浅谈抗滑桩在锦屏水电工程中的应用
梁国宁
(四川二滩建设咨询有限公司锦屏二级项目监理部,四川西昌 615000)
摘 要:抗滑桩工程在国内水电工程建设、公路边坡防护中已得到应用和发展,其具有适应性强、质量要求高、技术难度大等特点。介绍了锦屏一级水电站5#公路末端滑坡段抗滑桩工程的设计、施工工艺及监理工程师控制中的重点及难点,希望能为类似抗滑桩工程提供借鉴。
关键词:锦屏一级水电站;滑坡处理;抗滑桩;工程监理
中图分类号:TV52;TV553 文献标识码: B文章编号: 1001-2184(2008)05-0011-04
1 概 述
锦屏一级水电站场内5#公路位于电站大坝右岸上游段,抗滑桩工程位于5#公路末端K7+720~K7+755段。该段河谷为深切峡谷,呈现谷中谷形态,两岸山峰高程多在3 000~4 000 m,河谷深切,高差一般为1 000~2 000 m。谷坡陡峭,自然边坡一般为45°~75°,河道狭窄,水流湍急,呈不对称“V”字形。
5#公路末端K7+720~K7+755段右边坡由于4#公路回头弯从低处通过,将此段边坡挖断坡脚,加之对应段内公路边沟排水不畅,水渗入路基,造成该段外侧路基滑塌。2006年10月初,该段开始出现间歇性滑塌并已侵入路基1 m左右。
针对5#公路为永久路,路面设计高程为1 889 m,将来大坝蓄水高程为1 885 m的具体情况,为保证蓄水后的路基安全,确保该路段运行畅通,经业主、设计以及监理多次现场勘查,决定对此滑坡段采用抗滑桩板永久防护处理路基,在滑坡体周围采用排水沟和坡面排水、井下水泵抽水等措施处理地表水和地下水。
5#公路抗滑桩工程于2007年4月25日开工, 2007年8月6日完工。抗滑桩布置在滑坡体前缘,采用人工挖孔灌注桩。设计共计7根抗滑桩,桩体内径断面尺寸为1. 6 m×1. 8 m,桩体净间距3. 8 m,深度在16. 4~23. 9 m之间,地下开挖深度范围为10. 4~17. 9 m。
2 抗滑桩主要完成工程量
抗滑桩工程自2007年4月25日开工以来,主要完成工程量为:土方开挖243. 9 m3,石方开挖273. 5 m3, C20混凝土252. 01 m3,C25混凝土456. 56 m3,φ32钢筋28 099. 69 kg,φ28钢筋为9 547. 95 kg,φ25钢筋322. 44 kg,φ22钢筋为101. 92 kg,φ16钢筋18 471. 76 kg,φ12钢筋为6 708. 69 kg,φ8钢筋214. 35 kg,M10浆砌石为48. 08 m3,抗滑板墙背回填1 123. 88 m3,场平开挖777. 35 m3,场平回填574. 13 m3。
3 抗滑桩工程设计要求
5#公路滑坡段K7+720~K7+755段长35m,桩身入新鲜基岩2. 5~3 m(桩开挖过程中,由于建基面基岩比较破碎,经设计、监理现场研究,桩实际深入新鲜基岩6 m左右)。
桩间采用30 cm厚钢筋混凝土挡土板,挡土板深入土中深度为1 m(由于存在施工难度,后经设计变更取消深入土中1 m),板后回填块石或砾石(按《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006要求回填压实)。板内预埋φ10 cm PVC排水管,排水管按1. 5m×1. 5m间排距梅花形布置,排水管位置内侧设置滤料层,内侧管端用土工布包裹。
