不稳定地质高边坡滑坡体抗滑桩施工技术

闫贝贝 刘瑞栋 魏斌博 杨 习

(中交二公局第二工程有限公司)

0 引言

近年来，随着国家基础建设的大力发展，山区高速公路修建逐渐增多。山区地形地貌复杂、地质情况多变等因素给高速公路修建带来不少困难，尤其不稳定地质对路基开挖支护施工造成极大影响。本文结合项目实际施工经验，通过对不良地质滑坡体的治理，解决了此类施工难题。

1 工程概况

渝湘高速公路复线项目巴南至彭水段起点桩号K79+700，终点桩号K134+900，线路总里程为54.91km。K94+620～K94+850 左侧滑坡段位于手爬岩大桥至双堡特大桥之间路基开挖段落。本段滑坡主要分为三个区域，分别为滑坡HP1、滑坡HP2 和不稳定斜坡HP3 区。

滑坡HP1：滑体由粉质粘土、碎块石土组成，厚度8.0～22.2m。滑坡边界明显，前缘位于高速公路左侧边坡坡脚，为岩土交界面，后缘地形平缓，拉张裂缝张开宽度大，有明显下挫，右侧边界为羽状剪切裂缝附近，左侧边界为拟建。滑坡体滑移朝向为210°，属中层中型牵引式土质滑坡。

滑坡HP2：滑体由粉质粘土及碎块石土组成，碎块石成分主要为砂岩、灰岩，粒径一般2～35cm，含量约80%，粉质粘土充填。滑坡边界明显，前缘位于高速公路左侧边坡坡脚，为岩土交界面，后缘地形平缓，拉张裂缝宽度大，下挫明显，右侧边界道路开挖边坡中部，左侧以滑体滑移后形成的滑面为界。滑坡体滑移朝向为220°，属于浅层小型牵引式土质滑坡形式。

不稳定斜坡HP3：滑体由粉质粘土、砂岩碎块石组成。不稳定斜坡边界较明显，前缘位于滑坡HP2 右侧边界，后缘位于房屋水泥院坝，地形较平缓，拉张裂缝微张，左侧边界为斜坡体底部，右侧边界为拟建道路挖方边坡中部。滑坡体滑移朝向为167°，为中层小型牵引式土质不稳定斜坡。

2 滑坡体治理施工方案

2.1 滑坡变形原因分析

主要是存在临空面，多雨气候造成地表水长期侵入，导致滑体重度增加，加速滑面的形成并降低滑带粉质粘土抗剪强度，下滑力大，抗滑力减小，产生变形破坏。滑坡的变形拉裂在雨后增大变宽，降雨是滑坡变形的主要因素。

2.2 滑坡体治理方案

根据裂缝发展情况、地形地貌及滑坡的主滑方向分析，采取抗滑桩支挡+放坡卸载防护形式。经对滑坡稳定性计算结果分析，综合考虑在K94+640～K94+720 段左侧边坡顶设置19 根抗滑桩（Z1～Z19）支挡，抗滑桩截面尺寸1.8m×2.4m，桩长22～32m，桩间距5.0m，抗滑桩悬臂长度8.5～12.5m，桩外侧挂挡土板；K94+720～K94+850 段左侧边坡确定为放坡卸载形式。

3 施工工艺

3.1 抗滑桩施工

3.1.1 锁口施工

首先，定出桩位中心和十字护桩。护桩位置需在桩基尺寸范围以外，采用100cm 长钢筋嵌入岩体不小于30cm，且必须位置准确牢靠、禁止扰动，以便后续施工校核桩基中心要定位准确固定牢靠。先浇筑井圈锁口，锁口为钢筋混凝土结构，采用C30 砼浇筑成矩形，平面尺寸3.5×2.9m，高出地面40cm。井圈周围60cm 范围进行混凝土硬化处理，孔口四周设置不低于1.2m 的安全防护围栏，周做好排水沟设施。

3.1.2 提升设备安装

本项目采用型钢井字型出渣架体，配有以电动葫芦为主的提升设备。电动葫芦必须配有自动刹车保险，且要经常检查其设备性能。出渣提升系统主要包括电动葫芦、钢丝绳、出渣桶等。挖孔前在桩基锁口外浇筑方形混凝土基础，井字架安放在此基础支承面上，采用膨胀螺丝固定，保证其牢固、平稳。见图1。

