微型桩在某试验区开挖边坡支护中的应用

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　　摘要：某试验区导流槽开挖边坡分为上下两级，在上级边坡开挖并治理完成后，进行下级边坡开挖时，经过测量发现，如果按照原设计位置和坡率施工，边坡将侵入导流槽限界最大接近2m，结合本工程实际情况，在增设微型桩后，最终使开挖施工顺利、圆满完成。
　　主题词：微型桩，开挖边坡，临时支护
　　
　　一、工程概况
　　某业主拟建的一高压组合件火箭发动机902试车台位于西安市长安区抱龙峪试验区，拟建建筑场地为半填半挖场地，开挖形成了高达约15m的边坡，开挖完成后场地基准标高为712.50m。边坡开挖及加固于2008年3月初完成。随后在准备开挖基准标高以下工号为15T台导流槽基坑时(见图1)，经过测量发现，如果按照原设计位置和坡率施工，边坡将侵入导流槽限界最大接近2m。由于开挖坡口线距标高712.50m以上已治理完工边坡坡脚不足1.5m（见图1），为保证此边坡安全，不允许超挖施工。根据现场条件，只有放陡边坡开挖，才能满足导流槽位置要求，但必须对边坡采取一定工程加固措施，方可保证工程施工的安全和工后导流槽的正常运行。
　　
　　二、地层岩性及地质构造
　　1.地层岩性
　　场地内地表附近为第四系残坡积松散堆积物，本区基岩主要为花岗岩，自上而下分述如下：
　　（1）粉质粘土：分布于斜坡表层，黄褐色，土质不均，含少量砂砾，可塑，粘性较大，稍密。
　　（2）碎石土：黄色～褐黄色，中等密实，结构松散，属于全风化的松散岩，矿物成分以石英、长石和角闪石为主。
　　（3）花岗岩：为印支期侵入岩浆岩，原岩为灰白色、黑灰色，中细粒结构，主要成分为石英、长石、黑云母、角闪石等，局部见有黑云母花岗片麻岩捕虏体。其中强风化花岗岩厚度2～15.6m，厚度变化较大，局部缺失，节理、裂隙等结构面发育，岩体破碎呈砂土状或碎块状，强度较低。中等风化花岗岩分布于强风化花岗岩以下，灰白色，块状结构，较完整，岩芯呈短柱状，少数结构面充填有泥质矿物。
　　根据地质勘察报告，在工号15T台导流槽边坡开挖范围内，主要为粉质粘土，呈黄褐色，可塑，稍密。开挖中容易造成塌方，会给边坡开挖和将来工程治理施工带来诸多麻烦。
　　2.地质构造
　　受区域地质构造作用的影响，场址及其附近发育有多条次一级断裂构造。其中F3断层位于902试车台附近，其走向近东西，受断层影响，断层带附近基岩埋深大，岩体较为破碎。但对工号15T台导流槽建筑物边坡开挖范围影响很小。
　　本区地震烈度为Ⅶ度，考虑工程的重要性，按Ⅷ度设防。
　　
　　三、导流槽边坡原设计方案和施工变更情况
　　原设计是在导流槽边坡开挖完成后，布置三排锚索，以混凝土框架梁作为反力结构。但在边坡开挖前，如前所述由于边坡侵入导流槽设计限界，同时受标高712.50m以上已施工边坡位置限制，刷方无法按照原计划进行，必须调整原治理方案。在调整方案设计时应考虑以下几个因素：1、保证导流槽能够按照业主原建筑平面位置图正常施工；2、变更后的边坡加固方案必须切实可行，尽量不较大改变原设计； 3、施工中能有效保证设备、人员安全；4、施工工艺简单，周期较短，能最大限度满足业主原工期要求；5、施工振动对坡体扰动较小，以减少标高712.50m以上已施工边坡锚索预应力的损失，保证治理效果。
　　根据以上要求综合考虑，经过计算调整后的方案是：①边坡坡率由原设计1：0.4变更为1：0.15。②在标高712.50m平台位置增加两排微型桩，这样一方面在边坡开挖过程中可起到临时支护作用，维持边坡一定程度的力学平衡，保证边坡安全顺利开挖，另一方面将来与边坡原设计锚索共同作用，增强边坡稳定性，成为永久工程的一部分。微型桩桩径φ130mm，采用2Φ28Ⅱ级螺纹钢筋和水泥砂浆注浆，桩长15m，入岩深度大于2m，排距1m，横向间距1m，布置在上、下两级边坡锚索之间（见图2），微型桩顶端钢筋即在标高712.50m平台位置出露10cm，待微型桩施工完成后将顶端钢筋用Φ28螺纹钢筋焊接连接，连接钢筋横向间距1m，排距1m（见图3），连接钢筋施工完成后，平台用C20素砼浇注，厚度为15cm。③原设计锚索位置和长度不变，为方便灵活施工和加快施工进度，将原框架梁变更为截面为1.5m×1.5m，厚度为0.6m锚墩。
