易滑坡陡壁山區(qū)樁基施工關(guān)鍵技術(shù)

羅中華

(中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的不斷加大，高速公路建設(shè)逐漸向地質(zhì)條件異常復(fù)雜的邊遠(yuǎn)山區(qū)延伸。山區(qū)高速公路建設(shè)面臨的施工難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)平原地區(qū)，地質(zhì)條件差、地形復(fù)雜、橋隧比例高等因素都給施工帶來(lái)極大的困難。本文結(jié)合具體的施工案例，針對(duì)易滑坡陡壁山區(qū)橋墩樁基施工中所遇到的各種問(wèn)題提出了相應(yīng)解決方案，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況及施工難點(diǎn)分析

1.1 工程概況

龍?zhí)痘ネù髽蛭挥谥貞c市石柱縣龍?zhí)多l(xiāng)龍?zhí)洞寰硟?nèi)，互通跨越楊家河和龍?zhí)逗樱觾?nèi)有常年流水。設(shè)計(jì)構(gòu)筑物主要包括主線橋4座、匝道橋5座。擬建橋位區(qū)屬溶蝕中低山河谷斜坡地貌，所跨河溝均呈“V”字型，切割均較深，斜坡地形坡角一般30～40°。線路主要位于斜坡中部，沿溝谷左側(cè)斜坡中下部往下游行進(jìn)，與斜坡呈小角度相交。

1.2 施工難點(diǎn)分析

(1)橋梁部分樁基位于喀斯特灰?guī)r地區(qū)，由于巖溶發(fā)育，挖孔樁施工過(guò)程中極易出現(xiàn)溶洞吞噬及突泥突水現(xiàn)象。

(2)橋梁施工處于滑坡體地段，地表長(zhǎng)期暴露，且夏季暴雨頻發(fā)，山體滑坡發(fā)生系數(shù)較高，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極高。

(3)位于陡壁山體上的橋墩，施工場(chǎng)地狹窄，無(wú)施工作業(yè)平臺(tái)。

(4)橋梁墩柱施工位于陡壁山體之上，施工材料無(wú)法采用常規(guī)設(shè)備將其運(yùn)輸至指定位置；且現(xiàn)場(chǎng)無(wú)堆渣場(chǎng)地，挖方渣石外運(yùn)困難，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2 巖溶地區(qū)樁基處理

本工程位于喀斯特灰?guī)r地區(qū)，巖溶發(fā)育充分，為施工重大風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。經(jīng)專家論證及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，決定采用逐樁探溶、提前預(yù)注漿的施工處理方案。

針對(duì)巖溶發(fā)育情況的不同，樁基施工分別采取不同的處理措施[1-3]：

(1)對(duì)于封閉比較小的溶洞，采取注漿措施，提供條件穿過(guò)溶洞。

(2)若洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿的方法。

(3)若充填物呈松散或軟塑狀態(tài)時(shí)，則直接注漿固結(jié)即可。

其中，第2種情況，若溶洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物較少，需向洞內(nèi)填充砂子。填砂量應(yīng)根據(jù)成樁直徑、圍護(hù)體積的最小直徑及堆積體成形規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。首先選擇一個(gè)合適的孔位，放入并固定鋼套管，并將注砂管與鋼套管相連接，然后用壓風(fēng)機(jī)將干砂壓入，為防止洞內(nèi)高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達(dá)到計(jì)算的填充體積、壓力穩(wěn)定時(shí)，即可停止填砂。

待注漿固結(jié)呈硬塑狀態(tài)時(shí)，則可直接進(jìn)行人工開(kāi)挖，但開(kāi)挖過(guò)程中需注意加強(qiáng)護(hù)壁保護(hù)。實(shí)踐證明，針對(duì)挖孔樁通過(guò)溶洞挖孔施工難度大的難題，采取逐樁探溶、提前注漿法是十分方便且有效的，可在類似工程中進(jìn)行推廣。

3 滑坡地段保護(hù)處理

工程標(biāo)段地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，部分橋梁結(jié)構(gòu)物坐落于由塊石和土體混合而成的崩坡堆積體上。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶纸? a氣象信息顯示，該地區(qū)每年雨天長(zhǎng)達(dá)150～200 d，平均3～7 d就有雨，過(guò)多的雨水導(dǎo)致山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)。因此，在該地區(qū)施工時(shí)必須對(duì)滑坡地段進(jìn)行適當(dāng)處理，以確保橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的安全順利。

