深路堑边坡微型桩加固施工工法

深路堑边坡微型桩加固施工工法中铁某局*企业某某铁路项目部1.序言我国道路工程建设中有许多深路堑，目前深路堑开挖后的加固措施常采用重型支挡构造，例如抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、锚索框架地梁等。这些重型支挡构造施工工期长、投资高、开挖施工对当地的环境影响大等，这些不利原因使人们不得不考虑采用更合适的支挡构造。微型桩具有施工工期短、施工以便、灵活、快捷，不需要大型施工设备，再加上对边坡和滑坡的加固与治理效果好，对环境影响小等诸多长处，越来越多地应用于工程中。本工法将微型桩应用于深路堑工程，形成深路堑边坡微型桩加固的施工工法。2.工法特点高边坡路堑挖方采用微型桩加固技术具有如下特点：1施工机具小，适合于高边坡狭窄的平台作业；2有效缩短工期，对建设和施工单位都可以带来经济效益；3对比既有抗滑构造例如抗滑桩、预应力锚索框架梁等，微型桩是一种工效好的轻型支挡构造，节省成本，减少环境污染和保持生态平衡；4桩体通过二次劈裂注浆提高了桩周岩土体的密实度，地层承载力大幅提高。5工后沉降量符合设计规定。3.合用范围微型桩合用于深路堑高边坡支挡加固，小规模的滑坡治理。4.工艺原理微型桩桩体穿透滑动层，嵌入稳定层，桩顶用混凝土浇筑顶板固定。三排桩中临空侧和山体侧呈“八”字型，对岩体既有拉力又有支撑力，稳定性好。工艺流程及操作要点5.1工艺流程图清孔、验孔清孔、验孔安装钢筋束一次注浆二次注浆顶板钢筋绑扎及砼浇筑钢筋束制作水泥浆制备注浆机就位测量放线（定孔位）钻机就位钻孔5.2操作要点1.测量放线：根据设计规定的间距、排距及设计提供的标高等进行测量放线定位，并用竹签绑上红布条做好标识打入地下进行定位。2.就位钻孔：微型桩定位后将钻机安放在指定位置，安防水平，防止倾斜,就位钻机在工作平台搭就后，移动钻机使转盘中心大体对准护筒中心，起吊钻头，位移钻机，使钻头中心正对桩位。桩位偏差应控制在20mm以内，直桩的垂直度偏差不适宜不小于1%，斜桩的倾斜度应按设计规定做对应调整。保持钻机底盘水平后，即可开始钻孔。斜桩成孔时，采用钻机脚板垫高到规定的措施，用罗盘检查钻杆的倾斜度。本工艺采用干式成孔。同步准备泥浆粉等材料，如遇回填土及粘粉土等岩层根据施工需要采用泥浆护壁成孔，以保证成孔质量和沉渣的规定，按设计规定钻进至设计有效深度。3.清孔：(1)采用干式成孔不必清孔。(2)泥浆护壁清孔a孔壁土质很好不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔。b用原土造浆的孔、清孔后泥浆比重应控制在1.1左右。(3)规定孔底废渣厚度不不小于50mm。4.钢筋束制作：（1）钢筋束制作必须严格按照设计图纸进行制作，主筋应采用HRB400(III级)热轧带肋钢筋，钢筋应平直无损伤，表面无裂纹、颗粒状或片状老绣，连接采用钢筋套筒连接，钢套筒为优质低碳素钢构造，3根主筋采用每隔2m点焊成束，钢筋束安装时应安装钢筋支架，以保证周正及保护层厚度。（2）机械连接规定：分段制作的钢筋束，主筋采用等强度钢筋套筒连接，连接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总根数的50%，两个接头间的距离不不不小于120cm。钢筋束吊装时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，若遇阻应正反旋转，不得猛冲猛放，防止碰撞孔壁。钢筋束下放到设计位置后，应立即固定钢筋束。就位后，应会同监理进行隐蔽工程验收。（3）钢筋束制作完毕后，安装二次注浆管，二次注浆管与钢筋笼主筋点焊牢固，注浆管管底距孔底0.5m，注浆管外露长度0.5～1.0m，保证二次注浆。（4）成孔：采用跳孔施工、间歇施工等措施来进行处理。5.