复杂地质条件下的抗滑桩施工技术

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󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂西部探矿工程

WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERING

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seriesNo.86Jul.2003

文章编号:1004󰀁5716(2003)07󰀁59󰀁02中图分类号:U443󰀁15󰀂文献标识码:B

复杂地质条件下的抗滑桩施工技术

文金朝,陈如意

(中铁十一局集团有限公司经营二处,湖北襄樊441003)

摘󰀂要:介绍在滑坡体上地下裂隙水丰富,流砂、淤泥、块石土等复杂地质条件下,采用多种特殊施工方案,解决抗滑桩施工的难题。

关键词:复杂地质;抗滑桩;特殊方案

1󰀂

工程概况

四川金(沙湾)筠(连)地方铁路沐滩抗滑桩,位于南广河西岸的古滑坡体上,桩中心距河边10~22m,设计抗滑桩24根,桩长为26~35m,桩身截面为2.75m 1.75m及3.0m 2.0m两种。场地地层分上下两部分,上部为第四系残坡积物,粘砂土夹漂、块石,

含水中等,在上覆层与基岩接触带处,含较丰富风化裂隙水。其补给水源以大气降水、岸坡地表水为主,地下水沿堆积物孔隙运移,滑坡堆积层厚度11.5~18m;下部为三叠系中统雷口坡组灰岩、白云质灰岩夹泥岩,岩体较破碎。岩体上部破碎,岩溶管道发育,为该场地主要含水层,地下水沿溶蚀裂隙及岩溶管道运移,最终以泉的形式集中排泄于南广河中。2󰀂多种特殊施工方案的选定

一般块石土地层,用传统的人工开挖卷扬机提升,较大块石辅以小爆破的施工方案即可解决。

但是,遇到地下裂隙水丰富,流砂、淤泥等复杂地质条件时,传统的人工开挖卷扬机提升施工方案无法解决,该工程施工时采用了井内抽水、孔底注浆止水、孔外降水井降水、钢板沉井护壁等特殊施工方案,才解决了抗滑桩施工的难题。

2.1

井内抽水施工方案

地下水涌水量<20t/h时,采用在抗滑桩井内用潜水泵抽水的施工方案。

桩井开挖施工时,先在抗滑桩井底对称的两个角开挖两个集水坑,随抗滑桩开挖深度的增加,集水坑也要相应下挖,两个集水

坑交替抽水,交替下挖,确保开挖过程中井内抽水不间断。

桩身钢筋绑扎时,井底要保留一个集水坑不间断地抽水,确保钢筋施工的质量及安全。

桩身混凝土施工时,无法进行基坑抽水,采用3~4根导管同时灌注水下混凝土,顺利地完成了桩身混凝土的施工。2.2󰀂孔底注浆止水施工方案2.2.1󰀂适用条件

适用孔底注浆止水施工方案的有两种情况:

(1)地质条件为基岩,地下裂隙水丰富,涌水量为20~50t/h时,在桩井内用潜水泵无法解决排水问题;

(2)地质条件为流砂,涌水量为20~50t/h时,桩井临时支护困难,坍塌严重,在桩井内用潜水泵无法解决排水问题。2.2.2󰀂注浆施工

单元同时张拉,采用逐级加载225kN、375kN、525kN、675kN、825kN,锁定时按超张拉10%,前四级荷载停留时间5min,最后一级荷载停留10min。

(3)张拉注意事项:

!张拉前,将锚具孔、夹片、限位板及钢绞线清理干净,张拉时要保证千斤顶轴线和锚索轴线相一致。

∀严格按照单元锚杆的分组、对称、分级循环加载。#加载、卸载速率要平缓,加载速率控制在2MPa/min,卸载时速率控制在4MPa/min,张拉时要及时量测锚索的伸长值并作好记录。

