劉永明， 楊 帆，郭 霞， 李建波， 羅 凱， 王 旭

(1. 成都天府新區(qū)建設(shè)投資有限公司，四川成都 610000；2. 四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川成都 610072；3.成都市城市地下綜合管廊監(jiān)管服務(wù)中心，四川成都 61000)

抗滑樁具有抗滑能力強(qiáng)、支護(hù)效果好、對滑坡穩(wěn)定性擾動小、樁位靈活等優(yōu)點(diǎn)，是山區(qū)滑坡治理中最常用的措施[1-4]?？够瑯稑渡斫孛嫘问接袌A形和矩形兩種。鄭百錄等[5]研究了矩形和圓形兩種抗滑樁型在高速公路填方路基中的受力特征，結(jié)果表明：矩形截面抗滑樁提供摩擦拱和支撐拱作用，而圓形截面抗滑提供聯(lián)合拱作用。李賢等[6]通過對比兩種抗滑樁型的受力特征，認(rèn)為就抗滑效果來說矩形截面樁比圓形截面樁更好。目前抗滑樁成孔方式主要有人工挖孔和旋挖成孔。人工挖孔適用于地質(zhì)條件較好的黏土和粉質(zhì)黏土，或含少量砂礫石的黏土。圓形截面樁和矩形截面抗滑樁均適用，但安全風(fēng)險大和效率低[7]。旋挖成孔適用于包括巖石層的各類地層，適用于圓形截面樁，若用于矩形截面抗滑樁，則需配合人工或機(jī)械擴(kuò)孔，功效相對較低[8]。

1 矩形抗滑樁成孔工藝及問題

目前公開文獻(xiàn)中對于旋挖鉆開挖矩形抗滑樁主要有兩種工藝。

1.1 工藝一

秦亮等[9-10]在黃土地層中先用小口徑鉆頭周邊取土，然后大口徑鉆頭中間取土，最后用矩形修邊器修邊。這種工藝存在的問題有：

(1)鉆頭重疊區(qū)域鉆進(jìn)時會不可避免地出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆進(jìn)垂直度難以把控，抗滑樁中心偏位。

(2)矩形修邊器修邊適用于土質(zhì)地層，對于含塊石地層容易出現(xiàn)超挖甚至坍孔現(xiàn)象，并且對于基巖地層修邊難度非常大，基本切不動。

(3)由于開挖過程中沒有進(jìn)行支護(hù)，對于地層自穩(wěn)性要求較高。

1.2 工藝二

用大口徑鉆頭重疊開挖出大致的抗滑樁孔，再用人工修孔，再將超挖部分用混凝土回填，但這種工藝存在的問題有：

(1)鉆頭重疊區(qū)域鉆進(jìn)時會不可避免地出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象。

(2)超挖量會比較多，后期填補(bǔ)混凝土方量較多，造成較大浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)。

因此，針對本工程基巖層矩形抗滑樁快速施工技術(shù)展開了研究和改進(jìn)，在本工程項(xiàng)目中首次嘗試運(yùn)用旋挖鉆引孔輔助人工開挖的工藝，同時對比了該新工藝和傳統(tǒng)人工開挖矩形抗滑樁的施工成本和施工功效。

2 工程概況

龍泉山脈某公路由于暴雨誘發(fā)牽引式滑坡，導(dǎo)致1km道路暫時中斷，該滑坡的處置方案為：樁板墻+局部削方減載+截、排水溝等處置方式。其中樁板墻中的抗滑樁樁徑為2.0 m×2.5 m，樁芯距5 m，共49根，樁長26 m，抗滑樁樁共計(jì)1 274 m。樁身所處地質(zhì)自上而下為12 m坡殘積覆蓋碎石土層，14 m中風(fēng)化泥巖基巖層。受新冠肺炎疫情影響，項(xiàng)目開工時間及進(jìn)展較原計(jì)劃滯后，原計(jì)劃使用傳統(tǒng)人工挖孔工藝將無法在汛期前完成對滑坡支擋和治理的任務(wù)，有可能會因?yàn)橛晁砍渥阋l(fā)第二次滑坡。為了縮短工期，最終討論決定試用旋挖鉆引孔輔助人工開挖的新工藝。

圖1 龍泉山脈某公路滑坡現(xiàn)場

3 施工方案

3.1 工藝流程

旋挖鉆引孔輔助人工開挖新工藝的流程為：測量放樣—孔口處理—鉆機(jī)定位—旋挖機(jī)成圓孔—土方回填圓孔—人工開挖矩形孔—護(hù)壁模板制作安裝—鋼筋籠吊裝、固定—導(dǎo)管法澆筑混凝土—成樁養(yǎng)護(hù)。

