁底開挖揭示其呈灰色、灰白色，原巖為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖體呈碎裂、鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)堅(jiān)硬，性脆，局部裂隙發(fā)育。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)樁內(nèi)出水實(shí)測(cè)結(jié)果分析可得，1#—6#、9#—16#樁內(nèi)出水均在樁底標(biāo)高以上12～18 m，受基巖壓碎灰?guī)r裂隙發(fā)育影響，形成與地下水局部聯(lián)系，且受地表降水補(bǔ)給，下伏基巖中裂隙水含量較多，加之由于抗滑樁均為特長(zhǎng)樁身，在水位線標(biāo)高以下樁內(nèi)表現(xiàn)為有壓裂隙水，并且水量在施工過(guò)程中表現(xiàn)為涌出量較大，如圖1 所示。

圖1 隧道出口巖堆體抗滑樁內(nèi)出水

3 水下混凝土灌注技術(shù)

3.1 抗滑樁總體施工組織順序

根據(jù)化馬隧道出口巖堆體整治施工組織調(diào)整，對(duì)巖堆體整治項(xiàng)目進(jìn)行方案優(yōu)化和調(diào)整，通過(guò)與業(yè)主、設(shè)計(jì)單位溝通協(xié)調(diào)，調(diào)整整體加固措施的施工順序，由原“自上而下”調(diào)整為“由下而上”的施工組織。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為降低琵琶寨大橋0#臺(tái)承臺(tái)開挖邊坡施工風(fēng)險(xiǎn)，確定先施工1#、3#、5#、9#、11#、13#抗滑樁施工，在汛期前完成混凝土澆筑，保證施工安全；同時(shí)考慮到后期高陡坡施工材料運(yùn)送等原因，計(jì)劃在9#樁基安裝塔吊，故首先要確保9#樁基施工進(jìn)度；總體樁基施工采用間隔施工順序，隧道左線左側(cè)1#—8#樁與隧道左線左側(cè)9#—16#樁區(qū)域施工完畢后，最后施工頂部17#—29#樁。

3.2 抗滑樁水下混凝土澆筑技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)施工過(guò)程中樁內(nèi)出水情況，施工過(guò)程中需加強(qiáng)抽排水措施，同時(shí)確保樁底開挖深度滿足設(shè)計(jì)要求，且樁底表面平整無(wú)虛碴[1]；鋼筋綁扎完畢后即可停止抽排水，做好混凝土澆筑前的施工準(zhǔn)備工作。以9#樁基施工為例，介紹抗滑樁水下混凝土澆筑步序和技術(shù)要點(diǎn)。

3.2.1 混凝土澆筑施工準(zhǔn)備工作

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，已施工完畢的抗滑樁內(nèi)存在有壓裂隙水，經(jīng)初步勘測(cè)水深約為12 m，且通過(guò)近期水泵抽排水量估算水量較大且出水點(diǎn)位置預(yù)測(cè)在30 m 以下。按照施工組織要求和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地勘察，需提前做好9#抗滑樁場(chǎng)地混凝土罐車行車坡道和樁口卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝支架的準(zhǔn)備工作。

（1）主提升卷?yè)P(yáng)機(jī)規(guī)格：15 t。

（2）料斗加工尺寸：直徑1.8 m、直筒高1.0 m，下部為錐形縮口，整體高度為1.0～1.1 m，頂部均勻設(shè)4 個(gè)吊耳，預(yù)計(jì)滿裝混凝土約3 m3。

（3）鋼絲繩，U 形卡，規(guī)格不小于5 t。

（4）吊裝支架采用I14 工字鋼加工，支架高度（凈高）2.6～2.7 m。

3.2.2 導(dǎo)管安裝及技術(shù)要求

導(dǎo)管由Φ300 mm 無(wú)縫鋼管制作而成，要求內(nèi)徑一致且接口密實(shí)，內(nèi)壁應(yīng)光滑圓順。導(dǎo)管中間節(jié)宜為2.0 m 等長(zhǎng)，底節(jié)長(zhǎng)4.0 m，配1～2 節(jié)長(zhǎng)0.5～1.5 m 短管。導(dǎo)管正式使用前應(yīng)進(jìn)行試拼和水密試壓試驗(yàn)，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5 倍，滿足要求后方可使用。導(dǎo)管組裝后軸線偏差不超過(guò)鉆孔深的0.5%且不大于10 cm；導(dǎo)管安裝后，首次灌注前管底觸樁底，施工中導(dǎo)管下口應(yīng)保證埋入混凝土中2～6 m。

