談仰斜式排水孔在處理機場高填方邊坡滯水時的應用

王 彩 霞

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

在處理機場高填方邊坡滯水問題時，采用仰斜式排水孔施工能夠快速降低填筑體邊坡的地下水位，降低填筑體含水量，從而加速固結沉降速率，降低沉降收斂周期，增加邊坡穩定性。

1 工程簡況

貴州某民用機場建設項目是目前國內支線機場中土石方量較大、地質條件較復雜的機場，本工程為超高填方(填方高度平均達65 m)。土石方工程施工完成以后，在沉降變形期發現填筑體內部分區域存在成片分布的上層滯水，變形速率較大，特別是雨季期間變形速率有明顯變大的趨勢，為了不影響工程質量及施工進度，采用了仰斜式排水孔對高填方邊坡滯水進行處理。

2 高填方填筑體邊坡滯水的原因分析及處理方法

2.1 原因分析

2.1.1填料的原因

本工程土石方施工時采用了挖方區開挖的炭質泥巖及砂巖作為土石方填料，該類填料中泥巖為軟巖，具有強度低、壓縮性高、透水性不良、遇水軟化的特點，存在較為明顯的蠕變效應。泥巖含量的多少對填料的含水量、滲透性和固結性具有很大的影響。

在高填方施工過程中，由于沒有控制好泥巖和砂巖的混合比例，泥巖比例較大，土石方填筑時雨水的存在使得填料含水量增大，且未及時處理，存在了滯水現象。

另外在土石方完成后，沉降期內經歷雨期，雨水滲透到填筑體內，由于泥巖遇水軟化的特點，填筑體內形成了大量滯水。

2.1.2地下水的存在

本工程原地基及填筑體與原有邊坡搭接處存在地下水，地下水在填筑體的沉降變形及破壞中起著舉足輕重的作用。因為地下水的存在會軟化高填方填筑體的填料，使得填料性質變化，水壓力上升從而降低高填方邊坡穩定性；地下水的滲流會帶走填筑體土體的細顆粒土，降低土體的密實度，加劇填土的沉降變形，使得變形收斂速率變慢；地下水若流速流量過大，會沿著阻力最小路徑在高填方坡面出現集中出水，形成“水毀”現象，進一步降低填土密實度，降低邊坡穩定性，導致高填方填筑體變形收斂速度慢。

2.2 處理方案

結合本工程巖土、水文特點，為處理填筑體邊坡內滯水，本工程采用仰斜式排水孔進行處理：仰斜式排水孔采用系統排水孔+隨機排水孔的方案，試驗性施工+分批次施工+動態施工的原則。設置在排水孔附近形成以孔軸為中心的“V”字形的水位降落谷，各孔之間降落谷相互影響和疊加，達到降低水位、排除填筑體邊坡內滯水的目的。

3 仰斜式排水孔的施工方法

3.1 總體施工方法

施工時首先進行鉆孔，完成具有一定上傾角(仰角不小于6°)的鉆孔，在鉆進中采用跟管鉆進，防止塌孔。然后采用人工或機械下入PVC排水管。

3.2 施工工藝流程

施工準備→測量放樣→鉆孔機具安裝與調試→鉆孔施工→鉆孔(跟管鉆進)→成孔自檢→安裝排水管，拔出鋼套管→終孔驗收。

3.3 各工序施工方法

3.3.1仰斜式排水孔內排水管的制作

仰斜式排水孔內的排水管采用直徑為75 mm～90 mm的帶進水孔的PVC管。進水孔直徑10 mm，豎向間距75 mm，呈120°螺旋狀均勻布置。長度根據實際情況設置。施工時為防止泥土將滲水孔堵塞，管體四周外包2層滲水土工布作反濾層，其外再用扎絲綁扎，末端采用鋼絲濾網作反濾層。

3.3.2仰斜式排水孔位置設置及定點放孔

本工程采用系統排水孔+隨機排水孔的方案，若上層滯水豐富、邊坡變形速率大、邊坡不利現象明顯時采用系統排水孔，長度分別為20 m,40 m,60 m；其他區域根據出水點及監測資料情況布置隨機排水孔，長度為5 m～15 m。本項目采用的仰斜式排水孔距離馬道坡腳的垂直高度為1 m～1.5 m；排水孔孔徑127 mm，內置直徑為75 mm～90 mm的帶進水孔的PVC管，仰角不小于6°。

