液壓劈裂機(jī)破除人工挖孔樁內(nèi)高強(qiáng)度巖石的應(yīng)用探究

張鵬，王振宇，楊潤(rùn)宇

（江蘇省巖土工程公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

人工挖孔樁是指采用人工挖掘方法成孔，然后安放鋼筋籠，澆注混凝土而成的樁型。人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機(jī)械設(shè)備，因而在樁基工程中得到廣泛應(yīng)用。但挖孔樁孔內(nèi)作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較高，特別在遭遇高強(qiáng)度巖石地層時(shí)，常規(guī)方法往往難以繼續(xù)掘進(jìn)[1]。

B 山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理在人工挖孔樁施工過程中，遭遇高強(qiáng)度巖石地層，繼續(xù)采用人工結(jié)合風(fēng)鎬方式開挖，難以破除巖石。若采用爆破施工，不僅因?qū)徟掷m(xù)復(fù)雜導(dǎo)致工期延誤，還需在安全保障措施方面投入大量資金[2]。此外，爆破施工對(duì)周邊環(huán)境要求極高。施工單位經(jīng)過調(diào)研論證并征詢相關(guān)單位意見，根據(jù)工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境并研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)工藝，最終確定采用液壓劈裂機(jī)對(duì)孔內(nèi)高強(qiáng)度巖石進(jìn)行破除[3-4]。此技術(shù)不僅操作簡(jiǎn)單、輕便靈活，而且確保了施工進(jìn)度，快速地消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患，獲得了良好的效益。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目地理位置、規(guī)模

B 滑坡區(qū)位于南京市江寧區(qū)湯山一號(hào)溫泉度假區(qū)北側(cè)山體，東距湯泉東路約450 m，西距湯泉西路約450 m，南距美泉路約500 m，交通便利。

B 滑坡體傾向西北，為填土導(dǎo)致的滑坡，對(duì)坡頂?shù)缆芳捌碌捉ㄖ褬?gòu)成威脅?；麦w坡頂?shù)缆窐?biāo)高90.3～91.7 m，坡腳剪出口標(biāo)高約69.0 m，山體坡度17～23 °不等，局部坡段較陡，滑坡體高差約20～22 m，坡面植被發(fā)育，部分樹木已呈倒伏狀。

1.2 工程地質(zhì)狀況

B 滑坡區(qū)巖體埋藏在殘積層之下，巖性為灰?guī)r。經(jīng)勘查、原位測(cè)試、結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)和引用資料綜合分析，在鉆孔深度控制范圍內(nèi)依據(jù)其工程性質(zhì)自上而下分為：

（1）素填土：雜色,軟塑,粉質(zhì)粘土局部夾雜少量石塊、碎石。

（2）殘積土：褐黃色，可塑，局部混有少量風(fēng)化巖塊，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，該層主要分布于邊坡頂部。

（3）-2 巖石：灰白色，堅(jiān)硬，巖芯呈柱狀，局部可見溶蝕現(xiàn)象,局部邊坡上部表層巖體裂隙發(fā)育，呈碎塊狀，巖石呈塊狀構(gòu)造，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，巖芯采取率在90%～95%，屬堅(jiān)硬巖。

治理區(qū)各土層層厚、層底標(biāo)高、層底埋深統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 治理區(qū)地層層底標(biāo)高、層底埋深統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)地基土巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及原位測(cè)試資料進(jìn)行分層統(tǒng)計(jì)、分析，各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)值見表2。

表2 巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.3 滑坡巖土結(jié)構(gòu)特征

1.3.1 滑體

滑坡體巖土層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，滑坡的滑體主要為①層素填土和②層殘積土。整個(gè)滑體平均厚約2.5 m，滑動(dòng)面位于②層殘積土底面與基巖交界處，總體呈折線型滑動(dòng)。

1.3.2 滑帶

治理區(qū)①層素填土厚度普遍較厚，滑坡體坡頂素填土厚約3.5 m，坡體中部素填土厚約2～3 m?；瑤е饕挥谒靥钔良皻埛e土內(nèi)。①層素填土垂直節(jié)理發(fā)育，且內(nèi)含少量植物根莖，透水性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)不均勻，暴雨天氣水體沿土層下滲，穿透②層殘積土后至灰?guī)r層頂面形成滯留，軟化基巖層頂面處滑帶土，降低滑帶土的強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)而在與②層粉質(zhì)粘土層接觸面處形成軟弱滑動(dòng)面。

1.3.3 滑床巖土特征

該滑坡滑床在整個(gè)滑坡體中部主要為巖石，在滑坡后緣處為素填土和殘積土，局部滑坡前緣也為殘積土。

1.4 主要治理措施

綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境等諸方面因素，本著“安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工”的原則，對(duì)B滑坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合治理，該滑坡為推移式滑坡，因此治理措施首先對(duì)下部坡體進(jìn)行阻滑或分級(jí)抗滑，針對(duì)邊坡情況，具體治理措施為：

