路基锚固桩遇流塑层快速开挖施工方法分析与对比

1、路基锚固桩遇流塑层快速开挖施工方法分析*，*（西安地下铁道有限责任公司，陕西 西安 710016）摘 要 锚固桩主要采用人工挖孔的形式进行施工，锚固桩分为路堑式锚固桩和路堤式锚固桩。路基锚固桩开挖时遇到流塑层且渗水量较大时可采用缩短开挖进尺、加强护壁支护，延长护壁模板拆除的方法施工。施工应尽量安排在旱季，并跳桩开挖，护壁及时跟进，待两侧桩孔浇注完成后，再施工中间剩余桩孔。施工中强调严格按照制定的方案施工，确保施工安全及施工质量，经过验证超前支护要比井点降水法经济高效，为以后同类工程施工提供了经验借鉴，且现场施工受工人欢迎。Abstract the Anchor pile mainly adop

2、ts artificial dig hole in the form of construction, anchor pile into cutting type anchorage pile and anchor pile embankment. The anchor pile excavation of plastic flow layer and infiltration water content can be used to shorten the excavation footage, strengthen the wall support, extend the method o

3、f construction form removal. Construction should be arranged in the dry season, and excavation, retaining timely follow-up, to be two sides of pile pouring is completed, and construction of intermediate residual pile hole. Construction in strict accordance with the construction plan emphasizes the d

4、evelopment, to ensure the construction safety and construction quality, proven advanced support than the well point dewatering method of economic efficiency, provides experience for similar engineering construction, and the construction site welcomed by workers.关键词 路基 锚固桩 快速施工 方法Rapid construction m

5、ethod of subgrade anchor pile keywords中图分类号 TU753.11 文献标识码A 文章编号1002-8498（2013）20-1 工程概况*客专DK596+326.00DK596+558.68段路基，全长232.68m。前接*隧道，后接*岗大桥。路基左侧为6级边坡，全段设桩板墙，桩间距（中-中）5，5.45m，桩身采用C35钢筋混凝土，截面尺寸2.5m（宽）×2.75m（厚），护壁采用C15钢筋混凝土，厚0.3m。该段共计锚固桩47根，其中型桩2根长26m，型桩2根长22m，型桩41根长18m，型桩2根长19m。锚固桩地质情况上部为粉质黏土，褐红

6、色，硬塑，下部为云母石英片岩，黄褐色，全风化。地下水为第四系孔隙水，较发育。2 施工中出现的问题该段路基锚固桩于2011年9月17日开始施工，截止2012年11月2日已全部施工完成。施工过程中，由于该段位于富水段且围岩风化较严重导致开挖困难较大。在各桩体开挖至距离锁口约5m位置时，桩体岩层含水量丰富，开挖后极易垮塌滑落，现场立即缩短了开挖进尺，由原来1m进尺缩短为0.5m，但在-4号桩开挖至14m，-6号桩开挖至16m时，孔内护壁在施工过程中发生严重变形，支撑模板的钢管弯曲，在人员及时撤离后，孔底上2m左右出现塌方，该处两根桩已经停止开挖，但孔内仍有大量地下水渗出，其余施工孔桩也均在施工至7m

7、左右时，孔内有大量渗水，护壁多处出现细纹，经现场实测每天每孔渗水量约在1015m3左右。现场锚固桩体围岩为全风化云母石英片岩，呈粉状，受地下水浸泡影响，开挖后呈流塑状，极易滑落垮塌，自稳能力差，护壁施工过程受岩体坍塌影响，在其强度未形成支撑能力之前，便已经因围岩压力遭到破坏。目前开挖的各孔均出现不同程度变形，已经停工，如继续开挖则施工人员安全难以保证，故对常规开挖支护工艺采取相应措施进行加强。3 护壁裂纹及塌方原因分析1）因围岩为全风化，开挖至富水标高位置时，含水量增大，自承能力降低，开挖后极易滑落坍塌。2）围岩含水量丰富，护壁施工后，渗水不能及时排除，致使护壁压力增大，多处出现细纹直至坍塌。