∃张拉时如发现实际伸长值与理论伸长值相差较大时,要暂停张拉,待查明原因并采取相应措施后方可重新进行。

%张拉作业时,操作人员不得站在千斤顶的正后方。10󰀂锚头封锚

󰀂󰀂锚索张拉完成后,将锚具后的钢绞线保留10~12cm,其余部分用切割机给予切割,用钢碗将锚具予以罩住,内充满无粘结预应力筋专用油脂,然后用水泥砂浆进行防护处理,砂浆防护最薄处不得<10cm。

11󰀂单孔复合锚施工技术的展望

(1)认真分析地质情况、根据地质情况作出不同的施工布署、随时优化钻孔机械、将能有效的缩短锚索的施工工期。

(2)单孔复合锚具有荷载分散传递的独特工作性能及良好的耐久性,且施工工期短,在破碎围岩及土层中具有更广阔的应用。

参考文献:

[1]󰀂程良奎,刘启琛.岩土锚固技术的应用与发展[M].北京:万国学术出

版社,1996.

[2]󰀂阎莫明,徐祯祥,苏自约.岩土锚固技术的新进展[M].北京:人民交

通出版社,2000.

[3]󰀂陈自辉.金丽温高速公路二期工程K81+635~K82+000段路堑边坡

变更设计图[R].2001.

60

西󰀂部󰀂探󰀂矿󰀂工󰀂程󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂󰀂

Jul.2003No.7

󰀂

󰀂󰀂在每根需要注浆的抗滑桩四周分别布置10~14个注浆孔(注浆孔底标比抗滑桩桩底标高低1m)。

󰀂󰀂孔底注浆采用的是间隙多次注浆,根据实地情况用水玻璃󰀁水泥双液浆封闭成孔套管底部,然后下注浆花管,最后下高压注浆管并用橡胶球塞封堵。连接好管路后,即可注浆。

注浆从孔底往上施工,每段注2m左右。为了确保止水及固结流砂层,确定合适的扩散半径及压力还需进行注浆试验。根据水压试验和注浆试验结果,综合确定注浆压力为0.2~0.4MPa,最后封孔压力&0.5MPa,注浆扩散半径为2m。2.2.3󰀂注浆施工要点

(1)注浆设备采用100/15B型砂浆泵;

(2)注浆开始前,在注浆桶内试配浆液,测定凝结时间,直止符合设计要求,这是控制注浆时间的主要依据;

(3)浆体必须经过制浆机充分搅拌均匀后才能开始注浆,并应在注浆过程不停缓慢搅拌,浆体在泵送前,应经过筛网过滤;

(4)注浆开始时,控制注浆流量&20L/min;

(5)根据初凝时间,采用间隙注浆法,即让一定数量的浆液注入岩石孔缝内,暂停注浆,让浆液凝固,几次反复,即可封堵孔缝。由于岩溶裂隙发育,吸浆量大,一般还会产生负压情况,此时先采用水灰比为1∋1的纯水泥浆开注,然后再采用水泥󰀁水玻璃浆液注入,逐步提高浆液浓度,减小水灰比及缩短浆液凝结时间,以提高注浆压力。一般持续一定时间后,注浆压力就会自行上升,如长时间不见压力上升,说明已遇到较大溶洞或与外界有通道连通,或有较大的裂隙存在等。该工程每个注浆孔采用4次左右间隙注浆,并逐次提高浆液浓度。第一次注浆1h,无压力,第二次与第一次间隙0.5h,一般也无压力,第三次与第二次间隙6h,注浆0.5h,压力很小并不稳定,第四次要间隙24h后,再注0.5h,这样在第四次注浆后压力基本能稳定在0.3~0.5MPa之间,便可封孔,即用浓浆灌注至钻孔底部,直至孔口流出浓浆液并不吸浆为止。如浆液压力<0.3MPa,仍需按第四次方法注浆;

(6)当注浆正常时,待凝结后,重新钻孔至原孔底,经过清水洗孔后进行水压试验,以检查注浆效果,若进水量>10L/min,则需进行复灌;