滑坡治理的工程措施很多。主要有四大類[4,5]：一是消除或減輕水的危害；二是改變滑坡體外形；三是設(shè)置抗滑建筑物；四是改善滑動(dòng)帶土石性質(zhì)?；碌囟蔚闹卫響?yīng)結(jié)合地形和水文地質(zhì)條件，因地制宜采用單一或綜合治理措施達(dá)到治理地質(zhì)災(zāi)害的目的。

本工程地形條件及地質(zhì)情況十分復(fù)雜，治理滑坡采用單一的治理方式很難達(dá)到理想效果，需要多種工程措施來(lái)綜合治理,如圖1所示。在樁基施工前，應(yīng)首先對(duì)地表進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、進(jìn)行必要的位移觀測(cè)；其次針對(duì)需要治理的滑坡地段做好防排水措施；然后結(jié)合每根樁基實(shí)際地形情況、施工環(huán)境及工期要求，采取卸載減壓與加載反壓相結(jié)合、卸載減壓與抗滑擋墻相結(jié)合、加載反壓與抗滑樁相結(jié)合、卸載減壓與注漿固結(jié)相結(jié)合等一系列綜合治理措施，取得良好的防滑坡效果。

圖1 滑坡體處置作業(yè)

4 施工場(chǎng)地狹窄問(wèn)題的解決對(duì)策

位于陡壁山體上的樁基，施工場(chǎng)地十分狹窄，無(wú)施工作業(yè)平臺(tái)，無(wú)法進(jìn)行挖孔作業(yè)。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查，針對(duì)每個(gè)陡壁樁基實(shí)際地形情況與施工環(huán)境，分別設(shè)計(jì)了工字鋼作業(yè)平臺(tái)，如圖2所示。

搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)面積約為3 m×3 m=9 m2，立柱用I10工字鋼嵌入巖土不小于50 cm，橫桿用于立柱焊接，平臺(tái)面用[10焊接在橫桿上，頂面鋪設(shè)木板，三面用鋼管圍擋防護(hù)。作業(yè)平臺(tái)應(yīng)低于樁基鎖口30 cm，在樁基上方設(shè)置擋板防護(hù)措施，防止上方松動(dòng)石塊滾入樁內(nèi)。每根樁基每天挖方量約4.6 m3，在作業(yè)平臺(tái)上擺放直徑1 m棄土桶，保證每天開(kāi)挖所有棄渣可裝于桶中，然后用纜車將棄渣運(yùn)輸至附近道路邊，最后所有棄渣統(tǒng)一運(yùn)至棄土場(chǎng)。

圖2 陡壁樁基施工作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)

陡壁山體特殊樁基施工作業(yè)平臺(tái)，搭設(shè)簡(jiǎn)單方便，施工成本低，是確保樁基施工作業(yè)人員安全的有效措施。

5 施工材料及渣石運(yùn)輸問(wèn)題解決方案

5.1 施工材料運(yùn)輸方案

本工程橋梁線路左側(cè)為陡壁山體，左側(cè)下方為溝谷河流及道路，線路右側(cè)為陡壁山體，線路坐落于滑坡堆積體的陡壁山腰間。線路一半以上的地段無(wú)法修建施工便道，滑坡地段也不允許修筑施工便道。因此，工程主體施工材料將無(wú)法以常規(guī)方式運(yùn)送至指定部位，樁基工程鋼筋綁扎也沒(méi)有施工場(chǎng)地，鋼筋籠無(wú)法按照常規(guī)施工方式整體吊裝。顯然，這些不利因素將影響工程的施工進(jìn)度及成本，并增加施工安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)材料運(yùn)輸及鋼筋綁扎等系列問(wèn)題，按照常規(guī)施工方式根據(jù)各段地形條件可采取以下幾種施工方案：

(1)垂直運(yùn)輸高度小于30 m、水平運(yùn)輸距離小于20 m的陡坡地段，可直接利用一般汽車吊將工程材料垂直運(yùn)輸至陡壁山體某個(gè)位置，再利用人工將材料搬運(yùn)至施工部位。

