淠河總干渠滑坡治理工程施工及抗滑樁技術應用

夏 濤 張漢杰

(安徽省淠史杭灌區管理總局 六安 237000)

1 工程概況

淠史杭灌區位于安徽省中西部江淮丘陵地帶，設計灌溉面積73.33萬hm2，是我國灌溉面積最大的灌區之一。灌區共有總干渠、干渠12條。

淠河總干渠于1958年興建，1959年開始發揮灌溉效益。從六安市橫排頭起，至肥西縣新民壩止，全長104.5km，設計流量300m3/s，控制灌溉面積44萬hm2。

2001年3月～2003年7月，淠河總干渠王集、東郢、劉圩、陶崗切嶺南北岸5處渠岸，相繼發生了不同程度的滑坡，已影響渠道輸水，危機渠堤安全。

2 施工流程和工藝

2.1 施工測量

根據現場施工精度和技術要求，現場平面控制網采用三角網及導線網結合的方式，高程控制點應設在不易損壞處，測量放樣工作由專業人員負責。

a.定線采用J2經緯儀進行，測設永久性的標石，假設標線，設置建筑物軸線的同時，設置兩條縱橫線，作為施工放線的主要控制線。

b.平面控制的測設精度。首級控制網按獨立三等三角網精度要求，軸線、副線的測設按四等三角網或一級導線精度要求。

c.在擬建建筑物周圍測設足夠數量的高程控制網，精度符合三等水準精度，并應與主要水準點相連接。

d.在擬建建筑物的周圍設置平面和高程控制點，分別編號，繪制平面圖，施工期間妥善保護，定期校核。

e.施工期間所有施工定線、進度、計量、竣工等測量原始記錄、計算成果和繪制的圖幅，特別是隱蔽工程的資料，均及時整理、校核、分類、整編成冊，當工程完工后，移交建設管理單位。

施工過程中，主要進行以下測量:

a.開工前，應對原設控制點、中心點復測，布設施工網，并定期檢測。

b.建筑物及附屬工程的點位放樣。

c.建筑物的外部變形觀測點的埋設和定期觀測。d.竣工測量。

2.2 施工導流、排水及度汛安全保障

2.2.1 施工導流圍堰

為保證滑坡的正常施工，在其外側布設半封閉式導流施工土質圍堰，使作業面處于無水狀態，也能保證干渠內的正常通水。圍堰的標準根據干渠內的水位變化進行綜合考慮:頂高程超出多年平均水位1m，頂寬2m，迎水坡1∶4(水下方為自然坡度)，背水坡為1∶1。

2.2.2 施工排水

針對地表徑流、基坑滲水、承壓水等不同情況制定相應排水措施。

a.初期排水方式。待施工圍堰合攏后，需設置兩臺潛水泵(1臺備用)，將積水排到圍堰外的干渠內，保證作業面處于無水狀態。

b.地表徑流排水方式。在施工過程中，為了防止地表雨水滲進滑裂面，在滑坡滑裂面上側的穩定土體上開挖一道截水溝，內鋪塑料薄膜，以截走外圍的地表水，將地表徑流拒之“門外”，并順坡引入干渠內，保證施工時土體不受地表徑流滲水的影響。

c.基坑滲水排水方式。在基坑開挖時，于基坑的拐角處設置一集水井，井底鋪設粗砂反濾，主要排除雨水、基坑滲水和施工廢水，使用潛水泵抽排到圍堰外。強將雨期間，加大抽排力度，確保基坑不被積水浸泡。

2.2.3 施工度汛安全保障措施

a.工期保證。科學安排施工計劃，加快施工進度和管理，確保按期完工。

b.施工圍堰安全保證措施。施工中，及時對圍堰進行加固和備土，作為汛期超高水位時的應急措施。同時汛期干渠內水位升高，圍堰的迎水面應防止沖刷和滲漏，在汛期來臨前預先鋪設花雨布，防止風浪淘刷坡面;必要時，采用塊石臨時護岸。汛期派專人巡查和維護圍堰。防止出現管涌、集中滲漏和滑塌等險情。

c.防汛度汛組織保障措施。項目部成立專門的防汛領導小組和防汛指揮中心，由項目部經理擔任組長，各作業隊隊長為主要成員，同時成立防汛突擊隊及水情汛情收報小組，并組織由全體項目部成員參加的防汛隊伍并實行防汛值班制。