8、3）护壁混凝土强度低，施工时间较长，其强度增长速度也较慢，在其承载能力未形成之前，受到孔内围岩侧压和水压，提前遭到破坏，失去作用。4 桩孔开挖施工技术主要是减少地表水下渗，降低地下水位，减少围岩含水量；加强护壁支护，提高护壁混凝土强度等级，添加速凝剂提高护壁混凝土前期施工强度，缩短开挖进尺；加固已施工护壁，采用钢板沉井，循环施工至孔底；在开挖前施作超前支护，对围岩进行预加固。4.1 坍方孔处理对于坍方的-4号桩和-6号桩，先回填3%水泥碎石稳定土2m，待其凝固后，由上至下采用10cm×10cm方木对井内护壁加固，按照0.5m层距每断面布置4根，按井字布置，中间预留1m正方形工作孔，方

9、木采用锚杆上焊接钢板作为牛腿，锚杆深入桩侧壁0.5m，加固完成后对已施工护壁按照0.5m间距梅花形钻设20mm的泄水孔，减少护壁水压力，然后按照4.3节措施循环施工直至桩底。4.2 井点降水（真空井，措施1）首先在工作面范围距离基坑壁1m范围外布置环向矩形截水沟，沟宽0.5m，深0.5m，沟壁厚10cm，沟身采用C15混凝土。根据现场施工情况，按照8根锚固桩为一组进行井点降水，井点管布置于靠山体一侧，距离坑壁0.8m，井点管为100×5无缝钢管，井点管长30m，其中滤管3m（考虑抽水效果按照计算后增加1倍），井点管26.7m，外漏地面0.3m。该地层渗透系数按水利水电工程地质勘察规范

10、GB504872008及现场实际情况选用0.9m/d，经计算日最大涌水量为338.1m³/d，共计布设井点管15孔，具体布置形式如图1所示。图1 井点降水形式Fig.1 Well dewatering style施工完成后将管井钢管拔出，然后采用C35混凝土将孔底管井回填密实。施工中，地下水集中排放，杜绝乱排乱放，污染环境。具体施工如图2所示。图2 井点降水施工技术（单位：cm）Fig.2 Well dewatering construction（unit cm）水位降低至开挖面以下后，锚固桩按照每循环50cm开挖，护壁施工前，采用2.5m长的42钢花管注浆对下一开挖循环地质进行预加

11、固，钢花管间距沿护壁四周间距0.4m，注浆采用11水泥，注浆压力0.51MPa，降水后根据地质情况也可考虑采用双液浆，水泥浆内加水玻璃。施工时在锚固桩护壁上按照5m间距布置好变形观测装置，及时进行量测。4.3 超前支护，加强护壁（措施2）对无水段桩体护壁参数不变（桩顶下7m范围），富水段在开挖时，严格控制开挖进尺，每次开挖0.5m，开挖前沿已施工护壁，按照1m一个循环，竖向打设25mm超前锚杆，环向间距0.3m，长度1.5m，外插角1215°，同时护壁混凝土采用早强C20钢筋混凝土，混凝土内掺速凝剂，按胶凝材料的5%考虑，厚度0.4m，配筋与原设计相同，配筋按照如下方式施作：开挖前将

12、护壁钢筋绑扎成钢筋网片，端部预留0.5m的90°弯钩搭接，且背后按照0.5m间距，梅花形布置C25混凝土垫块，便于缩短安装时间。钢筋网片安装后，沿开挖高度中部布置一道I18进行加固，工字钢采用4根带25连接钢筋的I18型钢加工而成（如图3所示），孔内拼装焊接成整体。护壁上按照0.5m间距梅花形预留30mm的PVC管泄水孔，在开挖孔底设0.7m×0.7m临时集水坑一处，深度0.1m，超前开挖面0.5m，配备7.5kW潜水泵1台，在施工过程中及时排除孔内渗水。图3锚固桩I18型钢加固大样图Fig.3 Drawing the reinforcement of the 3 anch