　　
　　
　　四、施工工序及施工注意事项
　　1.施工工序
　　在施工顺序上，必须是先进行微型桩施工，待微型桩施工完成并发挥一定作用后，再进行边坡刷方施工，最后进行锚索及锚墩施工。主要施工工艺流程见图4。
　　2.主要工艺施工注意事项
　　⑴微型桩和锚索孔精确定位
　　微型桩横向是布置在两锚索之间（见图2），为避免微型桩和锚索在空间位置上发生冲突，必须将两者关系综合考虑，并精确测放相互位置。另外要严格控制排距，避免将微型桩布置在标高712.5m平台以外，对将来边坡开挖造成影响。
　　⑵微型桩和锚索成孔
　　为了保证施工安全，微型桩和锚索成孔严禁开水钻进，避免施工中由于水的作用，导致边坡发生新的病害。微型桩与地平面垂直，施工前必须平整施工范围内的场地，保证钻机严格按照设计平面位置和角度精确钻进，钻进过程中严格控制倾角误差，避免微型桩钻孔互相交叉，导致钻孔报废，同时如果钻进误差超限，也会给将来锚索钻孔施工带来困难。待锚索钻孔施工时要防止与已施工的微型桩发生冲突，如果遇到钻进困难甚至不能钻进，要考虑是否与微型桩发生冲突，并采取一定措施。
　　⑶微型桩和锚索孔注浆
　　注浆是微型桩和锚索最主要的施工工序之一，其施工质量直接关系到整个边坡加固工程的成败。为了保证注浆浆液饱满，注浆时采用从孔底至孔口返浆式注浆直至孔口溢出浓浆。在初
　　凝之前，发现孔口漏浆或不饱满时，应及时二次补浆。注浆应连续进行，不得中断，如发生堵塞，应及时采取补救措施，以保证注浆质量。注浆水泥采用强度为42.5普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.4～0.5之间，注浆压力为0.4～0.5MPa。
　　
　　五、方案实施效果评价
　　1、2008年4月底微型桩施工全部完成，在边坡刷方施工中，工地接连遭遇了5月3日、5月7日和5月8日三场中到大雨，在坡率为1：0.15几乎垂直的情况下，高近10m的边坡没有发生坍塌现象，也没有发现任何裂缝，有力地保证了边坡刷方正常施工，说明微型桩设计和施工均达到了初步预期效果。
　　2、在增加微型桩施工后，与原设计方案比较增加了近10万元边坡治理费用，但对于业主而言，由于微型桩的施工，避免了主体工程各建筑物平面布置总图调整，减少了更大损失。更为重要的是在保证不调整建筑物平面总图的前提下，使本来很难完成的施工，由于增加了微型桩才得以顺利完成，使不可能变成可行了。
　　3、原设计方案中锚索反力结构为框架梁，无疑这对土体边坡加固效果比较好。在增加微型桩设计施工后将其变更为锚索墩，一方面使施工更加灵活简单，一定程度上减少混凝土施工量，加快了施工进度，同时由于微型桩与桩周土体共同作用增加坡体刚度，因此在一定程度上使本工程中锚索墩在边坡中取得了与框架梁相同的加固效果。
　　4、本工程也可采用开挖一段治理一段的施工方案，但施工周期较长，满足不了业主工期要求。另外方案同样要使用锚墩作为反力结构，但在土层中若单独使用锚索墩其加固效果并不好。
　　
　　六、结束语
　　1.由于在微型桩顶端进行了刚性连接，大大增加了微型桩的整体抗弯性，从而有效减少了边坡变形；另外，微型桩桩径径较小，便于机械化作业，施工时对坡体扰动小，也大大加快施工进度。
　　2.在锚索墩施工完成后，锚索、微型桩和边坡土体作为整体共同对边坡起加固作用，也即三者是存在一个“共同连接效应” 对边坡共同起作用，但由于影响因素较多，三者之间的荷载传递机理与荷载分配，一般比较复杂，目前在设计中还没有统一公式可直接应用，因此目前还很难准确量化，如本工程中三者各自究竟能够发挥多大作用，还有待我们工程技术人员在实践工作中进一步研究。
　　
　　参考文献：
　　【1】规范编写组：建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）[S] 北京：建筑工业出版社.1989
　　【2】黄伟钦 微型桩在边坡支护中的综合应用 岩石力学与工程学报 20卷（增1）（2001）
　　【3】丁光文 微型桩处理滑坡的设计方法 西部探矿工程 2001（4）

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