測量放樣、孔口平整、鉆機(jī)定位和護(hù)壁安裝、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑和常規(guī)工序一樣，本文不再贅述，僅對開挖步驟詳細(xì)說明。

3.2 施工步驟及操作要點(diǎn)

3.2.1 旋挖鉆成圓孔

根據(jù)勘察及設(shè)計(jì)報告，該滑坡為基巖滑坡，因此在樁孔開挖時主要巖層為：表面殘坡積覆蓋碎石土層12 m、中風(fēng)化泥巖基巖層14 m。根據(jù)地質(zhì)資料，進(jìn)場一臺SR360R型旋挖鉆機(jī)配合鉆孔，同時SR360R型旋挖鉆鉆機(jī)配置φ200 cm的小鉆頭。

首先以抗滑樁中心點(diǎn)鉆進(jìn)直徑為2 m的圓形引孔，引孔一次性打到設(shè)計(jì)樁底高程，開始旋挖時要求必須慢，直到鉆頭全部進(jìn)入巖土后才能加快。

3.2.2 土方回填圓孔

因?yàn)楸镜貙觿偘l(fā)生過滑坡，地層可能還不穩(wěn)定，發(fā)生二次滑移可能性較大，為了防止坍孔，把已開挖的松散碎石土回填至孔內(nèi)，不壓實(shí)。

3.2.3 人工開挖矩形孔

矩形抗滑樁內(nèi)圓形孔剩余的部分采用人工開挖，粉質(zhì)黏土、碎石土采用鐵鍬配合風(fēng)鎬開挖。風(fēng)化程度高、破碎樁巖石采用風(fēng)鎬開挖，如圖2所示。完整性好的滑體基巖和滑床采用水磨鉆方式開挖。采用自上而下分段開挖，分段長度為1.0～1.4 m。每開挖一段用混凝土護(hù)壁，待強(qiáng)度滿足要求后繼續(xù)開挖下一段。本新工藝和傳統(tǒng)人工開挖矩形抗滑樁最大的不同就是對于14 m中風(fēng)化泥巖基巖層的開挖方式，傳統(tǒng)人工開挖工藝是利用水磨鉆開挖基巖，而本新工藝是事先利用旋挖鉆將基巖層破碎成塊碎石，再利用人工開挖塊碎石，因此本新工藝的工效相比傳統(tǒng)人工開挖工藝提升點(diǎn)主要是對14 m基巖層的開挖效率的提升。

圖2 人工開挖矩形截面抗滑樁示意

4 經(jīng)濟(jì)效益對比分析及適用性

4.1 人工機(jī)械成本

以26 m樁長為例，本工法人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)僅為傳統(tǒng)人工挖孔樁的70 %左右(表1、表2)，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

表1 人工挖孔樁樁工法人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)

表2 旋挖鉆引孔輔助人工開挖法人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)

4.2 施工作業(yè)工效

以26 m樁長為例，從鉆孔至混凝土澆筑完成，傳統(tǒng)的人工挖孔成樁工法耗時77 d，本工法從準(zhǔn)備到完工僅需38.5 d，單樁成樁速度較傳統(tǒng)方法快2倍以上，管理費(fèi)節(jié)約11 000元。

以49根抗滑樁為整體，按照原計(jì)傳統(tǒng)人工開挖工藝，全部施工完成需要90 d左右。

采用旋挖鉆引孔輔助人工開挖工藝，全部實(shí)際施工完成花了60 d。

4.3 方法的適用性

本項(xiàng)目地層主要為上層的殘積覆蓋碎石土層及下層的中風(fēng)化泥巖基巖層，地下水涌水量不大，且施工場地較為寬敞。此類施工方法取決于旋挖機(jī)對地層的堅(jiān)硬程度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的適用性，以及場地的大小。

5 結(jié)論

本文依托龍泉山脈某公路滑坡治理工程，對基巖層矩形抗滑樁快速成樁技術(shù)進(jìn)行了研究和改進(jìn)，旋挖鉆引孔輔助人工開挖的新工藝能較好地運(yùn)用于巖層矩形抗滑樁快速成樁中，研究結(jié)果表明：

(1)該新工藝較傳統(tǒng)人工成孔進(jìn)度提高效率約30 %。

(2)并且旋挖機(jī)成孔時相當(dāng)于地質(zhì)超前預(yù)報，能夠確保施工安全。

(3)該新工藝適用性取決于地層的堅(jiān)硬程度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及場地的大小。