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                挡土墙及路肩墙水泥砼抗滑」桩施工工法

                1  前言

                近年来,国家对交通基础设々施建设的投入不断增加,交通建设事业的快速发展和国家总体战略布局的实施,高速公路施工将逐渐向山区、深山区等复杂地形、地质情况下推进,不可避免地会遇到滑坡体〖进行滑坡处治的施工。为了争取最快最㊣ 有效的滑坡处治方案,“绥满高速公路绥芬河至牡丹江段工程建◥设项目”“绥满国道主干线海林至亚布←力公路改扩建工程”“哈尔滨绕城高速公路工▆程建设项目”均设计采用了挡土墙及路肩墙水泥砼抗滑」桩施工工法,通过整体体系防御能力的提高来治理滑坡,达到了滑坡治理目的。由于在复杂地质情况下,水泥砼抗滑桩在【挡土墙及路肩墙处治滑坡作用方面效果明显,且工艺技术【较为成熟,所以有较明显的社会、经济效益。应用此项工法的△绥满国道主干线海林至亚布力公路改扩建工程荣获二0一0年度国家优质工程银质奖。2011年7月该工法关键技术经黑龙江省交通运输厅组织的专家鉴定,认为达到国内领先水平。2011年8月本工法经科技查新,国内未见○相同文献报到.

                2  工法特点

                2.1 利用机械钻孔灌注桩作抗滑桩,能有〓效地阻挡滑坡地质灾害地进一步发展,并保证工程的顺利实施。

                2.2 建造在软土地基上的︼挡土墙,其整体稳定性往↓往不能满足设计要求,在挡墙下设置抗滑桩以阻止地基滑动。

                2.3 对建造在地基土为抗剪强度较低的柔弱土层时,极易引起地基滑动,影响挡墙及路基的稳定,故在距路肩墙内侧4米纵向间距5米设置∮抗滑桩,卸载部分侧向滑动力,以减〖小滑坡体对路肩墙横向的直接受力影响。

                2.4 抗◆滑桩用系梁相互连接,极大的增强了抗滑桩的整体抵御滑坡的能力。

                3适用范围

                深山区复杂地质、地形条件下高速公路、铁路施工,山区城市滑坡地质灾害处治及其预防施工。

                4工艺原理

                在路肩墙基础下或路肩墙前缘某指定截面设置抗滑桩,通过滑动面以下的有效锚固长度再通过桩的支撑作用来稳定滑坡※,再兼顾系梁的连接,增强整体抵御侧向滑∴动的能力。也通过路肩墙◢的整体强度抵御滑坡体上荷载对滑坡体的侧向受力影响。一般适用于非塑性体浅层和中厚层滑坡前缘,抗滑桩位置灵活,可以分散作业,省时省料,破坏滑体少,便于施工,易于抢修,结合路肩墙的整体抗侧滑能力,能立即产生抗滑作用。在正在通车的线路或已成型建筑物附近施工,可以不影响行车或正常生产。在╳新线施工中,对易产生滑坡的山坡或暂■时稳定的古老滑坡可以采用先施工抗滑桩后再开挖路堑或砌筑挡墙卐的施工方法,可以成功地避免滑坡的产生或复活,确保施工或构造物的安全。此外,机械钻孔抗滑桩的桩孔本身就是一个很好的深探井,通过它可以检查和修改原有的设计,达到动态设计目的,使设计更加符合实际情况。

                           5施工工艺①流程及操作要点

                抗滑桩按施工方法不同,可分为※打入桩,钻孔桩和挖孔桩。由于机械钻孔抗滑桩配合路堑挡墙及〓路肩墙的适应性强、施工简便等优点,在工程上使用较多,因此,本工法仅对钻孔桩抗滑桩配合路堑挡墙及路肩墙的施工作详细介绍№。

                5.1 施工工艺流程

                施工准备→测量放样→桩孔开钻→地质情况检查和修改设计→终孔→钢筋安装→混凝土浇筑→路堑挡墙的∏砌筑

                5.2 操作要点

                5.2.1  钻孔前的♂施工准备工作

                钻孔前的准备工作主要包括接通水路、电路,桩位放样,整理⊙平整场地,布设施工便道,设置供电及供水系统,制作和埋设护筒,制作钻孔架,泥浆的制备和准备钻孔机具等。

                1 场地整理

                施工前,施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必※须搭设施工平台※,桩基处在旱地时,清除杂物后夯压密实即〖可。

                2 本标段钻孔桩均使↘用钢护筒,采用3mm-5mm钢板制作。为保证其刚度,防止变形,在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。本合同段的钻孔桩直径为3000px和2500px。根据钻孔桩直径,我们所做的护筒直径为3625px和3125px。护筒埋设时,其轴线对准测量所标出的桩位中心,护筒周围和护筒底接触紧密,保证其位置偏差不大于125px,倾斜∑度不大于】1%。