施工時按設計立面圖要求進行定點放孔。在排水孔施工范圍內，起止點用儀器設置固定樁，中間視條件加密，并應保證在施工階段不得損壞。其他孔位以固定樁為準鋼尺丈量，全段統一放樣，孔位誤差不得超過±50 mm。

3.3.3鉆進成孔

1)施工工藝流程。確定孔位→鉆機就位→調整角度→鉆孔(跟管鉆進)→清孔。

2)鉆孔設備。鉆孔機具的選擇，根據地層的類別、孔徑、深度以及施工場地條件等來選擇鉆孔設備。本工程采用錨索鉆機TL-90鉆孔成孔，在巖層破碎或松軟飽水等易于塌縮孔和卡鉆埋鉆的地層中采用跟管鉆進技術。

3)鉆機就位。利用馬道作為鉆機作業平臺，鉆機可用人工或吊車抬到平臺上。鉆進施工時，根據坡面測放孔位，準確安裝固定鉆機，并嚴格認真進行機位調整，鉆機安裝時仰角不小于6°，施鉆過程中隨時檢查。

4)鉆進方式。在鉆進過程中可用跟管鉆進，防止塌孔。并用沖擊器沖擊進孔。若鉆桿及跟管長度不滿足設計深度時，待鉆進一段后，要接長鉆桿及跟管，繼續鉆進。鉆孔深度不宜比規定值大200 mm以上，鉆頭直徑不應比規定的鉆孔直徑小3 mm以上。

鉆孔速度根據使用鉆機性能和地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下管困難或其他意外事故。

鉆進過程中對每個孔的地層變化，鉆進狀態(鉆壓、鉆速)、水位及一些特殊情況作好現場施工記錄。若遇障礙難以成孔時，可適當調整鉆孔的位置。

5)清孔。鉆進達到設計深度后，不能立即停鉆，要求穩鉆1 min～2 min，防止孔底尖滅、達不到設計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，水體全部清除出孔外，不得采用高壓水沖洗。若遇孔中有承壓水流出，待水壓、水量變小后方可安放PVC排水管。

6)檢驗。待清孔完畢后，檢測孔徑、孔深及傾斜度是否滿足設計要求，若滿足要求后，才可進行下道工序施工。

3.3.4下管

1)成孔后，由人工立即下入PVC管，防止塌孔、掉渣，導致排水管不易下入，同時保持管子的安定性和使用年限。

2)試驗檢測：在下管之前，首先對PVC管，土工布及扎絲等材料型號、規格、品種以及各部件質量和技術性能做試驗檢測，滿足設計規定要求后，才可使用。

3)仰斜式排水孔排出的水應引入馬道排水溝排出。

4 仰斜式排水孔施工措施

仰斜式排水孔施工時采用傳統的錨索套管跟進鉆孔施工技術附加錨索套管管外增設大直徑套管的施工方法相結合，確保鉆孔與后期安裝排水管有效進行。

施工過程中，按照頻率檢查孔徑、軸線偏差、仰角，確保成孔質量。

排水孔孔口應進行灌漿和防曬處理，孔口以下坡面應做加固處理，防止沖刷坡面。

施工完成后應定期對排水孔進行清理，防止排水孔淤塞。

仰斜式排水孔在上一級馬道上施工時，要注意掉落石塊或物體，影響下一級施工安全。

鉆孔作業時，鉆孔方位和角度一定要準確，鉆機支撐要穩固。

鉆孔作業時，應隨時監測孔道仰角和軸線垂直度，隨時查看鉆出的渣樣。

5 實施效果

本項目通過設置仰斜式排水孔，有效地處理了機場高填方邊坡滯水問題，降低了高邊坡填筑體的地下水位，降低了填筑體內含水量，減少并消除了上層滯水，從而增加了邊坡穩定性，減小了沉降變形周期，取得了較好的排水效果。

6 結語

仰斜式排水孔具有排水效果好、地質環境適應性強、物機及人員需求量少、施工安全系數穩定、質量可控性穩定、環保性高等特點，并且能夠很好的處理在機場高填方邊坡出現的滯水問題。本工程仰斜式排水孔的應用實施為處理機場高填方邊坡滯水問題積累了一定的經驗，同時為類似工程提供了參考。