d.層層落實防汛度汛責任制。制定以項目經理為防汛度汛第一責任人的責任制，層層分解任務，層層落實，建立一套全員動員、全員參與、全員負責的責任制;同時根據工程部位不同制定相應的防汛度汛措施。

e.防汛度汛物資保障措施。項目部應準備足夠數量的防汛設施和材料，以滿足防汛需要。檢修好各種抽水設備。

f.發生超高水位時，應在發包人和地方政府統一指揮下進行防汛搶險，保障干渠和建筑物的安全。

2.3 土方工程施工

2.3.1 土方開挖

該工程三處滑坡土方開挖工程量較大，采用機械化作業為主人工為輔的方法施工，施工機械采用鏟運機。

a.水泥土鍵支擋基坑開挖采用對撐法垂直開挖，開挖深度要求達到風化巖層以下不少于20cm。

b.抗滑樁構架井柱開挖應避開雨量較大時開挖，開挖時一氣呵成。開挖在現有坡面上放樣進行，由滑坡兩端向中間推進，或由比較穩定的一端向另一端推進。同時多孔開挖時，待先期開挖的井柱全組澆注完成后，再開挖間隔內諸孔。井坑挖出的棄土，原則上就地向河床側堆放，或在監理人指定的地點堆放。

c.排水明溝、導滲盲溝的土方開挖亦采用人工開挖。

d.削坡減載施工程序為:出滑舌土體外，先進行削坡土方開挖，然后施工土體排水管系統，再將滑舌土體開挖，應先自滑體主軸兩側進行，先坡頂后坡腳。

2.3.2 土方回填

采用人工方法就近取土回填，要求將土料中的雜物清理干凈，土質符合設計要求，土塊粒徑符合相關規范要求。分層回填(每層厚150～200mm)，分層夯實。

在作業條件允許的前提下采用人機結合方式進行回填，建議采用鏟運機，因為鏟運機同時具有挖、運、卸、整平和自動碾壓的一系列功能，特別適用于200m左右的土方開挖和回填。

2.3.3 棄土處理

削坡減載下來的多余土方，應按設計要求堆放于棄土區，堆放在切嶺坡頂外側邊線10m以外，并沿渠頂地面高程順渠向布置排水溝，以排除堆土區和坡頂地面的積水。

2.3.4 基坑的防護

樁孔和基坑的開挖都需要支撐和護壁，以確保穩定和安全。在基坑的外圍設置排水溝，坑內設置集水井，保證工作面始終處于干燥狀態。

2.4 水泥土鍵施工

2.4.1 水泥土鍵的施工

a.水泥土鍵的抗剪強度指標是根據已有的試驗資料和設計經驗取得的。實施時水泥土的抗剪強度指標應通過土工試驗確定，并且不應低于設計值。

b.基坑開挖時采用對撐垂直開挖，坑底要開挖至風化巖層以下不少于20cm，堅硬黏土層以下不少于50cm，具體深度經設計人員及地質人員現場驗槽后確定。在回填土之前應清除基坑積水。

c.選料及制土。就近選擇粉質壤土或粉質黏土，土料中有機質含量不大于2%，不得含有草根、草屑等雜質;對大顆粒土團應進行粉碎，黏土粒徑不超過3cm;黏土的最優含水量應通過土工試驗確定，施工時黏土的含水量應控制在最優含水量的±3%之間(一般控制在20%左右)。

d.拌和。拌和前對原料要求準確計量，計量誤差不大于3%。該工程水泥含量為干土重的13%或通過試驗確定。配料前必須先測定料場土的含水量，將設計干土需要量換算成濕土需要量。水泥土可采用人工或機械拌和，要求拌和均勻，熟料成水泥色為止。

e.平倉夯實。先在基坑地面均勻撒放一層干水泥，厚度以覆蓋基坑面為準，而后虛鋪拌和好的水泥土20cm，用齒耙縱橫方向各拉耙數次，以拌和均勻，采用2.2kW蛙式打夯機每層夯打4～5遍，夯實至設計要求的干密度。在下次上土前用齒耙將表面拉毛，再均勻撒放一層干水泥，以利層間結合。夯實后水泥土的干密度不應小于1.60g/m3，并保證水泥土鍵和四周土體的緊密結合。

