浅析红土软岩地带路基抗滑桩方孔成孔施工工艺

浅析红土软岩地带路基抗滑桩方孔成孔施工工艺

李国俊 陈箫舟 卫朝中 刘清

中建八局西南公司 成都 610041

【摘要】：随着我国高速铁路建设的快速发展，越来越多的复杂地理环境施工难题已被基础建设施工者们所攻克。在一些偏远山区特殊地质铁路建设的过程中，常常会遇到边坡稳定性较差地带，为了保证高速铁路的施工的安全性，需要对边坡土体进行稳固支撑。本文通过分析边坡不稳定地带特征，提出采用抗滑桩对土体支挡滑动力，稳定边坡的治理措施。本文将如何安全快速施工方孔抗滑桩进行叙述，并分析抗滑桩施工过程中应该注意的事项，阐述详细的方孔成孔施工工艺，保证方孔抗滑桩施工进度、质量与安全。

【关键词】：不稳定边坡 抗滑桩 快速施工方孔钻孔 方孔修孔

0引言

在高速铁路施工过程中，尤其是边坡稳定性较差的地带，往往因地质原因造成岩层、土层松动，一遇雨水浸泡或路基施工扰动土层，造成坡脚失稳引发边坡垮塌、滑坡等自然灾害。这种不稳定边坡地带进行路基施工，若不进行综合治理或治理不到位，可能会继续引发更大的滑坡，对施工的路基造成较大质量隐患，后期在高速铁路运行中可能造成更大的安全事故，边坡稳定较差地带施工主要通过采取排水、力学平衡、改变滑带土三类措施进行综合治理，本文通过对成达万高速铁路边坡不稳定地带路基施工进行分析，对路基边坡不稳定地段施工综合治理提供参考。同时本文对不稳定边坡如何快速、安全、有效的施工抗滑桩进行详细阐述，对后期如遇相同地质或相同施工情况提供有效的参考依据。

1项目简介

成达万高速铁路地处四川省遂宁市安居区，本标段抗滑桩设置在隧道洞口，高边坡等地带，本标

段设置31段抗滑桩。抗滑桩总共395根，涉及路基边坡和隧道洞口边坡，抗滑桩桩径均为1.75m×2.25m，桩长16m~25m，桩身采用C35混凝土浇筑。采用旋挖钻成孔方式进行施工。

通常施工方法采用人工开挖，人工开挖每天开挖深度在1m左右，严重不满足施工要求，同时由于边坡地质不稳定因素，人工挖孔有较大的安全隐患，可能会引发安全事故，同时根据工期节点计划，多个隧道口要在45天内完成抗滑桩施工才不影响后续隧道的进出洞施工，受隔桩开挖影响，在没有外界影响下需要51天才能完成抗滑桩施工，当前工艺不满足工期要求。雨季即将来临，若继续采用人工挖孔桩施工，将严重影响施工进度，影响其它工序施工。现场人工挖孔桩施工孔深大多达到超危大工程规定，安全风险较高，管理要求严。为保证工期，需多个工点同时进行作业，投入工装、人力较多，带来的成本增加。

       鉴于此，急切需要攻克一项快速成孔施工技术来代替现有人工挖孔桩施工工艺，保证施工工期。 为此本文将重点阐述抗滑桩快速成孔工艺。

2地质分析

该抗滑桩位于遂宁市安居区，本标段路基主要以挖方通过，中心最大挖深为6.5m，边坡最大挖深为26.5m，地质情况为测区上覆第四系全新统坡洪积积层粉质黏土、披残积粉质黏土;下伏基岩为侏罗系上统遂宁组泥岩。粉质黏土紫红色，硬塑，含少量角砾，呈层状分布于测区宽缓糟谷，厚2~6m,局部地段稍厚。砂质泥岩，呈暗紫红、棕红色，泥质结构，薄层构造，以黏土矿物组成为主，易风化剥落。具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性，具有一定膨胀性。区域地质调查报告显示，本套地层含薄层及脓状石膏、部分钻探揭示有薄层石膏，原岩结构、构造较清晰，岩芯呈角砾状及砷块状，质软，手可掰碎，漫水后迅速熟解，属Ⅳ级软石。

项目路基将以挖方的形式从山体穿过。边坡开挖后，项目测量人员立即对边坡进行了位移监测；并对路基边坡滑力进行了建模计算。监测结果显示边坡整体处于相对稳定状态，边坡未发生进一步明细位移滑动现象。通过建模计算，在路基开挖后边坡坡脚稳定性不足的情况下，路堑整体有发生蠕滑的可能，快速的施工抗滑桩进行稳固边坡土体尤为重要。下文将对如何快速施工抗滑桩进行详细说明。

3方孔施工工艺

3.1  测量放样

施工作业队协助测量人员按设计定出桩位4个角点，经检查无误后，开始锁口施工。锁口施工完成后，再对桩周四个角点位置进行复核，复核无误后，再进行孔桩钻进施工。

3.2  锁口施工

抗滑桩施工时，对土层和风化破碎的岩层，采用C20混凝土锁口，井口上部1.7m范围为锁口。锁口采用竹胶板浇筑，锁口顶面高出周边地表20cm，锁口上部0.5m厚50cm，下部1.2m厚30cm。锁口施工前需平整锁口处场地，并适当压实。平场完后测量放样桩基轴线或四个角点。根据测量放样的角点拉线确定锁口内侧模板边线。根据放样边线安装钢筋及模板，钢筋布置详见下图所示。竖向N1采用φ8钢筋制作，布置间距30cm，单根桩共28根；N2箍筋采用φ12钢筋制作，布置间距30cm，单根桩共7根；N3箍筋采用φ8钢筋制作，单根桩共2根。

