用于库岸边坡滑坡段处理的抗滑桩加固技术

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  【摘 要】边坡岩(土)体在重力作用下沿贯通的的剪切破坏面发生滑动破坏的现象。在边坡的破坏形式中,滑坡是分部最广、危害最大的一种。它在坚硬或松软岩层、陡倾或缓倾岩层以及陡坡或缓坡地形中均可发生,如不及时治理,对水库正常运行,安全使用造成严重影响,抗滑桩是治理库岸边坡最有效的措施,本文着重阐述用于库岸边坡滑坡处理的抗滑桩加固技术。
  【关键词】库岸;边坡;抗滑桩;加固技术
  一、前言
  常见的库岸边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕变、崩塌、滑坡四种类型。此外还有塌滑、错落、倾倒等过渡类型。
  地质地貌、岩土类型和性质、地质构造和岩体结构、水、其他:包括风化、人工挖掘、振动、地震等都是影响边坡稳定的因素。
  水库蓄水后,水温条件、库周的水文地质条件都会发生比较剧烈的变化,以致影响库区及邻近地段的地质环境,因此产生了各种工程地质问题,在边坡的破坏形式中,滑坡是分部最广、危害最大的一种,治理滑坡最有效的是抗滑桩技术。
  二、技术方案
  库岸边坡加固工程主要为滑坡段处理,布设不同尺寸(2×3m、3×4m)的抗滑桩进行处理。抗滑桩上部约1/2~2/3桩身处于覆盖层中,下部约1/3~1/2桩身嵌入基岩,护壁采用C25混凝土,厚度为0.35m,桩身采用C30混凝土。
  2.1施工程序
  2.2抗滑桩施工
  岸坡加固工程施工作业面长,工期紧张,根据抗滑桩布置特点,采用分区、分段、跳跃式方式隔孔开挖。
  2.2.1人工挖孔桩施工工艺:
  施工准备(人员、机械、材料准备及场地平整)→测量放样、抗滑桩混凝土锁口并埋定位桩→土方井挖→支撑护壁→浇筑护壁混凝土→拆模继续下挖→石方井挖→喷锚支护→安装钢筋笼→桩身混凝土浇筑→复测桩位。
  2.2.2测量放样:
  平整孔口地面,施测轴线或台柱十字线,定出桩口准确位置。设置地表排水及防渗设施,雨季施工时孔口应搭雨棚,设置对滑坡变形、移动的观测标桩,制定井下作业和撤出人员的安全防护技术措施。
  2.2.3孔口部分处理及锁口:
  根据桩孔孔口段土质情况将井口挖至1.0m深时,即采用C25的钢筋混凝土浇注成锁口。用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。锁口顶面平整,并高出原地面400mm。具体按设计图纸施工。
  2.2.4土方井挖:
  ①开挖:开挖采取边挖边护的方法。每节挖深1m后,浇筑混凝土护壁,护壁厚根据地质情况具体确定。遇到特殊地质时开挖深度视地质情况确定,一般地,自稳性较好的可塑~硬塑状粘性土,或稍密以上碎块石土。如是石质风化易破碎或有地下水出露地段,井壁容易发生坍方,每节开挖深度相应缩短至50cm,護壁分节不应在土石层变化和滑床面处。
  为减轻开挖时对井壁的震动,土质地段采用人工从上到下逐段用镐、锹进行,坚硬土层用锤、钎或风镐破碎,挖土次序先中间后周边挖孔软岩地段采用人工配合风镐进行。开挖过程中遇到地质破碎的地带用钢箍或木头加强支护,同时加紧护壁的施工,使护壁尽快达到固壁作用。施工中随时检查孔径、中线及标高,每次开挖后都作好井身地质的观察和记录,描绘地质柱状图,地质与设计不符时并将发现的异常及时报请监理工程师和设计人员,并采取相应的处理措施。
  实际桩底高程应报监理工程师会同设计单位现场检查确定。桩孔开挖过程中应及时排走孔内积水,当滑坡体的富水性较差时,可采用孔内直接排水,当富水性好,水量很大时,宜采用桩孔外管泵降排水。
  ②护壁施工:
  挖孔桩护壁采用C25混凝土,35㎝厚,配分布筋φ16间距30㎝,主筋φ20间距20㎝,以保护挖孔桩周围土体。