f.取樣試驗。在水泥土鍵施工過程中，要每1m厚取一組試樣進行干密度測定，每一個水泥土鍵要取一組試樣做抗剪強度試驗。

g.養護。楔塊夯實修整完畢后，用濕草包覆蓋，灑水養護21天，水泥土終凝3天后，表面顏色呈灰褐色。

2.4.2 質量控制

a.主要控制點。楔塊底部平面尺寸、高程;料場土的含水量;水泥土配合比;水泥土拌和質量;水泥土回填厚度;壓實后水泥土的干容重、含水量。

b.控制方法。料場土的含水量每班檢查一次(每組裝3盒)，壓實土的含水量、干密度每墩每層取樣2～3個點;為保持滑體穩定，應按分序間隔法施工;水泥土從拌和至夯實時間不宜超過2h，每一鍵塊應盡可能一次連續施工完成。若遇降雨、塌方、通水等特殊情況楔塊不能一次成型而出現冷縫時，必須進行處理。方法是:先將原夯實面層鑿深3～4cm，掃盡灰土后，再刷水泥凈漿兩遍，即可鋪填上層水泥土。

2.4.3 上部回填

水泥土鍵施工完成后，其上部用原土(軟土不能用)回填夯實至干密度1.5kg/cm3，直至坡面。

2.5 堆砌石工程施工

砌石主要為漿砌塊石擋墻及護底。施工采用人工分段掛線砌筑。砌石工程應在基礎驗收及接合面處理檢驗合格后方可施工。砌筑前，放樣立標，拉線砌筑。基本要求是平整、穩定、密實和錯縫。砌筑用石料選用質地堅硬、表面潔凈、不易風化、沒有裂縫的新鮮巖石，其強度和抗水性符合設計及規范要求。砌筑時，各層均應座漿，隨鋪漿隨砌筑，縫隙用漿灌實，砌筑過程中及時養護。砌體的外露面均應勾縫，并以平縫為宜。

因砌筑工程為成熟工藝，在這里不作詳細介紹。

2.6 抗滑樁構架混凝土和鋼筋混凝土施工

2.6.1 施工原材料

鋼筋、砂、石、水泥等主要原材料應根據設計圖紙要求進行選料，鋼筋應有出廠質量保證書，所有材料在使用前均須在監理的監督下進行抽檢送樣，經試驗合格方可使用。拌和水應選擇未污染，不影響混凝土和易性和混凝土強度的增長，不引起鋼筋和混凝土的腐蝕，pH值、不容物、可容物、磷酸物、硫化物等的含量不超過規定值。

2.6.2 模板安裝拆除

保證混凝土澆筑后結構物形狀、尺寸與相互位置符合施工詳圖的規定;模板表面應光潔平整、接縫嚴密、不漏漿，模板具有足夠的穩定性、剛度和強度;模板必須待混凝土強度達到要求后方可拆除。具體安裝和拆除要求這里不作詳述。

2.6.3 坡面拱支擋施工

坡面拱施工時必須自滑體兩側向主軸方向進行;坡面拱及拱撐腳必須一次澆筑完畢，拱撐腳必須坐落在原狀土上;施工放樣時及澆筑前必須請設計人員到現場驗槽。

2.6.4 抗滑樁構架支擋

2.6.4.1 施工程序

在現有的坡面上放樣開挖，由滑坡兩端向中間推進，或由比較穩定的一端向另一端推進。若同時多孔開挖，需間隔開挖，待先期開挖的井樁全組澆筑完成后，再開挖間隔內諸孔;先施工抗滑樁構架支擋工程，待其達到設計強度后，放方可挖除滑舌多余的土方;設置導滲盲溝;切除設計斷面以外的土方，并整坡至設計斷面;設置縱橫排水明溝;進行新坡面種植綠化。

2.6.4.2 施工工藝

a.井樁開挖，原則上要一氣呵成，要避開雨量較大時開挖。樁護壁采用預制鋼模，高1m，上口直徑為樁徑，下口直徑為樁徑加兩個壁厚，分3～4塊制作，加楔拼裝，以便于拆模;井內挖出的棄土，原則上就地向河床側堆放，或放在設計允許的地方。

b.抗滑樁、撐樁、撐梁三個部分同期開挖。每口井均須記錄地質柱狀圖，由建設、設計、監理等單位驗收簽字后方可澆筑混凝土。

c.成孔的控制深度應符合下列要求:

?抗滑樁必須保證滑裂面以下的穩定土層內至少有1.5m;如果滑裂面以下為微風化砂巖，樁孔進入砂巖的深度不得小于1m，并將孔底清理干凈;

?撐樁頂、底部高程及相對高度原則上應滿足設計圖紙的要求，如遇下臥微風化巖石，原則上應使樁身嵌入風化巖層以下的厚度不小于1.5m(具體由設計單位定)。

d.樁孔完成后，應立即檢查成孔質量，并填寫施工記錄，經有關人員簽字認可后，方可澆筑混凝土。成孔的質量必須符合下列要求:樁位容許偏差為50mm;樁孔垂直度容許偏差為1%;抗滑樁的底部直徑不得小于1.8m，撐樁的底部直徑不小于2m(尤其是主軸斷面附近)。

e.檢查成孔質量合格后，應盡快澆筑混凝土。每組構架不得小于1組混凝土試塊，每組3件。

f.澆筑混凝土時應遵守下列規定:

?在澆筑混凝土前，必須對孔深、孔徑、垂直度、孔底虛土和積水深度進行復查，不合格時應及時處理。應先在底部填5～10cm厚與混凝土內砂漿成分相同的水泥砂漿。抗滑樁、撐樁混凝土絕對不允許出現冷縫。在不得已的情況下，撐梁出現接縫時，接縫必須與斷面垂直，打毛洗凈;

?混凝土應連續灌注，分層振實，分層的厚度按采用的振搗工具而定;

?混凝土坍落度根據土含水量的不同，可采用3～7cm;

?當在0℃以下澆筑混凝土時，應對混凝土采取加熱保溫措施，在樁頂混凝土強度未達到設計強度的50%以前不得受凍;另外，混凝土澆筑溫度也不超過28℃;

?澆筑混凝土至樁頂時，應適當超過樁頂設計標高，以保證在鑿除浮漿后，樁頂標高和質量符合設計要求;

?混凝土自高處傾落的自由高度不應超過2m，當澆筑高度超過3 m時，應采用串筒、溜管或震動溜管使混凝土下落，以免澆筑中混凝土發生離析現象。在井口要鋪設平臺，并注意平倉，防止大石集中在一起。

g.如實際的地質資料與設計資料不符，或在施工時對樁身質量有疑問時，可采用相應的檢測手段進行檢查，其數量由監理、設計、施工及其他有關單位共同研究決定。

h.每根抗滑樁澆筑完成后，要在其頂部埋設位移(水平、垂直)觀測點，隨即觀測一次，以后在3天、7天、15天、28天分別觀測一次，準確記錄。

2.6.5 混凝土排水溝的施工

根據設計圖紙和壩坡的地形，放出縱橫排水溝的中心線，然后放出開挖邊線，基槽兩頭分別定上中心控制樁和邊線控制樁，并測上高程，每隔10m布設邊線控制樁，并測上高程，作為開挖高程的控制點。縱橫排水溝相交處，放線時一定要平順交接，不得陡接。只有在全部符合施工規范要求并經工程師檢查驗收合格后，方可澆筑排水溝混凝土。因排水溝施工工藝較簡單、技術成熟，這里不詳述。

3 結語

通過該工程施工，筆者有以下建議:

a.傳統的水泥土鍵開挖都是對撐法人工垂直開挖，缺點是橫撐多，限制作業面，人工開挖速度慢，不利于工程進度;建議采用鋼板樁代替脹板和支撐，為開挖提供有利的工作面，同時，開挖采用人機結合的方式代替單一的人工開挖方法，首先用0.3m3斗容的小型挖機粗挖，然后采用人工繼續修整，既可以提高施工速度，又能保證開挖質量。

b.由于排水溝的結構小、厚度薄、表觀質量和振搗質量不好控制，因此建議采用整體式可滑動鋼模板和3.5cm的小振搗泵，澆筑完畢后繼續滑向前面施工段，后面成型的部位立即以人工原漿收光抹平。■