图1 出渣提升架设计图

3.1.3 桩体开挖

采用水磨打孔机沿基坑周边取芯，芯样取出后，利用铁钎、钢楔、铁锤等工具，将形成的具有临空面的岩石挤裂，然后将渣样运出。施工顺序见图2。

图2 水钻法施工流程布置图

⑴首先，用水钻在桩基孔壁钻取四周围岩，钻芯直径为15cm，深度约为70cm。使取完芯的桩体状态存在一个闭合的环形临空面。然后，用水钻在桩体中心沿横、纵方向各取一排岩芯，使桩体状态形成四等份，便于岩体破碎。同理，再将岩体分割为八等份，便于岩体破碎及取出。

⑵用破桩法在岩体上插入若干钢楔，依靠大锤击打受力使钢楔打出岩体内。岩体在受击打水平冲击力的作用下剪切拉裂，使得岩石破碎形成小块状。将所有八分岩体依次破碎完成后，进行出渣作业。

⑶由于水钻设备特有的结构，孔壁会形成锯齿状，为保证开挖桩径与设计尺寸一致，在每一模出渣完成后，需要对孔壁进行修整。人工采用风镐进行孔壁破碎岩石修整，然后清理残渣。在桩底重新进行中心定位后，进行下一循环作业。

⑷每一模作业完成后，复核桩孔中心、尺寸、垂直度，及时做好检查记录。同时做好岩样收集存放、挖孔记录填写工作。如遇到地质情况与设计不符，应及时采取安全措施并汇报上级。

3.1.4 护臂施工

护壁采用内齿式钢筋砼护壁，每向下开挖1.0m 立模浇筑护壁混凝土，护壁厚度20～30cm，浇筑形式为倒梯形。每节护壁上口尺寸应和桩径尺寸一致，下口尺寸必须比桩径大10cm 左右。并在护壁中插入Φ16 钢筋网进行加固，钢筋网搭接长度不小于10cm，以加强砼壁受力性能，防止开裂[1]。

护壁混凝土在每挖完一节以后采用C30 混凝土立即浇筑。混凝土从拌合站集中拌和，现场使用手推车运至桩口，采用专用吊桶吊至护壁入模位置。护壁浇筑点设置专用开口溜槽，将混凝土沿孔壁溜槽缓慢均匀下料，并用钢钎插捣以保证护壁混凝土的密实度。

护臂浇筑完成后应及时复核桩基尺寸、中心位置、垂直度，并检查浇筑质量。对于变形模板要及时修整，确保护壁尺寸正确，护壁模板的拆除应在混凝土强度达到能保持护壁结构不变形后方可拆除。

3.1.5 出渣运输

挖孔出渣采用人工孔底装渣、电动葫芦提升横移出孔的方式出渣，孔内弃渣吊出后，地面用推车推至施工现场设置的临时堆放场地，临时堆放地距孔口边缘不小于2m 且不能堆放在滑坡段范围内，堆放高度不大于1.5m，然后及时用装载机装车运至指定弃土场弃放。

3.1.6 桩身钢筋施工

抗滑桩桩身均设置HRB400 钢筋，钢筋直径为Φ16和Φ32 两种规格，主筋接头均采用套筒连接。

桩基声测管采用Φ57×3mm 金属管，沿桩身长短边中心布设，单桩布设4 根。声测管上端应预留一定高度，控制在桩基顶面以上约20cm，接头管采用Φ70mm 钢管焊接，下端用钢板焊接封底。声测管安装完成后向管内注入清水，上口用软木塞封堵，并在浇捣混凝土前检查水面高度，若不足应加满。

3.1.7 桩身混凝土施工

根据现场施工情况，开挖后为干孔，故桩基混凝土采用干灌法工艺。

混凝土准备灌注之前，清理干净孔底残渣、粉末。用人工配合汽车吊进行串筒安装，串筒直径为400mm，单节长度为1.5m，串筒底部距孔底或混凝土面自由高度不应超过2m，串筒与孔口支架或串筒与串筒之间应连接牢固，防止串筒坠落。