安装注浆机：在现场指定位置固定注浆机、搅拌机等设备，电源由指定配电箱接入，采用三相五线制电缆，按照一机一闸一漏的规定与机械设备连接。6.安装下放钢筋束：本工程钢筋束吊放安装采用汽车吊吊装钢筋束骨架，吊点选择须合理。吊放钢筋束入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔。钢筋笼入孔后，应渐渐下放，不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。钢筋束所有入孔后，应按设计规定检查安放位置并作好记录。符合规定后，可将主筋用铁丝牢固绑扎于孔口，以使钢筋束定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注水泥浆时往上窜动导致错位。桩身水泥浆灌注完毕，到达初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。7.拌制水泥浆：水泥浆采用专业机械进行拌制，水灰比控制在0.5，水泥砂浆分二级搅拌，一级搅拌完毕后放入二级搅拌池继续搅拌，在二级搅拌池内边搅拌边灌注，保证水泥砂浆搅拌均匀。8.注浆方式，本工程采用二次注浆方式。注浆管用φ32聚乙烯管。二次注浆管距孔口3m如下开泄浆孔（10mm间距50cm）用透明胶封泄浆孔。（1）一次灌浆：注浆泵需安装压力表，一次注浆压力为0.2MPa，水泥砂浆水灰比控制在0.5，在拔管时管底控制在泥浆面一米如下保持压力注浆以保证泥浆从下往上灌注，从而保证整条微型桩的水泥浆的饱满性。（2）二次加压灌浆：因一次常压注浆难以到达充盈系数规定，此外水泥浆收缩等原因需进行二次注浆来保证微型桩的成桩质量。二次灌浆在水泥浆初凝后来进行，二次注浆间隔时间在2.5～4小时之间，二次劈裂灌浆压力为2～3MPa，保证填满桩孔内空隙及收缩部分即孔口有浓水泥浆反出为止。9.微型桩施工时应仔细测量孔深、钢筋束长度、注浆管长度，防止出现假桩断桩现象。10.严格控制桩顶桩底标高，一般在钢筋束上口绑扎或焊接一根钢筋或钢管，长度0.5m，防止钢筋笼下落。桩位偏差不得不小于50mm，垂直度偏差不不小于1%。11.严格控制微型桩桩径，微型桩桩径为150mm，桩径偏差不得不小于5%，注浆管下3～4m范围内每隔30cm梅花形布置出浆孔，出浆孔直径8mm，注浆下管前用透明胶带封孔。12.水泥浆水灰比0.5:1，每立方米水泥用量不少于设计1067kg规定重量。13.施工过程中必须随时检查施工记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评估，检查重点是水泥用量、桩长、桩径、注浆压力等。14.桩位偏差不得不小于50㎜，桩径偏差不得不小于5%，垂直度不超过1%。工程项目桩位桩径垂直度虚渣厚度容许偏差≤50mm≤5%≤1%≤50mm15、侵蚀防护微型桩的防护应满足如下基本规定：①应按微型桩的使用年限、微型桩所处环境的腐蚀程度及微型桩破坏后果等原因确定防护类型与原则；②微型桩防护的有效期应等于微型桩的使用有效期；③采用防护措施的加筋应能将荷载传递到桩体；④微型桩及其防护系统在制作、运送、安装过程中不应受到损坏；⑤用作防护的材料在材料的工作温度范围内保证不开裂、不变脆或液化，具有化学稳定性，不与相邻材料发生反应，并保持其抗渗性。微型桩示意图6.材料与设备6.1施工材料施工材料根据材料供应计划分批组织进场，按规定地点储放，并做好支垫及遮盖保护，同步对多种进场材料进行抽检试验，对不合格品坚决退货。本工程重要材料为水泥、钢筋等材料,质量规定较高，因此对进场材料应严格把关。水泥和钢筋等材料必须有出厂合格证，并抽样送检，合格后方可使用。