抗滑桩板每隔15 m在挡土板中间设置2 cm宽分段缝(根据滑坡段长35m,在下游4根桩与上游3根桩挡土板间共分缝1条),缝内用沥青麻絮填塞。
在滑坡段抗滑桩两侧,砌筑衡重式M10浆砌石挡土墙(墙高>6 m),下游侧沿土石边坡砌筑,上游侧挡墙与原5#公路挡墙相连接。
抗滑桩锁口圈梁与护壁竖向钢筋采用φ12@28 cm,环向箍筋采用φ12@ 15 cm;桩体主筋为抗拉侧(内侧)双排36根φ32@ 13 cm,抗压侧(外侧)单排14根φ28@ 10 cm,两侧布置构造筋3φ16,环向箍筋φ16@ 20 cm;抗滑板内布置竖向钢筋φ12@ 20 cm,横向钢筋φ16@ 15 cm。桩板位置及配筋情况见图1。
锁口圈梁混凝土厚30 cm,护壁混凝土厚20cm,锁口圈梁与护壁均采用C20混凝土;桩体与抗滑板浇筑采用C25混凝土;衡重式挡土墙采用C15混凝土。桩板位置及配筋情况见图1。
4 抗滑桩工程施工工艺
抗滑桩施工主要采用以下工艺:明挖桩体开挖锁口圈梁及护壁混凝土浇筑组装钢筋骨架桩体及抗滑板混凝土浇筑M10浆砌石挡土墙砌筑墙背回填。
4. 1 施工准备———明挖
对滑坡段抗滑桩位置进行场地平整,清除地面浮土;对坡面有裂隙或坍塌倾向的部位采用削坡减载或注浆加固。经削坡减载后,锁口圈梁面距5#公路路面外边缘6 m;桩孔外侧挖排水沟,做好排水系统,及时排除地表水;合理堆放材料和机具,使其不增加孔壁压力,不影响成孔施工;定期观察滑坡体的地表变形。
4. 2 桩体开挖
抗滑桩桩孔为同排桩孔,应跳槽开挖,并且要与其他工序错开进行。桩孔开挖根据地质和护壁支护情况分节开挖,具体开挖布置岩面尺寸见表1,下节开挖应在上节护壁混凝土终凝后进行,且开挖不应过深,一般每节在1~1. 5 m之间,以免上节护壁悬空过高而坍塌。开挖过程中,应注意岩土面的记录,并注意松散层与密实层的区分,以便于推测滑裂面深度,保证桩体开挖穿过滑裂面一定深度。土层开挖使用铁锹,并结合风稿,风铲开挖;石层开挖以风镐开挖为主,局部配合风枪,部分坚硬岩石面也可采用小面积、少药量松动爆破。在桩孔附近安设卷扬机,利用吊装斗车进行桩孔内出渣。
4. 3 锁口圈梁及护壁混凝土浇筑
护壁第一节为锁口圈梁段,混凝土浇筑应高出原地面20 cm,以防止桩口沉陷及地表水流入。桩孔不施工时应加设防护拦,以保证施工人员安全。
锁口圈梁以下护壁混凝土根据桩孔开挖情况分节灌注,分节时应注意避开不同土质分界面和滑动面处,护壁模板采用1. 2 m高组合钢模纵向拼装,用可调钢支撑作横撑加固。为满足护壁钢筋绑扎及混凝土浇筑方便,护壁采用倒漏斗八字形逐节灌注,挖一段,支护一段,在确保护壁混凝土达到一定强度后,脱模再挖,如此循环,直至基岩位置。护壁均采用早强混凝土,以加快循环进尺。
4. 4 组装钢筋骨架
主筋φ32和φ28在桩外采用双面搭接焊,滑轮吊装入桩孔内;箍筋φ16在桩外切割、弯曲加工。钢筋骨架在桩孔内进行组装,竖向主筋绑扎时必须保证其垂直,特别是受拉侧绝不允许有背弯;箍筋由2根φ16钢筋交叉布置,接口处采用单面搭接焊。
4. 5 桩体及抗滑板混凝土浇筑