(2)垂直運(yùn)輸高度30～50 m、水平運(yùn)輸距離20～50 m的陡坡地段，需利用大噸位汽車吊將工程材料垂直運(yùn)輸至陡壁山體某個(gè)位置，再利用人工將材料搬運(yùn)至施工部位。

(3)垂直運(yùn)輸高度大于50 m、水平運(yùn)輸距離大于50 m的陡坡地段，通常利用汽車吊配合塔吊將工程材料垂直運(yùn)輸至指定位置，但由于塔吊大臂靠近山體一側(cè)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，也需利用人工將材料搬運(yùn)至施工部位。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上幾種方案調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)以上幾種方案效率并不高，且大型汽車吊和塔吊租賃費(fèi)用占比較大，施工成本及施工進(jìn)度等均受到相應(yīng)的制約。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的方案比對(duì)，最終根據(jù)每個(gè)陡壁樁基的實(shí)際地形情況與施工環(huán)境，在斜坡上設(shè)置滾輪運(yùn)輸軌道，坡頂位置設(shè)置卷?yè)P(yáng)機(jī)，運(yùn)輸軌道上安裝運(yùn)輸小車，運(yùn)輸小車設(shè)置底托，將半成品鋼筋安放在運(yùn)輸小車上固定，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力及滾輪軌道的滾動(dòng)作用將鋼筋運(yùn)輸至中轉(zhuǎn)站，一次可運(yùn)輸0.5～1.0 t，再由順橋向的滾輪運(yùn)輸裝置將各孔所需鋼筋運(yùn)輸至各施工部位，如圖3所示，最后在孔口搭設(shè)的特殊平臺(tái)上進(jìn)行鋼筋籠的綁扎安裝。此方案解決了陡壁樁基施工材料運(yùn)輸及無(wú)場(chǎng)地孔口綁扎鋼筋籠的難題，方便快捷，降低了施工成本，也提高了效率。

圖3 陡壁樁基施工鋼筋運(yùn)輸裝置

5.2 渣石運(yùn)輸方案

本工程部分陡壁樁基下方為河道或道路，上方為匝道路基，樁基正好處于施工場(chǎng)地狹窄的位置，根本無(wú)堆渣場(chǎng)地，如果直接從孔口向下傾倒渣土，會(huì)造成大片林地被覆蓋，違背文明施工的理念。經(jīng)過(guò)深入地分析對(duì)比，最終采用如下方案：

若樁基下方為河流，在孔口出渣時(shí)，采用在斜坡上設(shè)置滾輪運(yùn)輸軌道，如圖4所示。在坡頂上設(shè)置卷?yè)P(yáng)機(jī)，在滾輪運(yùn)輸軌道上安裝出渣小車，出渣小車直接坐落于樁基側(cè)向臨空面，孔內(nèi)出渣時(shí)直接將渣桶內(nèi)的渣土傾倒在出渣小車內(nèi)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引力及滾輪軌道的滾動(dòng)作用將渣土運(yùn)輸至指定位置；其次是在樁孔下方設(shè)置防護(hù)擋板，防止零散的渣土滑向下方林地及河道內(nèi)，施工完后統(tǒng)一清理遺漏的渣土。

若下方為既有道路，孔口出渣時(shí)，采用在斜坡上設(shè)置全封閉滑槽，如圖5所示。進(jìn)口設(shè)置喇叭口擋護(hù)板，直接接于樁基孔口下方，滑槽出口設(shè)置在道路靠山體側(cè)?？卓诔鲈鼤r(shí)，直接將渣土倒入滑槽滑至坡腳，并及時(shí)運(yùn)走。在滑槽進(jìn)口處除設(shè)置喇叭口以外，另設(shè)置攔擋措施，防止零散的渣土滑向道路傷及車輛行人；在滑槽出口設(shè)置擋板防護(hù)，防止渣土滑速過(guò)快滾落至路中影響通行。

圖4 滾輪運(yùn)輸軌道 圖5 全封閉滑槽

以上方案既解決了河道堵塞以及道路通行的安全問(wèn)題，也解決了渣土隨意傾倒覆蓋林地的難題，既環(huán)保也符合安全文明施工的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文以龍?zhí)痘ネù髽驗(yàn)槔?，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，分別提出了相應(yīng)施工問(wèn)題的解決方案，顯著加快了施工進(jìn)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為類似工程提供了參考。