張衛(wèi)民，毛宜賓

(1.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 321000;2.廣州鐵路集團(tuán)公司，廣東 廣州 510600)

對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生滑坡的工程進(jìn)行臨時(shí)加固處理或工程搶險(xiǎn)是工程得以正常進(jìn)展的前提，在制定合適的加固方案基礎(chǔ)上，采取的加固結(jié)構(gòu)必須滿足安全可靠、可快速施工、適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)較低等特點(diǎn)。本文以工程實(shí)例介紹一種綜合加固方法:微型鋼管群樁和預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)成的復(fù)合邊坡支護(hù)。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

某高速公路大橋位于云貴高原東部斜坡地帶，受侵蝕、剝蝕影響，地形條件復(fù)雜，地表植被茂密，屬中等切割的侵蝕、剝蝕中低山地貌。橋位跨越山間溝谷，所跨地段地形高程介于365～478 m，相對(duì)最大高差110 m。其中7#橋墩至9#橋墩之間的邊坡山體橫坡坡度較陡，基巖風(fēng)化帶較厚，巖層產(chǎn)狀為順層。在施工8#橋墩挖孔樁過程中，由于連日強(qiáng)降雨，邊坡產(chǎn)生滑坡跡象，正在施工的8#墩4根挖孔樁護(hù)壁以下6.5 m左右出現(xiàn)不同程度的縱橫向位移。為保證正常開挖，必須對(duì)滑坡進(jìn)行治理。

1.2 工程地質(zhì)條件

橋墩所處斜坡附近有一小溪流經(jīng)，流量約5 L/s，常年徑流。場(chǎng)區(qū)地下水主要以大氣降水補(bǔ)給，降雨經(jīng)地表滲入風(fēng)化帶基巖裂隙從高向低徑流，在低洼處的溝谷部位排泄。場(chǎng)地巖土構(gòu)成自上而下分述如下。

1.2.1 覆蓋層

1)亞黏土(1-1層):黃色、褐色，呈軟～可塑狀，該層厚0～7.6 m，各墩位均有分布。

2)碎、塊石土(1-2層):主要為變形殘余砂巖，粒徑20～80 mm，含量60%以上，少量亞黏土，稍密、稍濕，厚0～11 m，零星分布。

3)卵石土(1-3層):灰黃色，主要為變余石英砂巖，粒徑40～80 mm，含量75%以上，其余為砂土，厚0～5 m，分布于溝谷內(nèi)，為沖積物。

1.2.2 基巖

1)全風(fēng)化層(2層):褐黃、紫紅色，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖土極破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，已泥化，巖質(zhì)極軟，鉆進(jìn)快，厚1～26 m。

2)強(qiáng)風(fēng)化層(3-1層):灰黃、褐黃及黃綠色，薄 ～中厚層狀，構(gòu)造節(jié)理、風(fēng)化裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，厚2～27 m。鉆進(jìn)極不穩(wěn)定，易卡鉆、掉塊。

3)強(qiáng)風(fēng)化層(3-2層):灰黃、黃綠色，節(jié)理及風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖質(zhì)軟。

4)微風(fēng)化層(4層):灰綠色，水口岸坡上(除橋臺(tái))及溝谷內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎。

2 加固施工方案

2.1 微型鋼管樁及局部清方

由于已有滑坡跡象，多處出現(xiàn)裂縫，且處于發(fā)展中，原開挖中的樁孔產(chǎn)生傾斜變形，若繼續(xù)施工存在較大的安全隱患。因此，在8#墩靠山下一側(cè)3 m處布置微型鋼管群樁，樁縱橫向中心距離1 000 mm，呈梅花形布置。單樁鉆 φ150 mm的孔，孔內(nèi)放置壁厚6 mm鋼管，在鋼管內(nèi)放置10號(hào)工字鋼，然后進(jìn)行注漿加固，樁長25～30 m，共68根(分4排)(圖1)。要求注漿鋼管嵌入強(qiáng)風(fēng)化基巖8 m以上，這樣鋼管樁可以穿透滑動(dòng)面，并有效錨固在下部穩(wěn)定基巖上，起到穩(wěn)定滑坡體的作用。注漿材料為52.5號(hào)普通硅酸鹽水泥純水泥漿，水灰比為1∶1，注漿壓力1.5～2.0 MPa。注漿完成后在靠8#墩位處進(jìn)行清方，高度為4 m，形成平臺(tái)，一方面可減少下滑荷載，另一方面便于8#橋墩的施工。