（1）在滑坡體下部較平緩地段，分別在80 m 平臺(tái)和坡腳處布置兩排抗滑樁。

（2）利用現(xiàn)有地形分級(jí)放坡，設(shè)置兩條寬4 m的邊坡平臺(tái)。

（3）對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生滑動(dòng)滑坡體，清除坡面松散巖土體及傾倒樹木，并進(jìn)行局部削坡處理。

（4）在滑坡后緣設(shè)置截水溝、坡腳設(shè)置排水溝，坡面及邊坡平臺(tái)種植喬灌木。

（5）滑坡體兩側(cè)及坡面設(shè)置跌水溝，與坡腳已有排水系統(tǒng)相連。

2 液壓劈裂機(jī)在破巖過程中的選取

2.1 施工工藝的選取

人工挖孔樁實(shí)際施工過程中，樁孔開挖深度至0～3.5 m 遇到巖石層，該深度與勘查報(bào)告中描述的巖石的深度相符，巖石單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到62.3 MPa，此時(shí)繼續(xù)采用人工結(jié)合風(fēng)鎬方式破除巖石非常困難，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多次調(diào)研并結(jié)合本工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境，最終確定采用液壓劈裂機(jī)對(duì)孔內(nèi)高強(qiáng)度巖石進(jìn)行破除，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度。

2.2 液壓劈裂機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

（1）適用性強(qiáng)。液壓劈裂機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，單人即可操作，采用的旋轉(zhuǎn)開關(guān)便于快速學(xué)習(xí)掌握，其組成結(jié)構(gòu)的動(dòng)力站和分裂槍兩部分重量較輕，便于施工過程中來回移動(dòng)。

（2）安全性高。液壓劈裂機(jī)沖擊力小，不像使用爆破設(shè)備、大型鑿巖設(shè)備或其他具有沖擊性的拆除設(shè)備產(chǎn)生的危險(xiǎn)性大，采用液壓劈裂機(jī)，安全保障措施簡(jiǎn)單。

（3）經(jīng)濟(jì)性好。液壓劈裂機(jī)的工作效率高，數(shù)秒內(nèi)即可分裂開一整塊高強(qiáng)度巖石，并可保持連續(xù)作業(yè)，此外，該設(shè)備購(gòu)置及保養(yǎng)成本低，也不需要像爆破作業(yè)投入高昂的安全措施費(fèi)用。

（4）環(huán)保性優(yōu)。采用液壓劈裂機(jī)在樁孔內(nèi)施工時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生過大的噪音、過多的粉塵，對(duì)工作區(qū)周圍環(huán)境影響小。特別適用于人口密度集中的辦公區(qū)或居民小區(qū)周邊。

（5）精確性良。相比其他破碎機(jī)械設(shè)備，液壓劈裂機(jī)的分裂槍可按照所需要的分裂方向及分裂尺寸做到精準(zhǔn)定位，分裂巖石的精確度高。

（6）靈活性佳。液壓劈裂機(jī)體積小巧、輕便靈活，工作效率高，在狹小的作業(yè)區(qū)域內(nèi)也可以便捷的進(jìn)行破碎作業(yè)。

3 液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用方法

3.1 液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)

液壓劈裂機(jī)由機(jī)架（小車）、液壓動(dòng)力站和分裂槍三大部分組成。

3.2 液壓劈裂機(jī)使用方法

（1）用風(fēng)鎬或鑿巖機(jī)等設(shè)備先在需要破除的巖石上設(shè)置分裂點(diǎn)并打鉆引孔。

（2）在分裂槍的劈塊與楔器的接觸面上均勻涂抹潤(rùn)滑脂，減小分裂槍的工作阻力。

（3）開啟液壓動(dòng)力站，將劈裂機(jī)的楔塊組(一個(gè)中間楔塊和兩個(gè)反向楔塊)插入事先打鉆的引孔中。

（4）使用擴(kuò)大墊片再次對(duì)被分裂體進(jìn)行分裂即可加寬裂縫，將巖石破碎成更小塊狀，便于從孔內(nèi)運(yùn)出。

4 液壓劈裂機(jī)的應(yīng)用效果

在人工挖孔抗滑樁施工中，遇抗壓強(qiáng)度大于60 MPa 的高強(qiáng)度巖石地層，采用液壓劈裂機(jī)破巖的工作效率超過1 m3/h，而人工結(jié)合風(fēng)鎬破巖的工效不足0.3 m3/h。液壓劈裂機(jī)破巖的工作效率是人工結(jié)合風(fēng)鎬破巖的3 倍多，該技術(shù)的使用大大加快了施工進(jìn)度，有效地消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患。

5 結(jié)語

采用液壓劈裂機(jī)破除樁孔內(nèi)高強(qiáng)度巖石，適用性強(qiáng)、操作靈活，此外，還具有安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了工程造價(jià)，避免了次生災(zāi)害的發(fā)生，確保了挖孔作業(yè)的安全，對(duì)破除人工挖孔樁內(nèi)的高強(qiáng)度巖石具有指導(dǎo)意義。