因地下水对构造物具硫酸盐侵蚀，环境作用等级均为H1，因此合格的原材料是保证构造物质量安全的必备条件详细规定见下表：砂浆种类强度等级规定流动度（s）拌和措施水泥净浆M3514~18s机械表4.1.1水泥净浆规定表4.1.2原材规定及掺量水泥掺和料纤维外加剂掺和料汇报编号汇报编号/汇报编号／汇报编号汇报编号产地、品种易门大椿树P·0产地、品种贵州黔桂产地、品种西安融森产地、品种四川巨星产地、品种四川巨星强度等级42.5名称粉煤灰/／名称减水剂名称膨胀剂实测强度（MPa）51.3表观密度(kg/m3)20掺量（kg）1.2掺量(%)1掺量(%)8砂子含泥量应不不小于2.0%，拌合水为地下水。6.1施工设备按照施工设备表的设备进场时间，做好租赁和购置计划，机械进场后及时进行调试，使用过程中做好保养。施工机械设备投入计划见下表：表4.1.3施工机械设备投入计划表机具名称型号单位数量备注1工程地质钻机YGL-100Q台2无锡金帆设备企业2注浆泵3SNS台24搅拌机ZJ—80套15500KVA电焊机ZSD150台66轮式起重吊车QY25台17空压机（20m3）XAVS900台1科普柯（无锡）压缩机有限企业7.质量控制1.成孔:成孔前为保证桩的垂直度，需有水平尺前后、左右调整好钻机的平整度，为控制桩位偏差，成孔前先用仪器精确定出桩位，每个桩位上定上筷子，开钻时，钻头中心对准筷子头方可开钻。为保证桩径开钻前要用尺子测量钻头尺寸，发现直径不够立即调换或补焊钻头。钻机每进尺合计到达200米之后要测量钻头一次。2.注浆管制作：注浆管采用48mm×3.8mm聚乙烯管，注浆管下部3米范围为内每隔30㎝梅花型布设出浆孔，出浆孔直径8㎜。3.水泥浆液配制规定：水泥浆液要严格按照0.5：1的比例配置，配置时水泥根据搅拌桶容积和水泥浆配比换算，水的用量在水箱内画上刻度线，水泥浆在搅拌桶内至少搅拌3分钟后才可以开始注浆，从而到达搅拌均匀。假如因设备出故障或其他原因致使浆液搅拌时间超过30分钟，为不影响桩身质量应把浆液废弃。4.施工检查：施工过程中对每个施工工序及时检查，检查重点是钢筋束连接桩长、水灰比、水泥用量。桩长可直接量注浆管长度；水灰比可直接用比重计现场监测；每注完10根桩后来，要及时核算水泥实际用量，假如以上不符合设计规定要及时调整,并对已施工过的桩进行补灌。5.钢筋接头检查原则表1钢筋接头检查原则检控项目序号质量验收规范规定主控项目1纵向受力钢筋连接纵向受力钢筋的连接方式应符合设计规定2接头的试件检查在施工现场，应按国家现行原则《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107的规定抽取钢筋机械连接接头一般项目1钢筋接头位置的设置钢筋的接头宜设置在受力较小处。同一纵向受力钢筋不适宜设置两个或两个以上接头。接头末端至钢筋弯起点的距离不应不不小于钢筋直径的10倍。2接头的外观检查在施工现场，应按国家现行原则《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107的规定抽取钢筋机械连接接头的外观进行检查，其质量应符合有关规程的规定。3钢筋连接头的设置规定当受力钢筋采用机械连接接头或焊接接头时设置在同一构件内的接头宜互相错开，纵向受力钢筋机械连接接头及焊接接头连接区段的长度为35倍d(d为纵向受力钢筋的大直径)且不不不小于500mm,凡接头中点位于该连接区段长度内的接头均属于同一连接区段。8.安全措施1.严格执行进场三级教育制度,由项目安全员检查执行状况。2.严格进行安全操作规程培训,考试不合格不得上岗。3.严格执行持证上岗制度,各班组进场,由项目安全员检查上岗证并立案,无证不得上岗。4.与施工班组签定安全生产和文明施工责任状,明确奖惩。5.动工前、施工中每星期由项目经理带队检查施工临时用电规程、桩机安全操作规程执行状况,及时处理违章。