  ③.模板施工:
  在立模前,先清除岩壁上的浮土和松动石块,使护壁混凝土紧贴围岩,护壁模
  板由2块活动钢模板组合而成。护壁支模由中心线控制,将控制桩轴线、高程引到第一节混凝土护壁上,每节以十字线对中,吊垂球控制中心点位置,用尺杆找四边净距,然后由基准点测量孔深。为便于拆模及浇筑,上口与下口的角度做成一定的倾角,上口孔径与设计相同,地质条件差时,每节护壁间用钢筋进行连接,加强上下节护壁的整体性。
  Ⅱ.护壁混凝土浇筑:
  护壁混凝土采用采用提升设备运送混凝土,小型插入式振捣器捣固。浇筑混凝土时,使两节护壁形成交错搭接状。护壁灌注后,桩井净断面尺寸不得小于桩身设计断面尺寸,每浇完三节护壁后进行一次桩中心位置的校核工作,并对桩的直径和垂直度进行检查,发现偏差,及时采取措施纠正。为使护壁尽快达到固壁作用,混凝土搅拌时掺入早强剂,提高混凝土早期强度。
  Ⅲ.注意事项:
  护壁混凝土模板的支架可于灌注后24h拆除,开挖应在上一节护壁混凝土终凝以后进行。在围岩松软破碎和有滑动面的节段,应在护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护,并注意观察其受力情况,及时进行加固;当发现横撑受力变形、破损、失效时,孔下施工人员必须立即撤离。
  ④出碴:
  由于实际施工场地狭窄,桩内出碴采用孔内人工装碴,卷扬机垂直提升,吊斗的活门应有双套防开保险装置。吊出后人工配合3m3装载机装10t自卸车有用料运至临时堆土场,弃料运至业主指定渣场。不得堆放在滑坡体上,防止诱发灾害
  2.2.5石方井挖
  2.2.5.1开挖
  抗滑桩石方井挖采用YT28气腿钻人工全断面开挖,井壁周边采用光面爆破,中心掏槽的爆破方式。开挖深度超过10m。在抗滑桩顶部制作一个井架,安装一个0.3m3吊斗,在抗滑桩井孔处布置一台3t卷扬机,通过卷扬牵引吊斗、人工装吊斗进行出渣和运输开挖设备,施工人员不得利用吊斗上下交通。
  钻孔爆破:   抗滑桩石方井挖采用YT28气腿钻钻孔,周边孔采用光面爆破,光爆孔间隔装药,导爆索引爆,炸药采用乳化或岩石铵梯防水炸药,雷管采用非电毫秒雷管,预计每循环有效进尺1.0m。抗滑桩石方井挖爆破设计及爆破参数详见后附图:《抗滑桩井挖爆破布孔示意图》。
  出渣:
  抗滑桩开挖爆破石渣由吊斗运至井上,采用人工配合3m3装载机装10t自卸车出渣。可利用料运至暂存料场,废料直接运至业主指定弃料场。
  2.2.5.2支护
  1.喷混凝土
  (1)喷混凝土工艺流程
  (2)喷混凝土施工方法:
  喷混凝土施工严格按规范和设计要求执行,施喷前先清冼岩石表面,再在岩石面湿润的状态下,进行喷护作业。首先清除受喷面上的松动岩石,再用高压风水冲冼干净,并埋设控制喷层厚度的标志。喷射优先采用湿喷法分区进行,自下而上螺旋式喷射,喷厚超过10cm时,至少分三层施喷。
  后一层应在前一层混凝土终凝之后进行,若终凝1h后再行喷射,应先用风水清洗喷层面。混凝土采用湿喷方式,混凝土料由拌和站拌制,6m3搅拌罐车运输,SP-6D型湿喷机施喷。
  支护与开挖的间隔时间、施工顺序及相隔距离,将根据地质条件、爆破参数、支护类型等因数确定,一般在围岩出现有害松弛变形之前支护完成。
  锚喷支护施工一般采用先锚后喷的施工程序,但对软弱围岩、断层破碎带、节理裂隙发育地段,则采取先喷第一层混凝土进行封闭保护,然后打锚杆,最后喷射混凝土至设计厚度的施工程序。
  (3)喷混凝土施工工艺措施:
  ①现场试验:
  只有通过试验才能确定最优的配合比和施工工艺参数。
  ②准备工作:
  埋设好喷厚控制标志,作业区有足够的通风照明,喷前要检查所有机械设备和管线,确保施工正常。对渗水面做好处理措施,备好处理材料,联系好仓面取样准备。
  ③拌和及运输:
  拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌,搅拌时间要足够,拌合料运输、存放要防雨、防污染,入机前严格过筛,其运输、存放时间应符合有关技术指标,运输采用混凝土罐车运输。拌和用水泥选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥,其标号不低于P.O42.5。
  骨料:拌和用细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂,细度模数不宜大于2.5,含水率控制在5~7%;粗骨料采用坚硬耐久的碎石,粒径不超过15mm;不得使用含有活性二氧化硅的骨料。
  水:拌和用水应符合招标文件规定。外加剂:速凝剂的质量应符合施工图纸要求并有生产厂家的质量证明书,初凝时间不得大于5min,终凝时间不得大于10min,选用外加剂须经监理工程师批准。混合料搅拌应遵循以下规定:混凝土攪拌时间不得少于1min;混合料有外加剂时,搅拌时间应适当延长。混凝土水平运输采用6.0m3混凝土罐车运输,水平段直接供料给湿喷机。
  ④清洗岩面:
  清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物;处理好光滑岩面;用高压风水枪冲洗喷面,对遇水易潮解的泥化岩层,应采用压风清扫岩面;在受喷面滴水部位埋设导管排水。仓面验收以后,开喷以前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。
  ⑤喷射要点:
  为保证施工质量和加快施工进度,喷射混凝土要沿一定方向分区、分块、分薄层均匀施喷,自下而上施工,避免回弹料覆盖未喷面。喷头距施喷面要合适,喷射推进要有序,尽量减少回弹,刚喷射完的部分要进行喷厚检查(通过埋设点、针探、高精度断面仪检测)不满足厚度要求的,可及时复喷处理。喷射作业要连续,因故中断则需及时清理机械管道,防止管道堵塞。
  混凝土回弹率不应大于15%。喷射机的工作风压满足喷头处的压力在0.1MPa左右。工作面到喷枪的距离,通常取0.6~1.2m,这样可达到要求的最佳效果,回弹量最低,压实最好,喷枪保持与工作面成垂直角度,而且不允许与基面的夹角小于45°。
  分层喷射时,后一层喷射应在前一层喷混凝土终凝后进行,若终凝1小时后进行喷射时应先用风、水清洗喷层表面。从前一喷混凝土区段结束到下一循环的掘进爆破时间间隔不得小于4小时。
  ⑥养护、检测:
  喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,养护时间一般不得少于14天,气温低于5℃时,不得喷水养护。当喷射混凝土周围的空气湿度达到或超过85%时,经监理工程师同意,可准予自然养护。
  2.锚杆施工
  ①施工准备、测量定孔。
  ②造孔:均采用人工气腿钻钻孔,边造孔边逐一检查,其钻孔的孔径、孔位、孔轴方向、孔深必须符合设计要求,否则进行处理或重钻。
  ③锚杆制作和运输、制浆、孔内注浆、锚杆安插:选用除锈、除油、没有其它有害物质的平直钢筋按设计尺寸下料,汽车运至工作面。采用先注浆后插锚杆的施工方法,采用人工安装锚杆。锚孔验收合格后,人工搅拌水泥砂浆进行孔内注浆。
  注浆前,检查注浆器具的性能是否可靠,采用水或稀水泥浆润滑注浆管路。将砂过筛后,严格按重量配合比配制,人工搅拌砂浆,干拌料不少于三次,砂浆要搅拌均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆要在初凝前用完,要严防石块、杂物混入。
