土質(zhì)邊坡支護(hù)灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用

潘泉發(fā)

（福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，福建 泉州 362000)

0 引言

工程位于安溪縣城關(guān)新加坡花園與鳳城中學(xué)間，根據(jù)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)高，場(chǎng)地開挖整平后，場(chǎng)地南側(cè)與規(guī)劃道路將形成1.3～16.8m 高的擋墻，長(zhǎng)度約150m；場(chǎng)地東南側(cè)與幼兒園、會(huì)所將形成14.0～16.8m 高的擋墻，長(zhǎng)度約106m；場(chǎng)地東側(cè)與周邊現(xiàn)狀地面將形成1.0～19.7m 的邊坡，長(zhǎng)度約80m；幼兒園及會(huì)所因局部架空，將形成5.4m 高的擋墻，長(zhǎng)度約60m；垃圾運(yùn)轉(zhuǎn)站及其東側(cè)規(guī)劃路的南側(cè)為原有舊石砌擋墻，舊擋墻高約5m，需對(duì)該擋墻進(jìn)行加固處理。本工程擋墻、邊坡安全等級(jí)為一級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，建筑抗震設(shè)防烈度為七度。工程現(xiàn)場(chǎng)圖見圖1。

圖1 工程現(xiàn)場(chǎng)圖

1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)對(duì)擬建場(chǎng)地地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，沿線巖土體自上而下分述如下：

（1）素填土（Qml）：主要成分為建筑垃圾，其中摻雜一些黏性土，在人工堆填的過程中十分隨意，未固結(jié)和除雜色，因此分布狀態(tài)十分不均。一些部分較為集中，一些部分則為鉆孔回填塊石，均勻性差，呈濕～潮濕，松散狀態(tài)。全場(chǎng)分布，揭示厚度：0.30～7.40m。巖心采取率大于75%。

（2）含碎石粉質(zhì)黏土（Qdl+el）：主要成因?yàn)槠職埛e，主要成色是灰色，灰白色，碎石含量約占50%～60%，塊石約占13%～18%，黏性土約占5%～10%，分選性差，多呈棱角狀，局部黏性土富集，主要母巖成分為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，質(zhì)地較堅(jiān)硬，粒徑一般在30～60mm，最大粒徑達(dá)90mm，呈稍濕，中密～密實(shí)狀態(tài)，部分鉆孔分布，揭示厚度1.40～15.70m，層頂埋深0.30～0.40m（標(biāo)高85.27～133.32m）。巖芯采取率大于70%；

（3）殘積砂質(zhì)黏性土（Qel）：主要成因是花崗巖風(fēng)化。成色主要為灰黃、淺黃、灰白等色，濕度近乎飽和，可塑性強(qiáng)。主要成分為長(zhǎng)石礦物完全風(fēng)化后所形成的粉粒狀黏土礦物，其次含量最多的是石英砂。殘積砂黏土中原本的巖石組織結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞得面目全非，切面規(guī)則但無光澤、韌性和強(qiáng)度都很低。經(jīng)過測(cè)試證實(shí)，殘積砂質(zhì)黏性土的標(biāo)貫擊數(shù)＜30 擊，由此分析其屬于中等壓縮性黏土，在天然狀態(tài)下的力學(xué)強(qiáng)度一般。由于其風(fēng)化程度表現(xiàn)出不均勻，因此其力學(xué)強(qiáng)度也呈現(xiàn)出漸變狀態(tài)，且同時(shí)表現(xiàn)出易泡發(fā)、易崩解等不良性狀。全場(chǎng)僅局部鉆孔缺失，揭露層厚2.40～19.70m，層頂埋深1.40～15.70m（標(biāo)高76.50～140.28m），巖心采取率大于80%。

（4）全風(fēng)化花崗巖（γ5）：顏色呈褐黃、灰白色，由于其已經(jīng)呈現(xiàn)出完全風(fēng)化的狀態(tài),因此從整體結(jié)構(gòu)上看，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)幾乎完全破裂，組成部分主要為少量還未風(fēng)化的長(zhǎng)石、石英石和礦物質(zhì)。通過外觀檢測(cè)證實(shí)其手捏易松散、易挖、易鉆；通過設(shè)備檢測(cè)證實(shí)其巖體基本質(zhì)量等級(jí)為v 級(jí)，歸屬于軟巖類別，標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)測(cè)擊數(shù)30～50 擊。從性能上來看其性能接近殘積砂質(zhì)黏土，因此同樣表現(xiàn)出易泡發(fā)、易崩解的不良性狀。但在天然狀態(tài)下，全風(fēng)化花崗巖的力學(xué)強(qiáng)度較高，有一定的抗壓縮能力，屬于殘積砂質(zhì)黏土的過渡部分，不良特征全場(chǎng)均有分布，厚度1.70～17.20m，層頂埋深4.80～24.00m（標(biāo)高67.45～129.28m）。巖心采取率大于75%。