圖1 鋼管樁布置(單位:mm)

2.2 混凝土板預(yù)應(yīng)力錨索加固

鋼管注漿完成后，在坡面上設(shè)置混凝土板預(yù)應(yīng)力錨索，對(duì)邊坡進(jìn)行加固。在清方后4 m高的邊坡上，錨索板和錨索緊密連接在一起(圖2)，共計(jì)24根錨索，索長25～30 m，傾角20°，錨固段長9 m。錨索采用無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，由7φs15.2 mm組成，Rby=1 860 MPa，Ey=1.95×105MPa。每束錨索由8束無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線組成，鉆孔孔徑 φ130 mm，錨索孔內(nèi)自孔底一次性壓滿水泥砂漿，漿體強(qiáng)度≥35 MPa。注漿壓力≥0.6 MPa，注漿必須飽滿密實(shí)，第一次注漿完畢，水泥砂漿凝固收縮后，孔口應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿，注漿完畢后進(jìn)行錨索張拉。

圖2 加固方案橫斷面

3 施工工藝

3.1 微型鋼管樁施工工藝流程

場(chǎng)地清理→測(cè)量放線→設(shè)備、材料進(jìn)場(chǎng)→鉆孔→鋼管樁安裝→注漿體配置→壓力注漿→成樁→養(yǎng)護(hù)。

1)清理場(chǎng)地:在鋼管樁施工前進(jìn)行場(chǎng)地清理，以保證測(cè)量放線準(zhǔn)確和鉆機(jī)就位鉆孔。

2)測(cè)量放線:場(chǎng)地平整后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁位放線，樁位誤差＜50 mm。

3)鉆孔:鋼管樁鉆孔采用就地鉆探，鉆孔連續(xù)進(jìn)行。

4)安裝鋼管:鋼管外徑為150 mm，壁厚6 mm，長度25～30 m，鋼管前端加工錐形，尾部焊接 φ8鋼筋加勁箍，管壁四周鉆φ8漏漿孔，間距為20 cm，呈菱形布置。成孔后安裝鋼管，管內(nèi)放置10號(hào)工字鋼(圖3)。

圖3 微型鋼管樁大樣(單位:mm)

5)高壓灌注水泥漿:利用高壓(1 MPa)清水循環(huán)沖刷注漿管內(nèi)的泥漿等雜物，直至管內(nèi)回水變清。然后將注漿管與鋼管相接好后，開始灌注1∶1純水泥漿，注漿壓力1.5～2.0 MPa。

3.2 錨索施工工藝流程

開挖工作面→修整邊坡→定孔位→鉆孔→清孔→安裝鋼絞線→注漿→綁扎鋼筋網(wǎng)片→噴射100 mm厚混凝土板→錨索張拉→錨固封錨。

3.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.3.1 微型鋼管樁［1-3］

1)成孔質(zhì)量:成孔質(zhì)量主要是指孔徑、孔深、樁孔傾斜度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，如質(zhì)量控制不好，可能發(fā)生塌孔、縮徑、樁端持力層與設(shè)計(jì)不符或發(fā)生樁孔偏移等問題。

2)孔位、樁孔傾斜度的控制:場(chǎng)地平整后，根據(jù)施工圖采用經(jīng)緯儀和水平儀進(jìn)行鉆孔定位并編號(hào)，用鋼管安裝支架固定，嚴(yán)格控制孔位與設(shè)計(jì)偏差在25 mm以內(nèi)?？孜淮_定后，按設(shè)計(jì)樁的傾斜度，調(diào)整鉆架角度，在孔口設(shè)置定位鋼管，以保證鉆孔角度符合微型樁傾角要求，同時(shí)鉆進(jìn)過程中應(yīng)對(duì)導(dǎo)桿角度進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)格控制傾角偏差在1%以內(nèi)。