(7)注浆完毕应立即拔管,否则浆液会把管子凝住而将增加拔管难度。拔管时宜使用拔管机,管拔出后,应及时刷洗,以便保持通畅洁净。

2.2.4󰀂地表跑浆处理措施

(1)用粘土夯填地表裂隙;(2)适当降低注浆压力;

(3)先适当降低双液浆浓度,后再逐步提高水泥浆浓度。2.2.5󰀂孔内大裂隙跑浆处理措施

若注浆压力长时间不见上升,说明有较大裂隙存在,可能产生孔内大裂隙跑浆,这时,可以采用浆液跃级加浓,适当增加水玻璃含量,多次间隙注浆的方法来解决。2.2.6󰀂串浆处理措施

对于注浆过程中出现的串浆现象可以采用以下处理措施:

(1)对串浆孔用木塞或橡胶塞封孔;(2)7个小时后,再进行扫孔压浆;(3)间隔3~5个孔进行压浆,防止串浆。2.3󰀂孔外降水井施工方案

该工程在1#~16#抗滑桩施工时,基岩涌水量达100~150t/h,经计算基岩渗透系数K=21.6m/天,影响半径R=811.4m,采用井内用潜水泵无法排除水流影响,经反复计算,最后采用孔外降水井方案施工。

降水井施工工艺流程主要为:测放井位(挖泥浆池(疏通排水沟(钻机就位(钻进成孔清孔抽渣(焊接安装井管(填砾(洗井、抽水试验。

根据降水设计方案,结合场地岩(土)性特征,采用SH川丰60-1型冲击钻机揭穿上覆残坡积粘土夹块、碎石层,及强风化带白云质灰岩夹泥岩层,并进入中等风化带3~5m,以XU600-3型回转钻机换径钻至40m终孔,开孔口径󰀂600mm,终孔口径󰀂400mm,下󰀂360mm水泥制井管成井。

钻井时严格按照)供水水质地质钻探及凿井安全技术规程∗的有关规定测斜,保证井身顶角倾斜&2+。根据钻井设备及钻进工艺,分别采用泥浆、清水两种冲洗液护壁。其中泥浆的性能根据地层稳定情况,含水层的富水程度、水头高低、井深及施工周期等因素确定,以确保泥浆质量,防止井壁坍塌。

填砾应用均匀的砾石(砾石的不均匀系数<2),粒径0.5~1cm,磨圆度好,不合格的砾石应<15%,滤料填至含水层顶板以上应,5m,并用粘土回填封闭。

采用活塞、空压机联合洗井至砂清水净后作抽水试验,其试验类型包括单井和干扰井抽水试验两种。

该工程在抗滑桩上、下侧各布置5口󰀂600mm降水井,井底安装󰀂360mm水泥滤水管(降水井井底标高比抗滑桩底标高低2m),上部安装󰀂360mm水泥套管,采用200QJ80/44潜水电机抽水。在抗滑桩桩井开挖及混凝土浇灌过程中,降水井不间断抽水,施工效果比较理想,桩井内不需再抽水,顺利完成了抗滑桩施工。

2.4󰀂钢板沉井护壁施工方案

该工程在变更设计增加的2根抗滑桩施工中,开挖至地表以下8m时,发现地质状况为流砂夹淤泥,抗滑桩中心距河边仅10m,无法采用降水井排水;若直接采用井内抽水,无法进行护壁的施工。经反复比较,最后采用钢板沉井护壁施工方案。

钢板沉井护壁与混凝土沉井的施工方法类似,主要施工要点如下:

(1)作好电气绝缘,防止钢板沉井护壁带电;

(2)均匀开挖,每30cm为一开挖循环,防止钢板沉井护壁倾斜、偏位;

(3)钢板沉井护壁的下沉有困难时,要辅机械冲击下沉,可以用卷扬机带冲击锥冲击。冲击时,在钢板护壁的顶部搭好支垫,防止偏击。