（5）砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ5）：顏色呈褐黃、灰白色，其大部分結(jié)構(gòu)都已被破壞，砂土狀態(tài)主要為一些碎石塊、破碎巖體的散狀結(jié)構(gòu)。主要組成為石英、長(zhǎng)石以及云母石，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)≥50擊，巖體的等級(jí)質(zhì)量劃分為v 級(jí)，歸屬于軟巖類別。沙土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖是介于殘積土和全風(fēng)化花崗巖的中間狀態(tài)，因此在性能上和它們有一定的相似性，如泡水易變軟、敲擊易崩解等。但從物理性質(zhì)上來看，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的壓縮性降低，力學(xué)強(qiáng)度較高，巖心和巖體的性質(zhì)有一定的差別。砂土狀強(qiáng)化花崗巖全場(chǎng)均有分布，揭示厚度1.40～17.90m，層頂埋深10.70～36.50m（標(biāo)高62.95～120.68m）。巖心采取率大于75%。

2 設(shè)計(jì)原則

工程遵循確保安全、質(zhì)量和工期的原則，貫徹高水平、高標(biāo)準(zhǔn)、高效率的基礎(chǔ)上，選用先進(jìn)的設(shè)備，結(jié)合科學(xué)的配置，最大程度上滿足設(shè)計(jì)要求。要保證施工技術(shù)和施工工藝的先進(jìn)性和科學(xué)性，以達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量為目標(biāo)，優(yōu)化組織管理[1]。充分結(jié)合工程自身的特點(diǎn)，做好工期、人員的統(tǒng)籌安排，保證設(shè)計(jì)方案的可操作性和落地性。

3 方案選擇

場(chǎng)地南側(cè)高邊坡?lián)鯄Σ捎霉嘧都宇A(yù)應(yīng)力錨索與石砌擋墻相結(jié)合的支護(hù)形式，即邊坡上部6.5m 采用重力式石砌擋土墻擋土，下部采用鋼筋混凝土灌注樁+1～2 道預(yù)應(yīng)力錨索；場(chǎng)地東側(cè)高邊坡采用鋼筋混凝土灌注樁+2～4 道預(yù)應(yīng)力錨索；原有舊擋墻采用鋼筋混凝土灌注樁+1 道預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，舊擋墻頂標(biāo)高低于場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分砌筑石砌擋墻；幼兒園及會(huì)所架空層高差部分采用重力式石砌擋土墻；場(chǎng)地內(nèi)低于7.0m 的零星邊坡?lián)鯄捎弥亓κ绞鰮跬翂Α?/p>

設(shè)計(jì)要求3 個(gè)剖面約90m 的原有擋墻加固，要求支護(hù)樁施工完成后應(yīng)能緊貼著舊擋墻，這樣施工難度太大并且安全難以保障。綜合考慮施工難度、施工安全及工期時(shí)限，還是采用保守的施工方法，先拆除舊擋墻后進(jìn)行灌注樁施工，再重新砌筑石擋墻。

4 邊坡支護(hù)施工

本工程為邊坡支護(hù)工程，嚴(yán)格遵循“先錨后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，土方開挖應(yīng)采取分層分段開挖，填土區(qū)域分層層高不大于1.0m，其余區(qū)域分層層高不大于1.5m，嚴(yán)禁一次開挖到底。

石砌擋墻區(qū)域土方開挖：開挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，不得改緩或改陡坡率，開挖出的土方應(yīng)嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)堆放，不得堆放在坡頂，以免地面堆載超荷引起邊坡失穩(wěn)；土方開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行擋墻砌筑施工。

錨桿錨索施工工藝流程圖見圖2。

圖2 錨桿錨索施工工藝流程圖

錨索成孔孔徑150mm,錨孔鉆進(jìn)根據(jù)不同地質(zhì)情況采用履帶式潛孔鉆機(jī)，本次工程所采用的技術(shù)以無水干鉆為主，少量冷卻循環(huán)水鉆為輔。在鉆進(jìn)時(shí)要控制好速度和角度，保證鉆進(jìn)速度不快不慢，鉆進(jìn)角度不偏不倚。實(shí)際操作過程中的鉆孔孔徑、孔深不能小于設(shè)計(jì)值且要超鉆50cm，現(xiàn)場(chǎng)記錄人員要做好現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的鉆壓、鉆速和環(huán)境的具體情況記錄工作。