                3 泥浆的制作〗

                制浆前,先把粘土尽量打碎,使其在搅拌中容】易成浆,缩短成浆时间,提高泥浆质量。制浆时,可将打碎的粘土直接投入护筒内,使用冲击锥冲击制浆,待粘土已冲搅成泥浆时,即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存,以便随时补充々孔内泥浆。

                4 钻机就位

                埋设好护筒后,即可进行钻○机就位,本标段使←用的钻机为卷扬机牵引式冲击钻和冲抓钻。就位时,只要使钻锥中心对准测量放样时所测设的桩位即可,其对中误差不得大于125px。

                5 测量放线

                按设计坐标采用全站仪测定桩位,根据桩孔线或四边角点进行放样,考虑施工误差,每边可较设计放大0.05m。同时对︾滑坡体建立监控体系,定期观测,及时提供监控报告和发出报警↑通知。

                5.2.2钻孔工艺

                1冲击钻钻■孔工艺

                1)开钻前应注意的事项

                开钻前,在护筒〗内多加一些粘土。地表土层松疏时,还要混和加入一定数量的小片石,然后注入泥浆和清水,借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁,以加固护筒角。为防止冲击振动使邻孔坍塌或影响邻孔□已灌注砼的凝固,必须等邻孔砼灌注完毕并达到一定的强◤度后方可开始钻孔。

                冲击钻孔时宜∞用小冲程,当孔底在护筒脚下3-4m后,可根据实际情况适当加大冲程。

                在钻孔桩上部淤泥段,考虑采用冲抓钻:一方面可防止坍孔,另一方面可以适当加快施工进度。 钻机安装处事先整平夯实,以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的▆质量。

                钻机必须☆固定牢固,严禁在□ 钻孔过程中钻机移位。钻孔时,随时察看钢丝绳的回弹情况,耳听钻锥的冲击■声,以判别孔底情况,掌握勤松动,少量松绳的原则;孔内水泥浆水平面须高出护筒脚至少0.5m以上,以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁,但比护筒顶面低0.3m,防止◥泥浆溢出;冲击过程中勤抽→碴,勤检查钢丝绳和钻头的磨损情况,预防安全质量ㄨ事故的发生。

                2)抽碴时※应注意的几个问题

                及时向孔内补浆或补水,如向孔内投放粘土自行造浆,在抽碴后随着冲击投放粘土,不宜一次倒进很多,防止粘结;抽碴筒到孔底后,要在孔↓底上、下提放几次,使用权其多进些钻碴,然后提出;钻头刃口在№钻井中不断磨损,直径磨耗不▲得超过37.5px,每班开钻前检▲查钻头直径、及时补焊,不宜中途修补,以免卡钻;准备备♂用钻头,轮换使用和修补。

                2 回转钻钻孔工艺

                1)初钻

                先启动泥浆泵和转盘,使之空转一段时间,待泥浆输进一定数量后,方可开始钻进。接、卸钻『杆的动作要迅速、安全,争取在尽快『时间内完成,以免停钻时间过长,增加→孔底沉淀。

                2)钻进时注意事㊣ 项

                开始钻进时,进尺应适当控制,在护筒刃脚处,应低档慢速钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后,可⌒ 按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时,可提起钻¤锥,向孔中倒★入粘土,再放下钻锥倒转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙,稳住@泥浆继续钻进;在粘土中钻进,由于泥浆粘性大,钻锥所受阻力也大,易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进;在砂土或软土层钻进时,易坍空孔。易选用平底钻▼锥,控制进尺,轻压,低档慢速,大泵量,稠∮泥浆钻进;在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻々进时,因土层〓太硬,会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象,易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速,优质泥浆,大泵量,两级钻进的方法钻进;钻进过程中,每进尺2~3m,应检查钻孔直径和ㄨ竖直度,检查工具可用圆钢筋笼(外径D等于设◥计桩径,高度3~5m)吊入孔内,使钢ζ 筋笼中心与钻孔中心重合,如上下各处均无〓挂阻,则说明钻孔直径和竖直度符合要求。

                3)终孔

                根据钻孔实际地质♀剖面图,经设计部门意见反馈,进入滑动面以下稳定的基岩深度满足锚固长度和达到抗滑力要求后,可报请监理工程师进行终孔并计算抗滑桩体桩长。

                4)检测孔深、倾斜度、直径和清孔

                钻孔完成Ψ后,必须检◥测孔深、直径和倾斜度,其中孔径和□孔深须达到设计要求,倾∴斜度不得大于1%。清孔就是在吊放钢筋笼之前,对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理,做到孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。