3)鉆孔孔徑控制:微型樁是先成孔再在孔內(nèi)成樁，成孔孔徑的大小直接關(guān)系到成樁的直徑。為避免施鉆過程引起的動(dòng)應(yīng)力影響相鄰孔壁的穩(wěn)定，施工時(shí)應(yīng)跳孔分批鉆孔。鉆孔過程中針對(duì)不同地層的穩(wěn)定情況，主要采用了干鉆、套管鉆進(jìn)、調(diào)整鉆進(jìn)速度、復(fù)核鉆頭直徑等鉆進(jìn)工藝來保證成孔孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。

4)樁長控制:微型群樁作為一個(gè)復(fù)合受力結(jié)構(gòu)，需要承受拉、壓、剪等應(yīng)力，樁長穿過滑動(dòng)面深入下部穩(wěn)定地層，如樁長不足將達(dá)不到預(yù)期的效果。為控制鉆進(jìn)深度，鉆架就位后及時(shí)復(fù)核鉆具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的余長來校驗(yàn)成孔達(dá)到的深度。如孔壁穩(wěn)定情況較差，提鉆過程中碰撞了孔壁，將發(fā)生塌孔現(xiàn)象，并在孔底形成沉渣;為此，在下鋼管前應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行清孔，以保證樁長。

5)成樁質(zhì)量保證:為確保成樁質(zhì)量，除嚴(yán)格檢查進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量外，應(yīng)控制孔內(nèi)注漿的工藝。微型鋼管樁注漿采用孔底返漿法，每孔的注漿過程應(yīng)連續(xù)一次完成。將注漿管連同鋼管下放至孔底，在孔底進(jìn)行注漿排水灌注，一般注漿壓力≥0.6～0.8 MPa，并應(yīng)控制漿液的水灰比，以保證注漿飽滿密實(shí)。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，要控制好灌注工藝及操作，有序的拔管和連續(xù)注漿是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，灌漿速度應(yīng)適宜。

3.3.2 預(yù)應(yīng)力錨索［4-5］

1)錨索自由端每束錨索設(shè)計(jì)施加張拉力為1 000 kN，先取150 kN的荷載進(jìn)行預(yù)張拉，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直后，再進(jìn)行整束張拉。錨索張拉為兩次四級(jí)張拉:第一級(jí)拉力為250 kN，持荷時(shí)間為5 min;第二級(jí)拉力為500 kN，持荷時(shí)間為5 min;第三級(jí)拉力為750 kN，持荷時(shí)間為5 min;第四級(jí)拉力為1 000 kN，持荷時(shí)間為5 min。在施加預(yù)應(yīng)力完畢后，切除外露的多余鋼絞線并鎖定。錨索最后鎖定施加預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)錨固力的110%，穩(wěn)定時(shí)間不少于5 min。加荷及卸載速率要緩慢平穩(wěn)，加荷速率每分鐘不宜超過設(shè)計(jì)錨固力的10%，卸載每分鐘不宜超過20%。

2)錨索張拉時(shí)，錨具底座頂面與鉆孔軸線應(yīng)垂直，確保錨索張拉時(shí)千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上。預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后，錨頭部分應(yīng)涂防腐劑，再用C30混凝土封閉。鋼筋鎖定后，須用機(jī)械切割露頭錨筋，并應(yīng)預(yù)留5～10 cm外露錨筋，以防拽滑。

3)預(yù)應(yīng)力筋鎖定48 h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨索拉力設(shè)計(jì)值的10%，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

4 結(jié)語

本工程采用微型鋼管群樁及預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)邊坡進(jìn)行復(fù)合治理后，8#橋墩挖孔樁重新開挖，孔壁穩(wěn)定，縱橫向位移得以控制，邊坡安全穩(wěn)定，說明加固達(dá)到預(yù)期效果。

實(shí)踐證明微型鋼管群樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索對(duì)處理已有滑坡進(jìn)行工程搶險(xiǎn)是有效的，具有適應(yīng)性強(qiáng)、見效快、用時(shí)少、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，微型鋼管樁材料不具備防腐性能，只能用于臨時(shí)邊坡的加固，不能應(yīng)用于永久性邊坡的治理。

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