3.2.3 計(jì)算和控制首批封底混凝土數(shù)量

根據(jù)灌注施工要求，下落時(shí)需有一定的沖擊能量，才能把積水從導(dǎo)管中排出[2]，并且由于樁身較長(zhǎng)及截面較大，但是樁基底部積水深度較小，灌注前，先將導(dǎo)管內(nèi)和料斗內(nèi)混凝土灌滿，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)適當(dāng)提升小段高度至料斗內(nèi)混凝土出現(xiàn)下降后，即可繼續(xù)由罐車進(jìn)行連續(xù)式放料。

足夠的沖擊能量能夠?qū)兜壮敛瓯M可能地沖開，是控制樁底沉碴，減少工后沉降的重要環(huán)節(jié)。按照施工組織調(diào)配，第一車為5 m3（只需滿足導(dǎo)管和料斗內(nèi)存料）；第二車為10 m3緊跟備料；第二車砼料就位后，提升導(dǎo)管及料斗不超過(guò)30 cm，同時(shí)緊跟放料，保證料斗內(nèi)砼料連續(xù)。

3.2.4 水下混凝土灌注技術(shù)要點(diǎn)

混凝土在拌和站集中拌制，并由攪拌車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)?；炷凉嘧⒉捎锰嵘龑?dǎo)管法，導(dǎo)管上設(shè)置封底漏斗，漏斗容積（即首批混凝土方量）滿足封底時(shí)導(dǎo)管埋深大于1 m。漏斗與導(dǎo)管間用皮球隔離，封底時(shí)采用拔球法。封底后移走大漏斗，換上小漏斗。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升導(dǎo)管。

灌注連續(xù)進(jìn)行，中途停歇時(shí)間不超過(guò)30 min。在整個(gè)灌注過(guò)程中，及時(shí)量測(cè)導(dǎo)管埋深，以便提升導(dǎo)管，導(dǎo)管在混凝土中埋深控制在2～6 m。

導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。如導(dǎo)管卡掛鋼筋骨架時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，使其脫開鋼筋骨架后，移到樁孔中心。根據(jù)導(dǎo)管埋置深度確定提升高度，提升后導(dǎo)管埋深應(yīng)控制在1～3 m。導(dǎo)管拆除時(shí)暫停灌注，先將漏斗取出，取出時(shí)間一般不超過(guò)15 min。拆除后將漏斗重新插入井口的導(dǎo)管內(nèi)，校正好位置，繼續(xù)灌注。已拆下的導(dǎo)管要立即清洗干凈，堆放整齊。

每根樁的灌注時(shí)間不應(yīng)太長(zhǎng)，宜控制在8 h 內(nèi)完成，并作好成孔和灌注記錄。

3.3 塔吊工作平臺(tái)布置及要求

由于巖堆體整體工作面位于陡峭坡面，施工物料運(yùn)輸是關(guān)鍵難點(diǎn)之一。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析計(jì)算，如采用塔吊進(jìn)行材料吊裝，要求其操作范圍必須覆蓋巖堆體施工整體工作面，故在9#抗滑樁澆筑時(shí)預(yù)埋塔吊基礎(chǔ)預(yù)埋件，待樁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，即可安裝塔吊（圖2）。

圖2 巖堆體整治工程塔吊工作平臺(tái)

3.4 水下灌注混凝土施工注意事項(xiàng)

（1）在灌注過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿，含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土要緩慢灌入，不可突然大量地灌入漏斗和導(dǎo)管，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，使混凝土灌不下去。

（2）導(dǎo)管提升不能過(guò)猛，防止導(dǎo)管拉斷，同時(shí)也防止導(dǎo)管提離混凝土面，造成斷樁事故[3]。

（3）在澆筑水下混凝土前，應(yīng)填寫檢查人工挖孔樁樁孔和鋼筋籠情況的“工程檢查證”，在澆筑水下混凝土過(guò)程中，應(yīng)填寫“水下混凝土澆筑記錄”。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)巖堆體施工技術(shù)難點(diǎn)，為確?；炷翝仓┕ぃ够瑯稘仓绞讲捎盟鹿嘧⒒炷潦┕すに?，通過(guò)采用大截面超長(zhǎng)抗滑樁支架卷?yè)P(yáng)機(jī)水下混凝土灌注技術(shù)，不僅施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)施工安全性較高，操作簡(jiǎn)單，同時(shí)在施工方案上優(yōu)于傳統(tǒng)的混凝土高壓輸送泵灌注方法，總體保證了施工的安全質(zhì)量，該項(xiàng)技術(shù)在施工中的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用效果，受到業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位的肯定。巖堆體施工順利、安全快速，施工成本可控、經(jīng)濟(jì)效益顯著，可為類似工程提供借鑒。