                5.2.3钢筋安装

                在现场设置钢筋棚,场地需ぷ进行硬化。

                1钢筋在钢筋棚按设计要求下料,运到现场进行绑扎和安装←。

                2钢筋笼可在井口搭设▓辅助吊架,逐段绑扎成型↑逐段吊入孔内施工成型。

                3钢筋笼也可以在孔内绑扎,逐段升高∮到整体成型施工。

                4钢筋笼主筋采用在钢筋棚加工完成套丝并运到井孔处,由工人在现场采用机械直螺纹套筒连接成型工艺进行主筋连接施工。

                5 声测检测管(如有)随钢筋笼一同成型,并精确定「位和控制垂直度∩,以确保检测效果∩。

                5.2.4混凝土浇筑施工

                1现场设置拌和站或有条件时采用№商品混凝土,对场地进行规※整硬化,对计量器具进行标定。

                2混凝土采用泵送或其他符合现场情况的方式进行运输。

                3在井孔内必须设置串筒或导管,确保混凝土自由落体高度不大于规范规定值,以防止混凝土离析影响桩基桩身混凝土质量。

                4如井孔内渗水量上升@ 速度大于6mm/分钟,则采用水下浇筑混凝土工艺导管剪球法进行↓施工,防止混凝土▅被水洗而离析或出现质量缺陷。

                5采用干处灌注必须进行振捣∏,每浇筑50~1500px高进行均匀振捣一遍,以混凝土不冒▲气泡,表面平坦不下沉和泛浆为止,确保成桩混凝土质量。

                6采用导管剪球法灌注水下混凝土,必须执行相关要求、标准和注意事项,确保成桩质量。

                5.2.5寒冷地区及常年冻土地带要考虑ζ冻胀作用对抗滑桩灌注◆桩的不利影响。

                1冻胀产生的原因

                主要是冬季因冻土上』限以上处于冻结状态而①产生强大的切向力,此时,恒载加冻结力不足以平衡冻胀力,致使基础拔起;或由于施工过程中大量的热量介入,引起的水热交换条件失去平衡,导致天然上限下降,产生地︻基压密下沉;另外冻土︻地基在荷载长期作用下产生蠕变而下沉。在天⌒ 然条件下,由于地基土土质条ω 件、水分条件、冻结条件等∑的不同,抗滑桩基础的冻胀将是不均匀的,通过对作用▓于基础的冻胀力情况进行分析,由于水平冻胀力相互抵消,对工程造成破坏的主要是冻胀产生的切向冻胀力和法向冻胀力。

                2在抗滑桩的施工中,应采取以下措施防止桩冻胀

                1)干法钻孔快速施工。按照△保护冻土、减少热√扰动的原则,冻土区灌注桩的钻孔施工提倡使用旋挖∮钻机干法旋钻,快速成孔。成孔后快速◎灌注,避免孔壁热融坍塌。

                2)护筒埋入冻土上限以下至少0.5米,成桩后不拆除护筒,并在护筒壁涂抹油渣涂层,在地基土与桩基之间形成滑动层,减少外表面的亲水程※度,从而降低冻土冻胀对桩的上▃拔力。

                3)位于寒冷地区的灌注桩施工现场浇注的混凝土均采用≡低温、早强、耐久混︾凝土。

                5.2.6抗滑桩配●合路堑挡墙及路肩墙施工

                5.2.7机械钻孔施工工艺

                5.2.8  机械钻孔抗滑桩配合路堑挡墙及路肩墙施工工艺的改进

                1采用跳槽式或隔孔方式钻孔,以少扰动或不扰动滑坡体为主,尽量避免在钻取抗滑桩过程中导致滑坡加剧。

                2在施工抗滑桩前应对滑坡范围裂缝进行封闭,先施作截水沟,防止雨水渗入滑@体,增加滑体的重力和下々滑力。

                3在施工抗滑桩路堑挡墙及路肩墙时,最好避开雨季选◥择旱季进行。

                4抗滑桩、路肩墙々施工应安排按合理,工序紧凑,采用短、平、快的方式,集中力量突击,防止各工序间隔拖延时间太长,对滑坡治理不利。

                5先施工抗滑桩,后系梁,再施工路堑挡墙及路肩墙。

                5.2.9监测技术◥与分析

                确保工程建设安全的关键是全过程监控滑坡体的变化情况,及时测量各主要▂工序施工阶段引起的动█态沉降数值,并与分析计☉算值比较,及时反馈指导设计和施工。主要的监测内↑容参见下表

                6 材料与设备    

                6.1材料

                7 质量控制

                7.1施工依据

                《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)

                《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)

                《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)

                《公路路基设计规范》   (JTGD30-2004)

                《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)