3.3  钻机就位

钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好，进行钻机施工前的调试，保证钻机工作正常。在桩位处若场地较软，则铺设钢板或进行换填，保证钻机工作时平稳不下沉。检查在回转半径是否有障碍物影响回转。

3.4  钻进施工

引孔钻进方式钻进，引孔是方桩成孔的关键，可以了解该桩大概地质构造，并复核是否与地勘报告相符。若遇塌孔现象将采用方桩钢护筒工艺施工。

引孔施工采用四角引孔法：根据桩基尺寸选用φ800mm的圆形截齿捞砂钻头，在桩基4个角开梅花状引孔，每孔应钻至设计孔底标高。注浆。凌空面采用锚杆挂网喷砼封闭。

                  引孔示意图

圆孔引孔钻进

3.5复孔钻进

在4个引孔皆钻进至设计桩底标高后，进行复孔钻进。复孔大小根据桩身尺寸进行确认，采用短边长度为钻头直径。

3.6 边坡变形检测

施工时需设置滑坡变形、移动监测点，安排测量人员连续监测，发现较大变形和位移时要立即停止施工。

3.7方孔钻进

在复孔钻进至设计标高后，采用定制方孔钻头进行修边处理。方孔钻头尺寸与桩基尺寸一致。旋挖钻机方孔钻进过程就是一个对预成桩孔孔壁进行修边的过程，工作原理是有效地利用旋挖钻机的动能，经过复杂的动能传动部件机构转换，将横向旋转动能转换成纵向旋转动能，再通过该方桩钻头执行部件机构进行掘进修边处理。因修边过程中孔壁有大量孔渣不断掉入预成孔孔底，而方桩钻头不具有取土功能，故该过程将由：方桩钻头修边→圆形钻机取土→方桩钻头修边→圆形钻机取土反复循环进行，直至形成完整的方桩桩孔。

方孔钻进钻头

方孔钻进

方孔成孔

3.8  清孔

旋挖钻方桩清孔因构造问题无法与圆桩清孔工艺相一致，先采用圆钻进行清孔，再采用方钻清孔器进行清孔。圆钻清孔：先用800mm清孔钻清理四个角点沉渣，再用1750mm清孔钻清理整个孔底，从一端到另一端反复平扫孔底，直至基本将孔底沉渣清除干净。

方桩清孔器清孔：方形清孔器的原理是利用活动连杆结合双活页夹渣板，在清孔器强大自重力作用下，慢速提拉中心活动连杆，双活页夹渣板自行闭合将孔底沉渣全部刮至孔底中心处并形成倒三角的夹渣空间，然后用旋挖钻机钻杆提拉方桩清孔器，此步骤可重复多次完成对孔底沉渣的清理，直至完全清除孔底沉渣。

3.9  终孔检查

开挖到设计高程后，应立即组织验收。验收内容包括：地质确认、孔深、孔径、垂直度。通过桩孔取样绘制新的地质柱状图与原地勘报告柱状图比对，以判定实际地质情况与设计地质条件是否相符。采用观察和测量对孔径、垂直度等项目进行检测以判断是否满足要求。验收过程应经监理工程师及现场代表进行确认。检验合格后再进行沉渣厚度检查。

自检孔位、孔径、孔深及垂直度合格，并报监理和设计单位验收后，方可进入下一步工序。

5工艺效益

人工挖孔桩每开挖1m施工一道护壁；土层地质条件差时，每天开挖50cm就进行护壁施工。时间一根桩施工周期将达到20天左右；经过方孔快速成孔工艺后，每天钻进12.5m，两天成孔一根抗滑桩，大大节约时间，同时消除人工开挖的安全风险。同时对方孔抗滑桩机械成孔施工成本进行了综合统计，工期节约18天，节约抗滑桩施工成本。

6 结语

抗滑桩方孔施工工艺成型后，项目部多次优化施工方案，精心组织设计，按照以上工艺进行施工以来，抗滑桩快速施工成孔并浇筑完成，观测位移显示，边坡无滑动位移现象；边坡坡顶及坡脚监测未发生较大滑移。路基开挖边坡不稳定地带施工综合处治，治理措施较多，如何在保证施工质量和安全的情况下快速施工抗滑桩，加快施工进度，减少施工成本，还值得基建者综合分析、因地制宜。

通过本次抗滑桩施工，项目积累了宝贵施工工艺创新研究和应用经验，通过抗滑桩机械成孔施工，很多工点受到抗滑桩成孔时间长耽误别的工序施工，严重影响后续工作面的打开，造成人员机械设备窝工，耽误合同工期。采用抗滑桩方孔成孔工艺取得不错的经济效益，为此项目部召开方孔抗滑桩快速成孔施工技术创新技术认定推广专题会，将此技术推广，广泛应用到本公司其他项目方孔抗滑桩施工。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部标准《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025-2019). 国家铁路局，2019.

[2] 中华人民共和国交通部标准《高速铁路路基工程施工质量验收标准》(TB10751-2018). 国家铁路局，2018.

[3] 中国地质灾害防治工程行业协会团体标准《抗滑桩施工技术规程》(T/CAGHP 004-2018).北京：人民交通出版社，2018.