巖堆體整治工程中抗滑樁水下混凝土灌注工藝

耿長亮

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

國家高速公路蘭海高速（G75）渭源至武都段工程化馬隧道出口位于巖堆體坡腳，為保證施工及運營期間的巖堆體穩定，須對出口巖堆體進行預加固處理。抗滑樁采用大截面超長設計施工，由于巖堆體自然坡度較陡，施工作業面狹窄，加之在施工過程中抗滑樁內出現承壓水，導致開挖及后期大體積連續性混凝土澆筑施工難度極大，施工單位通過采用抗滑樁支架卷揚機水下混凝土灌注技術，解決了狹窄空間內大體積連續性水下混凝土灌注技術難點，技術新穎、操作簡單，可為同類工程施工提供參考依據。

1 工程概況

化馬隧道全長3860 m，左、右洞分離通行，為全線最長隧道，是控制工期性重難點工程。隧道出口巖堆密布，巖堆自然坡度較陡（15°～40°），巖堆體主要為碎石，松散～稍密，稍濕，巖堆體下伏基巖為壓碎灰巖，厚10～35 m。

巖堆體整治工程主要采用設置在隧道一側坡腳的三排抗滑樁和錨索樁對其進行預加固處理。

2 抗滑樁基巖滲水地質分析

在樁基開挖過程中，1#—6#、9#—16#樁內均出現基巖裂隙水，且為有壓清水，平均樁內出水量120 m3/d，最大出水量為150 m3/d。

施工區域表面風化剝蝕嚴重，植被發育，坡腳為雎水河，常年有水，夏秋多暴雨屬中山暖溫帶，雨季為每年的5—9 月，年降水量400～670 mm。地表水受降雨控制明顯，雨季流量大，且地表為松軟土（粉土）、淤泥質粉砂、卵石土，角礫土、塊石土等，透水性良好。地質調查結果顯示，抗滑樁樁底均伸入基巖壓碎灰巖中，且樁底標高與雎水河地下水位線齊平。樁底開挖揭示其呈灰色、灰白色，原巖為灰巖、白云質灰巖，隱晶質結構，巖體呈碎裂、鑲嵌結構，巖質堅硬，性脆，局部裂隙發育。

結合現場樁內出水實測結果分析可得，1#—6#、9#—16#樁內出水均在樁底標高以上12～18 m，受基巖壓碎灰巖裂隙發育影響，形成與地下水局部聯系，且受地表降水補給，下伏基巖中裂隙水含量較多，加之由于抗滑樁均為特長樁身，在水位線標高以下樁內表現為有壓裂隙水，并且水量在施工過程中表現為涌出量較大，如圖1 所示。

圖1 隧道出口巖堆體抗滑樁內出水

3 水下混凝土灌注技術

3.1 抗滑樁總體施工組織順序

根據化馬隧道出口巖堆體整治施工組織調整，對巖堆體整治項目進行方案優化和調整，通過與業主、設計單位溝通協調，調整整體加固措施的施工順序，由原“自上而下”調整為“由下而上”的施工組織。

根據現場實際情況，為降低琵琶寨大橋0#臺承臺開挖邊坡施工風險，確定先施工1#、3#、5#、9#、11#、13#抗滑樁施工，在汛期前完成混凝土澆筑，保證施工安全；同時考慮到后期高陡坡施工材料運送等原因，計劃在9#樁基安裝塔吊，故首先要確保9#樁基施工進度；總體樁基施工采用間隔施工順序，隧道左線左側1#—8#樁與隧道左線左側9#—16#樁區域施工完畢后，最后施工頂部17#—29#樁。

3.2 抗滑樁水下混凝土澆筑技術要點

根據施工過程中樁內出水情況，施工過程中需加強抽排水措施，同時確保樁底開挖深度滿足設計要求，且樁底表面平整無虛碴[1]；鋼筋綁扎完畢后即可停止抽排水，做好混凝土澆筑前的施工準備工作。以9#樁基施工為例，介紹抗滑樁水下混凝土澆筑步序和技術要點。

3.2.1 混凝土澆筑施工準備工作

根據施工現場調查和分析，已施工完畢的抗滑樁內存在有壓裂隙水，經初步勘測水深約為12 m，且通過近期水泵抽排水量估算水量較大且出水點位置預測在30 m 以下。按照施工組織要求和現場場地勘察，需提前做好9#抗滑樁場地混凝土罐車行車坡道和樁口卷揚機吊裝支架的準備工作。