混凝土开始浇筑前，要求串筒底口高度控制在距桩底约1m 位置，混凝土浇筑面逐渐升高时，分节拆卸串筒。混凝土采用分层向上浇筑，每层浇筑高度应控制在30cm，采用振捣棒全程振捣密实，距离桩顶10m 以内时应加强振捣频率，以确保砼密实度。

3.1.8 锚索施工

锚索设置于Z3～Z8#抗滑桩悬臂段，单根抗滑桩设置两束，锚索间距为2.5～3m，上层锚索距桩顶为1m。上层锚索长30m，下层锚索长25m，锚固端长度均为10m，单束锚索由6 束15.2mm 的预应力钢绞线组成，设计锚固力400KN。

抗滑桩锚索孔径为130mm，锚孔长度为设计锚索长度+50cm。锚孔采用潜孔钻钻进成孔法，锚索材料选用直径为Φ15.2mm 的高强度低松弛预应力钢绞线，设计标准强度为1860MPa，单根锚索由6 股钢绞线组成，单孔锚索设计锚固力为400kN。

锚索安装前对孔内残渣用高压风清理赶紧，然后人工缓缓将锚索体按设计倾角和方位平顺放入孔内。

锚索注浆材料采用M30 水泥浆，水灰比为0.45，注浆压力为1～2MPa，砂浆灌注应均匀、饱满、密实。

注浆完成后，浆体强度达到设计的80%以上时，锚索采用小型千斤顶张拉，张拉等级分为5 级张拉，第一级为设计拉力值的25%、第二级50%、第三级75%、第四级100%、第五级110%进行，锚索每级张拉完应记录钢绞线的伸长量，张拉时钢绞线一定要均匀受力，锚索张拉完毕，检测合格后，进行锚索锁定。

3.2 挡土板施工

抗滑桩及锚索全部施工完成后，破除护壁砼将抗滑桩与挡土板连接面修整平整，然后搭设脚手架平台立模浇筑挡土板。抗滑桩挡土板共计368 个，均设计为C30钢筋砼结构，单块板尺寸495cm×50cm×40cm，每块板上预留2 个泄水孔。桩身预埋连接筋，并与挡土板之间通过帮条钢筋和锚垫板焊接固定。

考虑桩间挡土板的模板加固及挡土板与桩身的连接，在抗滑桩的每节护壁施工时,在挡土板侧预埋联接筋，后续连接固定抗滑桩钢筋。抗滑桩施工完毕并开挖出悬臂段后凿开护壁, 凿出预埋联结筋并拉直[1]。

边坡按设计要求进行刷坡施工，将抗滑桩和挡土板接触面的锁口破除干净，螺杆调整顺直，桩间土壁清理修整干净，同时清理好残渣和松动石块、石渣，然后绑扎钢筋、立模浇筑挡土板砼。

挡土板采用C30 混凝土，混凝土在拌和站内集中生产制备，采用罐车进行运输，“吊车+料斗”的方式浇筑入模，插入式振捣棒振捣密实。

混凝土采用自然养护的方法，混凝土顶面采用覆盖保温、保湿养护，侧面采用保湿养护，养护时间不得小于7 天。

3.3 放坡卸载施工

滑坡体抗滑桩及外挂挡土板施工完成后，进行放坡卸载施工。采用挖掘机配合土方车进行开挖卸载，施工过程进行逐级开挖、逐级防护，避免开挖面长期暴露造成雨水冲刷坍塌。施工过程中，注意土方卸载施工与边坡防护施工交叉作业干扰，应优先保证刷坡完成后立即进行防护施工，避免因坡面防护不及时对抗滑桩及挡土板造成临空面受力影响。

卸载时测量要进行定时监测，并形成监测结果，以便更好地指导施工。在出现位移的情况下，应及时停止作业，并进行有效的处置措施。在施工过程中除安排测量人员定期监测外，还专门配置16 个北斗卫星监测点，以便实时监测位移变动情况。

4 结语

通过渝湘高速公路复线项目巴南至彭水段K94+620～K94+850 左侧滑坡段的治理，解决了在高速公路不稳定地质下路基高边坡开挖施工的难题，为整个项目施工保证了质量及进度，为类似工程施工提供经验。