  注浆时,将注浆管插至距孔底50~100mm,随砂浆的注入缓慢匀速拔出后,随之插入杆体。杆体插入后,若孔口无砂浆溢出时应及时补浆,中途停止超过30min时,要用水或稀水泥浆润滑注浆器具及其管路。锚杆注浆后,在砂浆凝固前不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。
  ④清孔、验收:钻孔完成后,采用吹管将孔内积水和岩粉吹洗干净。
  ⑤拉拔试验:锚杆安装完成并达到规定强度后,采用拉拔器具进行锚杆抗拔力试验,其28天龄期的抗拔力不低于设计要求。每300根抽查一组,当地质情况复杂和原材料变动时,要增抽一组做试验。   3.桩身混凝土
  (1).施工准备:灌注前,应检查桩孔断面尺寸、凿毛护壁,做好安置钢筋的放样;机械设备均应在施工前进行全面检查,可采用速凝和早强混凝土;桩柱上或桩间支挡结构以及与桩相邻的挡土、排水、防渗等设施,均应与抗滑桩正确连接,配套完成。
  (2).钢筋笼的制作和安装:在开挖桩基的同时,进行钢筋骨架的制作。竖筋的接头直径小于16mm时采用搭接焊,直径大于16mm时采用套筒连接。钢筋预制成笼,可在桩孔内搭接,搭接不得设在土石分界和滑动面处。钢筋笼制作、搭接要求按技术规范的有关规定办理;用16t汽车吊起吊、安装钢筋骨架时,应避免钢筋骨架撞击他物或起吊不当落入地上,引起骨架变形。钢筋骨架安放在孔中部,并在加强筋位置,对称点焊四根Ф20的凸形钢筋,凸形钢筋应顶位护壁混凝土,以固定钢筋骨架,防止混凝土浇筑过程中钢筋骨架发生位移。
  (3)、桩身混凝土浇筑:
  ①桩基混凝土浇筑:
  当孔内渗水量小6mm/min,采用常规方法浇筑桩基混凝土。堵漏和积水的排除,浇混凝土前及时将混凝土护壁上的渗漏处堵塞,然后把井内积水抽干,以保证桩芯混凝土质量,堵漏的方法,大面积堵成小面积的、小面积堵成点漏而最后堵塞之。混凝土采用C30混凝土,混凝土坍落度控制在7—9cm,水平运输由6m3混凝土罐车由拌和站运至施工现场,垂直运输采用溜槽接活动溜管方式入仓,溜管每10m设置一个缓冲器,并且溜管管口距仓面不得大于2m。入仓后采用人工进行平仓。桩身混凝土每连续灌注0.5m左右时,采用插入振捣棒振捣密实后,再进行灌注。
  ②水下混凝土的浇筑当孔内渗水量大于或等于6mm/min,采用水下混凝土的浇筑方法浇筑桩基混凝土。混凝土必须具有良好的和易性,塌落度宜为200~240mm。水下浇筑混凝土前,应仔细检查导管的气密性,检查吊车的完好情况。
  在桩基钢筋骨架底设置十字钢筋。封底混凝土的浇筑:导管、漏斗在孔中拼装完成后,应将导管安放在孔的中部,保证导管底高出孔底25~40cm。
  按坍落度为16~22cm的要求,準备3.75~5立方米混凝土,当封底混凝土准备完成后,即可拨出漏斗口的隔水球,让混凝土沿导管注入孔中。封底成功后,混凝土直接连续注入漏斗中。在浇注混凝土过程中,应有备用的发电机保证现场有足够的混凝土罐车,以保证混凝土浇注的连续性。当导管埋入混凝土的深度达到6.5米时,暂停浇注,用吊车缓缓提升导管,拆除2.5~4.0m导管,保证导管埋置混凝土中的深度在2.5~6.0米。所浇混凝土应超过桩基设计高程70~100cm。
  ③混凝土养护:
  混凝土采用洒水养护,养护时间不得小于14d。混凝土的养护均安排专人进行,确保混凝土质量
  ④预埋预留:
  抗滑桩施工时应根据桩身质量检测要求,预埋桩身质量检测用的相关预埋管件。根据监测的需要,预埋应力、应变等检测设施。
  ⑤、检查记录
  结束语
  用于库岸边坡滑坡段处理的抗滑桩加固技术解决了库岸滑坡灾害,有效防止因滑坡造成的水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题,保障水库安全、正常使用,因此,抗滑桩在库岸滑坡治理中的应用具有重要的意义。
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