13、or pile type I18 steel4.4 工效分析 超前支护施工方法和井点降水法施工，现场各取4根锚固桩进行施工对比，井点降水施工工序及方法比超前支护施工方法麻烦，并且费用略高于超前支护施工方法，井点降水法工期比超前支护工期平均每根多58d，因此现场选择传统施工工艺超前支护施工。5 涌水涌泥流砂地层开挖对于富水全风化层桩体，桩孔正常开挖阶段除可选择超前支护的办法外，尤其应当注意个别桩在最后阶段的施工。施工最后几米时，因涌水量大，土体长时间被水浸泡，加之桩体侧壁受地下水、土体自重影响，孔底剩余13m桩身土体压力较大，有涌水、涌泥、流砂现象，为确保施工安全及质量，对涌水、涌泥、流砂的桩身

14、，采用钢板沉井法施工，有效地防治了该病害。具体施工工艺如图4所示。图4 钢板沉井法施工Fig.4 Steel plate caisson method construction施工工序：首先对涌水、涌泥、流砂的桩体进行回填，回填采用碎石或卵石，高度一般为0.51m，回填后表面施作0.3m低强度等级混凝土封底；再在桩身中央位置开挖一超前集水井（可采用洛阳铲施工），为确保集水井井壁稳定，可在井内设PVC管或其他聚乙烯管护壁，并用潜水泵将孔内水抽排；然后沿已经施工的护壁四周，布置钢板沉井，沉井与护壁之间涂抹一层黄油或润滑剂，便于沉降下落，沉井钢板厚度15mm，大小根据桩身尺寸截取，高度1m，钢板沉井

15、四角位置，均采用L75×75×8通长焊接牢固，同时根据桩身尺寸备好100mm×100mm的支撑方木，每节沉井4根，井字形布置；最后沿四周向中间对称开挖钢板沉井下桩体土层，使沉井均匀平稳下落，下落至二分之后，在沉井中间位置根据图示布置支撑方木，方木与沉井钢板可采用短钢筋焊接固定，确保其受力均匀、牢靠；钢板沉井与原有护壁搭接0.2m，两节钢板沉井连接，采用0.2m高同厚度钢板周边焊缝焊接牢固，施工中依次类推循环开挖，直至桩体成孔；桩体成孔后及时封底，绑扎钢筋，浇筑桩身混凝土，支撑拆除应在混凝土浇筑至该位置时进行，不得过早拆除，避免桩身变形。由于此段锚固桩难点在开挖阶段

16、，后续钢筋绑扎、模板及混凝土浇筑为常规工艺故不再赘述。6 主要安全措施1）开挖进尺严格控制在0.5m以内，开挖成型后立即立模施作护壁钢筋混凝土。2）尽量缩短夜间施工时间，保证夜间施工人员有足够的睡眠，避免作业人员出现疲劳状态和发生不必要的质量、安全事故。3）施工中必须专人盯控，随时观察护壁变化情况，丈量间距，测量标高，发现变形速度5mm时必须停止施工，采取加固措施。4）作业人员下孔前必须检测井下有害气体，浓度超标或开挖深度超过10m时，向井下送风。5）开挖及支护作业应符合下列规定：必须分节开挖，按不超过0.3m进尺施工，且要求浇筑混凝土护壁紧贴围岩，浇筑前应清除孔壁上的松软土石。不得在土层变化处和滑动面处分节。滑动面处的护壁应予加强，承受较大推力的护壁和锁口的混凝土中应增加钢筋或加大钢筋直径。下循环开挖，应在上一节护壁混凝土拆模，并达到设计强度的70%以后进行。对孔底围岩松软、破碎和有滑动面的部位，应在护壁内顺滑动方向设置临时横撑加强支护，并经常观察其受力情况，及时进行加固。当发现横撑变形、破损而失效时，孔下作业人员必须立即撤离。开挖桩群应