混凝土采用溜槽送至各桩孔口,孔口设漏斗,全桩长范围内设串筒,串筒出料口距建基面1.5~2m。混凝土按50 cm分层振捣密实,在浇筑第二层时振捣器插入第一层混凝土5 cm深进行振捣,以利于两层混凝土之间的结合,锁口圈梁以下桩身混凝土要求连续浇筑完成。锁口圈梁以上部分桩体与抗滑板根据分缝原则,下游4根桩与下游侧挡土板为一整体连续浇筑完成,上游侧3根桩与上游侧挡土板为一整体连续浇筑完成,使其具有良好的完整性,并使板具有连续梁的抗折性能。
4. 6 M10浆砌石挡土墙砌筑
砌体采用桩体开挖出的毛石,毛石材质应坚硬新鲜,无风化剥落层或裂纹,表面无污垢、水锈等杂质,且毛石料所用片石强度必须大于30MPa,厚度不小于15 cm。每砌3~4匹为一个分层高度,每个分层高度应找平一次。外露面的灰缝厚度不大于4 cm,两个分层高度间的错缝不小于8 cm,并按设计要求收坡。
泄水孔的布置与排水坡度也是砌筑挡土墙的重点,如墙后排水不畅,积水严重,则内力明显加大,可能造成墙体倾斜变形、开裂,甚至倒塌。因此,应按设计设置泄水孔,其进口包裹土工布。泄水孔呈梅花形布置,间排距2 m,最下层泄水孔出口距地面30 cm,其下设10 cm厚粘土层,以防止水下渗。
4. 7 墙背回填
桩板地面以上高度同路基顶面,桩板后需进行土石方填筑。首先应清理表面,将地面上的杂物清除干净,然后分层回填砂石。回填的砂石应级配均匀,级配碎石每层铺层厚度不超过80 cm,碎石垫层料、砂卵石、反滤料每层厚度不超过40cm,采用大功率振动碾等机具压实。级配碎石、碎石垫层料、砂卵石和反滤料要求铺填时不分离,并同层碾压。在垫层料、反滤料与基础和相邻两侧接触处填料时,不允许因颗粒分离而造成粗料集中和架空现象。
另外,在排水孔下设10 cm厚粘土隔水层,防止水下渗。挡土墙顶面回填应有适当的坡度,以使地表水尽可能的流向挡土墙外侧。回填后使填筑面与5#公路路基结合在一起,形成一整体,以提高基础的稳定性。
5 监理工程师在监理控制中的重点及难点该工程属于防汛抢险工程,工期紧,且为桩井下施工,场地狭窄,施工安全及质量控制是该工程的主要难点。在监理过程中,监理工程师不但要严把质量关,同时进度与安全也是工程控制中的重点。
5. 1 质量控制
5. 1. 1 开工申请及项目划分
2007年4月25日,承包商上报《抗滑桩工程开工申请》,并附施工组织设计。经现场监理工程师对进场人员、设备进行清点确认,施工组织设计审批同意后,报请总监理工程师。经总监理工程师审定,同意抗滑桩工程开工,并发布开工令。
2007年5月6日,承包商上报抗滑桩工程项目划分及质量检验评定表,经监理工程师审批,对其进行了部分修改。修改后抗滑桩工程共划分为1个单位工程———“5#公路抗滑桩工程”;8个分部工程———“Ⅰ-1抗滑桩”、“Ⅱ-1抗滑桩”、“Ⅰ-2抗滑桩”依次7个抗滑桩分部及“挡土墙”分部; 55个分项工程。
5. 1. 2 进场原材料抽检
监理工程师对抗滑桩工程的进场原材料———钢筋、水泥、骨料实行了严格的报审制度,并进行了抽检取样试验,以杜绝不合格材料进场。每批钢筋均应附产品质量证明书及出厂检验单,在使用前,分批进行钢筋机械性能试验,并对钢筋焊接件现场随机取样试验,给检测合格后,准许用于该工程。
所用水泥品种均应符合设计要求及国家和行业的现行标准,每批水泥运至工地后,报请监理工程师审批,并提供材质证明及出厂合格证。监理工程师对水泥进行查库和抽样检测,对不合格的水泥要求承包商停止使用,并清理出场。
