□孫志江 吳宏軍

南水北調(diào)巖質(zhì)渠道破碎帶與滑坡區(qū)抗滑樁施工問題的處理

□孫志江 吳宏軍

南水北調(diào)中線一期工程總干渠河北省臨城縣段設(shè)計單元工程巖質(zhì)渠段滑坡處理采用了抗滑樁方案，共布設(shè)抗滑樁151根。2014年3月下旬，抗滑樁施工才全面展開，而按照統(tǒng)一部署本渠段應(yīng)于2014年6月上旬進行通水試驗，只有及時解決了復(fù)雜條件下抗滑樁施工技術(shù)難題，才能保證總干渠順利通水。

1.工程概況

抗滑樁加固處理渠段作為南水北調(diào)中線一期工程總干渠重要組成部分，屬深挖方渠段，長約500m，開挖揭露地質(zhì)條件復(fù)雜，位于P2sh砂巖或泥巖內(nèi)發(fā)育了三處斷層破碎帶，受斷層破碎帶、邊坡長時間裸露及降水影響，左岸邊坡多次發(fā)生滑坡，為保證總干渠邊坡穩(wěn)定，采取了抗滑樁加固處理，抗滑樁間距4.5m，樁徑1.8m，樁長22～25m。

因此渠段過水?dāng)嗝婊炷烈岩r砌完成，采用泥漿護壁風(fēng)險高，采用旋挖干鉆大面積施工大直徑抗滑樁沒有成型的施工方法可以借鑒，抗滑樁施工環(huán)境和地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大。

2.抗滑樁施工中存在問題及原因分析

受斷層破碎帶與滑坡體影響的復(fù)雜地質(zhì)條件下，抗滑樁施工可借鑒經(jīng)驗極少，且本段泥巖極易風(fēng)化崩解破碎，施工中出現(xiàn)了以下問題。

一是F3斷層破碎帶范圍抗滑樁鉆孔過程中常發(fā)生塌孔現(xiàn)象，成孔困難。二是孔壁易局部垮方成大肚形，易誘發(fā)埋鉆事故，尤其可能導(dǎo)致鉆機掉入坍陷坑出現(xiàn)重大安全事故。三是孔壁局部垮方的鉆孔孔徑變化較大，大范圍塌孔導(dǎo)致灌注樁超灌量過大。四是相近樁孔巖性變化較大，風(fēng)化程度不均，地下水對樁孔孔壁穩(wěn)定影響較大，斷層破碎帶范圍地下水豐富鉆孔鉆進約10m、潮濕鉆孔鉆進約17m均發(fā)生了大范圍塌孔。

出現(xiàn)上述問題主要原因是斷層破碎帶與滑坡體的相互作用，巖體裂隙發(fā)育，地下水較活躍，加之本段泥砂巖極易風(fēng)化崩解破碎，節(jié)理發(fā)育巖石鉆孔過程中遇水、遇空氣，巖體風(fēng)化，強度降低孔壁坍塌；尤其孔壁揭露部分巖體極易失水崩解，易脫落，極易引起孔壁局部垮方，成孔困難。

3.問題處理思路和主要措施

3.1 處理思路

在保證總干渠通水要求前提下，確定處理范圍和相應(yīng)的處理措施。通過現(xiàn)場鉆孔情況與先導(dǎo)孔復(fù)堪成果，現(xiàn)場劃分為3個區(qū)域，較穩(wěn)定區(qū)不再增加措施，易塌孔區(qū)采取優(yōu)化施工方案措施，極易塌孔區(qū)不但優(yōu)化施工方案還需增加工程措施。此外，新增工程措施應(yīng)施工效率較高、投資較低、工程風(fēng)險較小。

3.2 主要處理措施

針對抗滑樁施工問題主要采取了如下措施：

一是優(yōu)化施工方案。施工方案進一步加強抗滑樁造孔控制，縮短了成孔待灌和灌注時間措施如下：抗滑樁造孔地下水大量出露時立即停鉆，將鉆頭放置孔底，停滯1～2h，釋放巖石裂隙承壓水，保護孔壁；鋼筋籠造孔完成前運至現(xiàn)場，鋼筋籠由一臺吊車分節(jié)吊裝孔口焊接調(diào)整為兩臺吊車整體吊裝，減少焊接時間近2h，鋼筋籠入孔后第一時間安裝導(dǎo)管，7臺罐車在導(dǎo)管安裝完成前待灌，確?；炷量焖龠B續(xù)澆筑。

二是采取工程措施。通過咨詢相關(guān)專家，經(jīng)認真分析擬定了4種工程處理方案，按工程風(fēng)險由低到高排列如下：方案1以優(yōu)質(zhì)泥漿護壁鉆進，全護筒跟進造孔，樁周高壓雙液帷幕壓漿；方案2采用樁周固結(jié)灌漿預(yù)加固，待巖體灌漿固結(jié)后再干鉆施工；方案3采用旋挖鉆進至斷層破碎帶以下3m～5m，以C15混凝土回填至塌孔位置以上不小于1m，待混凝土終凝后重新鉆孔；方案4采用旋挖鉆進至斷層破碎帶以下3～5m，以黏性土擠密回填至塌孔位置以上不小于2m，再重新鉆孔。考慮施工工期較短、無法修建泥漿池的實際情況，通過經(jīng)濟技術(shù)分析，選擇樁周固結(jié)壓漿預(yù)加固處理方案。

樁周固結(jié)壓漿是通過注漿管把水泥漿與水玻璃漿液均勻注入斷層破碎帶及滑坡松散中，通過滲透、擴散和擠密等方式置換破碎帶孔隙中的水分或裂隙中空氣，使原來松散的破碎巖石和裂隙膠結(jié)成整體，新形成強度高、完整性好的柱形“結(jié)石體”，可以起到穩(wěn)定樁基孔壁、減小塌孔的作用。

樁周固結(jié)壓漿采用自上而下分段注漿工藝效果好，但是為加快施工進度，現(xiàn)場調(diào)整為鉆孔—插入注漿管—投石—封口—注漿工藝。

根據(jù)漿液擴散、滲透的有效范圍且相互重疊的原則，使被加固的破碎帶在平面和深度范圍內(nèi)連成一個整體，取漿液擴散半徑600mm，在與樁心同心、半徑為1400mm的圓周上均勻布置8個注漿孔，孔徑按130～150mm。

注漿材料采用早強水泥漿和水玻璃，由稀到濃注漿低壓、低流速灌漿。注漿壓力控制0.3MPa，最大壓力不超過0.5MPa，一般注漿量0.3～0.5m3/m。

4.處理效果

經(jīng)過采取樁周固結(jié)壓漿預(yù)加固處理，鉆孔孔壁穩(wěn)定性提高，樁孔塌孔得到有效控制，成孔速度提高，同時部分樁孔采用方案3、方案4作為應(yīng)急方案施工也收到了較好效果，確保了總干渠順利竣工通水，可供在斷層破碎帶及滑坡體復(fù)雜地質(zhì)條件下抗滑樁施工參考。□

2014-04-25

孫志江，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，正高級工程師。

吳宏軍，男，滿族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，工程師。