（1）主提升卷揚機規格：15 t。

（2）料斗加工尺寸：直徑1.8 m、直筒高1.0 m，下部為錐形縮口，整體高度為1.0～1.1 m，頂部均勻設4 個吊耳，預計滿裝混凝土約3 m3。

（3）鋼絲繩，U 形卡，規格不小于5 t。

（4）吊裝支架采用I14 工字鋼加工，支架高度（凈高）2.6～2.7 m。

3.2.2 導管安裝及技術要求

導管由Φ300 mm 無縫鋼管制作而成，要求內徑一致且接口密實，內壁應光滑圓順。導管中間節宜為2.0 m 等長，底節長4.0 m，配1～2 節長0.5～1.5 m 短管。導管正式使用前應進行試拼和水密試壓試驗，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5 倍，滿足要求后方可使用。導管組裝后軸線偏差不超過鉆孔深的0.5%且不大于10 cm；導管安裝后，首次灌注前管底觸樁底，施工中導管下口應保證埋入混凝土中2～6 m。

3.2.3 計算和控制首批封底混凝土數量

根據灌注施工要求，下落時需有一定的沖擊能量，才能把積水從導管中排出[2]，并且由于樁身較長及截面較大，但是樁基底部積水深度較小，灌注前，先將導管內和料斗內混凝土灌滿，采用卷揚機適當提升小段高度至料斗內混凝土出現下降后，即可繼續由罐車進行連續式放料。

足夠的沖擊能量能夠將樁底沉碴盡可能地沖開，是控制樁底沉碴，減少工后沉降的重要環節。按照施工組織調配，第一車為5 m3（只需滿足導管和料斗內存料）；第二車為10 m3緊跟備料；第二車砼料就位后，提升導管及料斗不超過30 cm，同時緊跟放料，保證料斗內砼料連續。

3.2.4 水下混凝土灌注技術要點

混凝土在拌和站集中拌制，并由攪拌車運輸至施工現場。混凝土灌注采用提升導管法，導管上設置封底漏斗，漏斗容積（即首批混凝土方量）滿足封底時導管埋深大于1 m。漏斗與導管間用皮球隔離，封底時采用拔球法。封底后移走大漏斗，換上小漏斗。利用卷揚機提升導管。

灌注連續進行，中途停歇時間不超過30 min。在整個灌注過程中，及時量測導管埋深，以便提升導管，導管在混凝土中埋深控制在2～6 m。

導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。如導管卡掛鋼筋骨架時，可轉動導管，使其脫開鋼筋骨架后，移到樁孔中心。根據導管埋置深度確定提升高度，提升后導管埋深應控制在1～3 m。導管拆除時暫停灌注，先將漏斗取出，取出時間一般不超過15 min。拆除后將漏斗重新插入井口的導管內，校正好位置，繼續灌注。已拆下的導管要立即清洗干凈，堆放整齊。

每根樁的灌注時間不應太長，宜控制在8 h 內完成，并作好成孔和灌注記錄。

3.3 塔吊工作平臺布置及要求

由于巖堆體整體工作面位于陡峭坡面，施工物料運輸是關鍵難點之一。通過現場調研和分析計算，如采用塔吊進行材料吊裝，要求其操作范圍必須覆蓋巖堆體施工整體工作面，故在9#抗滑樁澆筑時預埋塔吊基礎預埋件，待樁體混凝土強度達到設計強度時，即可安裝塔吊（圖2）。

圖2 巖堆體整治工程塔吊工作平臺

3.4 水下灌注混凝土施工注意事項

（1）在灌注過程中，當導管內混凝土不滿，含有空氣時，后續混凝土要緩慢灌入，不可突然大量地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，使混凝土灌不下去。

（2）導管提升不能過猛，防止導管拉斷，同時也防止導管提離混凝土面，造成斷樁事故[3]。

（3）在澆筑水下混凝土前，應填寫檢查人工挖孔樁樁孔和鋼筋籠情況的“工程檢查證”，在澆筑水下混凝土過程中，應填寫“水下混凝土澆筑記錄”。

4 結束語

根據巖堆體施工技術難點，為確保混凝土澆筑施工，抗滑樁澆筑方式采用水下灌注混凝土施工工藝，通過采用大截面超長抗滑樁支架卷揚機水下混凝土灌注技術，不僅施工質量滿足設計要求，同時施工安全性較高，操作簡單，同時在施工方案上優于傳統的混凝土高壓輸送泵灌注方法，總體保證了施工的安全質量，該項技術在施工中的現場試驗及應用效果，受到業主單位、設計單位、監理單位的肯定。巖堆體施工順利、安全快速，施工成本可控、經濟效益顯著，可為類似工程提供借鑒。