支護(hù)樁土方開挖,保護(hù)圍護(hù)樁樁身：圍護(hù)樁施工完成后，下層土方開挖，開挖過程中要保護(hù)圍護(hù)樁樁身[2]。土方開挖應(yīng)在支護(hù)樁、冠梁、錨索的強(qiáng)度分別達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%、80%、80%后方可開挖下一層土方。在開挖之前，測(cè)量人員對(duì)場(chǎng)內(nèi)所有工程樁進(jìn)行定位并做好標(biāo)記，用經(jīng)緯儀進(jìn)行定位放線，用白灰撒出開挖邊線；有樁部位，為確保圍護(hù)樁的安全，土方采用分層開挖，挖掘機(jī)距離樁體20cm，改用小型挖出和人工相配合施工[3]；土方開挖時(shí)，出土坡道的設(shè)置應(yīng)盡量使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻,支護(hù)結(jié)構(gòu)上面行走挖土機(jī)械時(shí)，結(jié)構(gòu)頂面覆土不小于1m，且應(yīng)鋪設(shè)鋼板。

5 鉆孔施工難點(diǎn)處理措施

本邊坡錨索長(zhǎng)度為16～32.5m，長(zhǎng)錨索的主要錨固段地層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層（部份錨索還需穿過舊毛石擋土墻），鉆孔過程容易出現(xiàn)黏土附壁，孔徑變小，強(qiáng)風(fēng)化層富水塌孔、卡鉆，毛石層易漏氣及卡鉆，錨索不易安裝到位等問題。

根據(jù)此狀況，采用KY100 履帶式露天潛孔鉆車鉆孔，鉆孔的孔位、孔深、傾斜度嚴(yán)格控制。鉆孔過程采用干鉆的同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，孔到位后應(yīng)及時(shí)采用高壓風(fēng)清空，孔內(nèi)不允許有積水、石（土）粉和石（土）渣等。鉆孔結(jié)束后，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收后，及時(shí)進(jìn)行下索、注漿等工序。

鉆孔過程中，若因巖（土）軟弱破碎而導(dǎo)致坍孔時(shí)，可進(jìn)行灌漿固結(jié)，采取套管全程跟進(jìn)方式鉆孔，直至不坍孔段為止。以下是常遇問題的處理方法。

5.1 鉆孔過程滲水判斷及處理

要判斷鉆孔過程中有無滲水，只需要在鉆孔過程中或鉆孔結(jié)束后進(jìn)行吹孔測(cè)試，若吹出的都是小石?；蚧疑包S色的團(tuán)粒而非粉塵，則說明鉆孔過程中出現(xiàn)了滲水情況。但在這種情況下發(fā)生的滲水不算太嚴(yán)重，且?guī)r粉大多附于側(cè)壁。若在吹空過程中吹出了泥漿或碎石，則說明鉆孔過程中的滲水較為嚴(yán)重，在這種情況下泥漿不會(huì)完全糊住孔壁。若在吹孔過程中，滲水淹沒了沖擊器，導(dǎo)致沖擊器停止工作，說明滲水已經(jīng)達(dá)到非常嚴(yán)重的地步。對(duì)于不太嚴(yán)重的滲水，在孔深已經(jīng)足夠的情況下，先注入清水，再用高壓風(fēng)吹凈清水即可；在孔深不夠的情況下，需要不斷循環(huán)往復(fù)洗孔、鉆進(jìn)，直至孔深足夠且無滲水為止。對(duì)于較為嚴(yán)重的滲水，只要沖擊器還能繼續(xù)工作，則可繼續(xù)鉆進(jìn)。對(duì)于滲水量十分嚴(yán)重的滲水，在沖擊器停止工作之后，要及時(shí)拔出鉆具進(jìn)行壓力注漿。

5.2 塌孔、卡鉆的處理

若在鉆孔過程中進(jìn)行吹孔時(shí)出現(xiàn)一些黃色巖粉且夾雜著一些石塊，說明可能在孔鉆穿過強(qiáng)風(fēng)化巖石或巖體破碎帶時(shí)發(fā)生了塌孔。此時(shí)無論鉆孔施工進(jìn)行到何種程度、進(jìn)行到哪一步，都應(yīng)當(dāng)立即停止鉆孔，拔出鉆具并進(jìn)行注漿處理。

5.3 遇孤石及毛石擋墻處理

施工過程中如遇孤石，通常采用偏心+變徑跟管鉆進(jìn)，這種鉆進(jìn)方式的工作原理為：通過鉆孔過程中偏離離心力的方式，增強(qiáng)鉆進(jìn)的離心力和摩擦力，從而使轉(zhuǎn)輪鉆孔波及的范圍增大，從而達(dá)到擴(kuò)大孔徑的目的。在偏心鉆進(jìn)過程中，采用變徑跟管將偏心的鉆頭進(jìn)行反轉(zhuǎn)回正，收攏提出套管，并使套管留在孔內(nèi)成為護(hù)壁?？諌簷C(jī)應(yīng)保證風(fēng)量和風(fēng)壓滿足施工要求。造孔過程中套管及時(shí)護(hù)壁，避免周圍松散體和風(fēng)化塊石因鉆孔擾動(dòng)而崩塌卡鉆。

6 結(jié)束語

該支護(hù)工程完工已有八年，邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯變形，目前穩(wěn)定性良好。本次灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索的成功應(yīng)用，可為同類工程提供參考。