骨料应由专门的料场提供,其质量、品种应符合设计要求。抗滑桩工程所用骨料级配为二级配, 5~20 mm和20~40 mm连续级配。严格控制各级骨料的超、逊径含量,骨料表面应洁净,如有裹粉、裹泥或被污染等应清除。保证粗骨料的最大料径不超过钢筋最小净间距的2/3及构件断面最小边长的1/4;细骨料的细度模数,人工砂应在2. 4~2. 8范围内;砂料应质地坚硬、清洁、级配良好;细骨料的含水率应保持稳定,必要时采取加速脱水措施。
5. 1. 3 质量过程控制
在质量过程控制方面,严把质量关,促使工程保质保量完成。
(1)每日对承包商投入人员进行核实,与承包商的投标承诺相对比,如人员不足,则要求承包商增加人员投入,以保证工程进度。
(2)桩身开挖严格控制超、欠挖。按1~1. 5m之间分节开挖,防止土方因一次开挖深度过高坍塌,石方开挖严格控制小面积、少药量松动爆破,防止坍塌及对已浇筑护壁的爆破影响。
(3)护壁浇筑应保证桩身内径尺寸。护壁浇筑前检查模板及支撑钢管刚度。浇筑过程中要振捣均匀,避免过振,防止跑模,保证桩体内径尺寸为1. 6 m×1. 8 m。
(4)钢筋骨架的安装要严格控制钢筋数量、焊缝要求。按照设计图纸检查钢筋数量、间距、排列方式。钢筋焊接采用双面搭接焊,对焊缝进行抽检,焊缝长度控制在5d(d为钢筋直径),焊缝高度为0.25d,宽度为0.7d。
(5)浇筑桩身及板的混凝土严格按审批配合比拌制,控制混凝土坍落度,保证其在110±20mm,并现场旁站混凝土浇筑过程。要求混凝土振捣均匀,防止少振、过振现象,以保证混凝土浇筑质量。
5. 2 进度控制
在进度控制方面,对承包商的施工进度分析以综合进度为指标,平均日进度为0. 5 m。现场施工按桩身开挖、护壁混凝土浇筑的先后顺序施工,当开挖至新鲜基岩2. 5~3. 0 m(实际至新鲜基岩6m)时,再进行桩身钢筋焊接安装、桩身混凝土浇筑。施工工序有先后之分,因此,监理工程师要求承包商以工序为指标,按日进度进行控制,以保证该工程能够按期完工,达到防汛抢险的功用。
5. 3 安全控制
在施工安全方面,由于施工处在滑塌危险地段,土质疏松,且处在5#公路路基外侧,加之锦屏雨季汛期来临,因此,施工安全尤为重要。在监理过程中,严把隐患危险源排查,对该段公路实行半幅交通管制;增设安全宣传标语牌;每日对地表水及桩内集水进行排查,要求对地表水进行合理的疏导,桩内集水及时抽取,以防渗水及地下水对桩身开挖造成影响。对护壁进行变形观测,随时掌握桩壁的稳定情况。另外,由于抗滑桩是向地下开挖,随着深度的增加,危险性也就越大。上方落石和井下气流不通畅,对井下施工人员的危害极大,因此,监理工程师要求,保证桩孔井口高出地表面20 cm,对井口的土、石渣要及时清理,在达到一定开挖深度后,必须增设通风设备,以保证施工人员的人身安全。
6 结 语
抗滑桩在防汛加固工程中的应用,解决了滑坡段边坡稳定问题,在满足防汛安全的前提下,为5#公路的长期运行提供了保证。抗滑桩虽然造价较高,但相对于永久公路改线则具有一定的优越性,有较大的实用价值。
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