6.加强民工教育和管理,工区内不喝酒、不赌博、不聚众喧哗。7.微型桩施工前，对每个班组进行技术交底和安全交底，是每个工人都牢固树立质量和安全意识。8.注浆时注浆管不弯折缠绕，时刻注意压力表，以免压力过高，爆管伤人。9.前场注浆人员必须佩带防护眼镜，防止浆液溅入眼睛，每个班组施工前安全员现场检查与否佩戴防护镜，对于不佩戴者要重罚，佩戴后方可施工；后台注浆人员必须佩戴口罩，防止灰尘进入口和肺。10.每根桩注浆结束后，注浆管要保持压力3分钟，等压力消散后才能拔掉注浆管，这样既有助于注浆效果和保证桩身质量，页防止了压力过高导致安全事故。11.每天上班前进行班组安全教育活动，做到防患于未然。12.加强对劳动力队伍的管理，设专人负责对劳动力队伍进行法制、规章制度教育，对参与施工的工人进行审查、登记造册，发工作证，方可上岗工作。9．环境保护措施1.执行《环境管理手册》及程序文献的规定，建立环境管理体系，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章；2.在施工和作业场地内，合理布置，做到标牌齐全、清晰，多种标识醒目，施工场地整洁文明；3.施工废水需沉淀处理，到达排放原则后才可排放；4.施工场地、道路要硬化，并做到常常洒水，防止扬尘；5.工后废料集中搜集处理，不得随意丢弃。施工中注意水泥浆用量，防止挥霍。施工间歇时发电设备应停机。10.效益分析10.1经济效益本工法采用常规机械设备和材料，机械化程度高且操作简朴，工效高，与抗滑桩施工相比，工期节省50%以上。微型桩采用钢筋束加注浆，与抗滑桩相比大量的减少了钢筋和砼的用量，综合成本仅为抗滑桩的35%左右。10.2环境保护节能10.2.1本工法与常规措施相比，边坡平台开挖面积小；施工产生的废料污染较少对环境影响小。10.2.2使用本工法可以减少钢材、混凝土用量，做到了节能降耗。10.3社会效益10.3.1工法机械化程度高，与老式的抗滑桩相比不用人工挖孔，大大的减少了施工过程中的安全风险。10.3.2构造占用面积小，施工以便占用场地少，可减少永久性和临时征地数量。10.3.3运用常规材料、设备，有助于充足运用既有社会资源，减少了能源、材料消耗。11.工程应用实例某某铁路DK63+124-DK63+276段左侧路堑边坡最大挖方高度近60m，段内出露第四系全新统坡洪积软黏土、松软土、粉质粘土，下伏基岩为泥岩夹砂岩、泥灰岩及砂岩夹泥岩,段内地表水为季节性沟水及池塘水，无常年流水，基岩裂隙水不发育，根据楚雄幅区域地质汇报，于该地层取地表井水及地下水进行水质分析，地下水对混凝土构造物具硫酸盐侵蚀，环境作用等级均为H1，设计根据为泥岩夹砂岩，微型桩加固穿越加固全风化与强风化岩层分界线。微型桩加固里程为DK63+124-DK63+276左侧二级平台，长152m，每9根桩构成一种组合构造，上部由顶板联接，组合构造间距4m，共39个；单根微型桩由3根Φ32HRB400钢筋构成钢筋束，将塑料环和支架按照设计位置固定于主筋上,塑料环外部包裹一层孔径为0.5cm的钢丝网,钢筋入孔时重心与孔中心相对,注浆管紧贴钢筋。桩体孔径150mm，垂直桩长18m，每隔2m点焊成束,靠山侧和远离山体侧的两排桩成“八”排列,且与垂直方向成15度,入孔后注浆标号为M35抗侵蚀水泥浆。注浆压力不低于0.2MPa,顶板混凝土标号C30。微型桩施工完毕后该段挖方于1月10日开始施工，每天挖土方完毕6000方，共施工5天，根据沉降观测数据显示，挖方施工前后40天内边坡稳定，表面该地层经微型桩加固后，地层地层支挡加固固效果明显。观测数据分析见下表：DK63+200处量测数据处理与回归分析一、建立合计沉降（U）随时间（T）发展的时态函数，根据量测数据分别进行下列函数：1、对数函数U=a+b/lg（1+T）；2、指数函数U=a*e-（b/T）；3、双曲函数U=T/（a+bT）的回归计算。时间T实测沉降值U回归值UU-U1.对数函数U=19.144-5.733/lg（1+T）r=0.810第01天2.803-0.012、指数函数U=16.520*e(-1.963/T)r=-0.973第02天5.035-0.053、双曲函数U=T/(0.318-0.038*T)r=0.999第03天7.0070.05第04天8.74