                7.2工程◥质量控制标准

                7.2.1桩孔开挖中施工◥质量执行中华人民共和国交通部公路工程国内招标文件范本《技术规范》。桩孔∩开挖中心位置、孔底高程允许偏差按下表ㄨ执行。

                7.2.2抗滑桩施工质量执行《公路工程质量检验评定标准》允许偏差见表

                7.2.3路堑挡墙及路肩墙施工质量执行《公路工程质量检验评定标准》允许偏差见表

                7.3质↘量保证措施

                7.3.1桩孔开钻断面尺寸不得小于护壁厚度@ 加桩身断面尺寸(长宽或←直径)。

                7.3.2钢筋笼分段成笼,搭接位置不得设在土石分界和滑动面处。

                7.3.3混凝卐土灌注必须连续作业,如因故出现中断灌注,接缝面应做特殊㊣处理,严禁施工缝处在滑动面上。

                7.3.4抗滑桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录

                8  安全措施

                8.1 建立完善的施工安全保证体系,加强施工作【业中的安全检查,确∩保作业标准化、规范化。

                8.2 施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技◆术规范》的有关规范→规定执行。

                8.3 施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置,并完善各种安全标志和标识。

                9  环保措施

                9.1 将施工场地和作业控制在工程建设允许的范围◢内,合理布置,规范围挡,做到标牌清◢楚、齐全,各种标识醒目,施工现场︻整洁文明。

                9.2 设置专用废水,垃↓圾处理坑,认真做好无害化★处理,从根本上防止生产、生活垃圾乱堆乱放⌒乱流,污染周围环境。

                10资源节约

                水泥砼抗滑桩╳合理搭配路肩墙及路堑挡墙可有效利用此防滑治理体系抵御侧向滑动力。在因地制宜合理的采用钻孔施工的条件下,就可以采用相对较陡的边坡坡度√,减少土石方开挖方量,加上抗滑桩及挡ζ墙在结构上所占空间很小,可减小开挖宽度,从而可以较大√幅度的减少开挖工程量。一方♀面减少机械设备的使用,降低造价;另一方面减少了植被破坏,降低了复垦的费用。

                11  效益分析

                11.1经济效益

                本工法虽然初期建设投资比较大,每米造价约为1920元/米,但是♂采用其他方法施工的滑坡段落,一般通车3年后维修养♂护工程连续发生,且维修一般要封闭交通,既▃阻断了交通又增加了养护维修费用,而采用抗滑桩次第搭配路堑挡墙施工的路段,施工工艺方法◥简单,能彻底解决地质灾害对路基的危害,延长路基、路面使用年限,在正常使★用条件下,路基边坡稳定,不需要加固维修★。不用对滑坡地质灾害的治理多投入更多的费用,此工法在黑龙江省多个工程中成功应用,从长远利益■看则更经济合理。

                11.2社会效益

                本『工法主要增加了水泥钢筋砼的造价,但』可以相应的减少处置滑坡灾害的投入,搭配了抗滑桩的路堑挡墙及路肩墙具∞有足够的强度和良好的整体性,抗裂、抗冲击、抗侧向滑动的性能也∮大为改善。采用此法施工的工程基本上能避免滑坡灾害的侵袭。节约了大量的资金,减少了对路基安全及质量的影响,取得了良好的社〓会效益。

                12 应用实例

                12.1 应用实例一↙

                12.1.1绥满高速公路绥芬河至牡丹江段工程建设项目位于黑龙江省牡丹江东部,国道301干线◥高速公路,路基宽24.5m,设计车速120公里/小时。黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司承建该工程●,K104+800-K125+000长20.2公里的施工任务,工期为2009年5月-2011年7月。采用抗滑桩及路☉肩墙、路堑挡土墙搭配组合进行滑坡治理后,通过对该段路基工后监控,未发现开裂和下沉,现已㊣ 正常运营了一年,没有再出现滑坡病害,,直接起到了很好的抗滑作用】】,抗滑效果显著。

                12.2应用实例二

                12.2.1绥满国道主干线海林至亚布力公路改扩建工程位于亚Ψ布力东部,国道301干线高速公路,路基宽24.5m,设计车速120公路/小时。黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司承建该工程施工任务,工期为2005年6月-2007年9月。采用“抗滑桩搭配路肩墙及路堑挡墙施工”工法进行滑坡治理后,滑坡已经得到彻底的治理,现已正常运营4年没有╲出现滑坡病害,说明抗滑桩↘搭配路肩墙及路堑挡墙施工已经起到了直接的很好的抗滑作用。

                12.3应用实例三⊙⊙

                12.3.1哈尔滨绕城高速公路工程建设项目西段(瓦盆窑---秦家)全长1268.86m,主桥全长696m,桥引道全长500m,主桥全宽33.2m,双向▓四车道。黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司承建该工程,工期为2001年7月-2004年10月。采用“挡土墙及路肩墙水泥砼抗滑桩施工”工法实施桥引道滑坡治理后,有效地止住了滑坡体变形失稳,达到了预期的〗治理效果,现已正常运营7年没有出现滑坡病害,取得了良好的经济及社会效益。


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