一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种边坡抗滑桩施工技术，具体涉及一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法。

背景技术

如图1所示，抗滑桩1是穿过滑坡体5深入于滑床4的桩柱，用以支挡滑坡体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是一种处理滑坡地质的常用工程措施，滑坡体5与滑床4之间结合面为滑动面6。抗滑桩对滑坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力(锚固力)平衡滑动体的推力，增加其稳定性，插入滑床4内的叫做锚固段2，滑坡体5内的叫做受荷段3。当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。常规抗滑桩的施工方法为人工开挖，涉及到工人的作业安全，是一种风险较高的工程措施。当抗滑桩的地质条件较差，尤其遇到含流砂层地质，施工开挖的扰动，流砂层大量失水，底层压力发生变化，整个砂层发生流动，施工中尚未防护就导致抗滑桩孔塌陷，严重的导致附近地表塌陷危及在桩孔内的施工人员的安全，同时无法进行抗滑桩混凝土浇筑施工。因此，含流砂层地质情况下抗滑桩的施工，是一个困扰工程行业的难题，如果能通过技术措施解决，对于工程的建设和工人的安全是一件十分有意义的事情。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种施工效率高，安全风险低，经济合理的流砂层抗滑桩的机械施工方法。为达到以上目的，本发明一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法，其对应的抗滑桩桩体分为：上段桩身、抗滑桩中段桩身、下段桩身三部分组成，周围地质分别对应上部覆盖层、中部流砂层和下部硬质层。本发明采取的总体技术原理是：将传统的人工开挖抗滑桩施工调整为机械开挖施工，同时针对流砂层进行注浆加固，形成稳定的地质层，然后再进行机械开挖施工。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、桩定位及平整场地，按设计图测量定位桩孔轴线及桩位，并进行场地平整；

步骤2、通过地质勘查确定待施工区域的流砂层标高范围，将待施工区域分为上部覆盖层、中部流砂层和下部硬质层，并根据分层将抗滑桩桩孔分成对应的上段桩孔、中段桩孔和下段桩孔；

步骤3、锁口施工，对已经平整好施工平台的抗滑桩桩孔进行抗滑桩桩孔的锁口施工；

步骤4、上段桩孔施工，采用旋挖钻钻机对桩孔进行施工，钻头沿锁口形成的定位槽内壁进行钻孔，形成抗滑桩桩孔的上段桩孔，并对上段桩孔进行钢筋混凝土护壁施工；

步骤5、中段桩孔施工，具体包括以下步骤：

步骤5.1、在已经完成护壁施工的上段桩孔底部进行注浆封底形成止浆垫；

步骤5.2、待止浆垫初凝后采用钻孔设备开钻若干将止浆垫贯穿的注浆孔；

步骤5.3、通过注浆孔对抗滑桩桩孔区域的中部流砂层进行注浆施工；

步骤5.4、待中部流砂层注浆固化后，采用旋挖钻钻头对止浆垫及流砂层进行钻孔施工，形成中段桩孔；

步骤6、下段桩孔施工，采用机械旋挖法或者爆破法对下部硬质层施工，形成下段桩孔，完成整个抗滑桩桩孔成孔。

优选的，步骤2中，地质勘查时，分别对每个桩位进行地质钻孔，确定相应抗滑桩桩孔区域的流砂层标高。

优选的，步骤3中，所述锁口形状与抗滑桩桩孔的形状相匹配，抗滑桩桩孔的锁口采用现浇钢筋混凝土圈梁。

优选的，步骤3中，抗滑桩桩孔的锁口施工步骤如下：

首先在桩位的上部覆盖层人工开挖出锁口的外轮廓，沿锁口周围安装护壁钢模板，采用吊机整体吊装护壁钢筋，然后安装外侧护壁钢模板浇筑护壁混凝土，等待混凝土强度达到预设强度时拆除模板，形成锁口。

优选的，步骤4中，上段桩孔施工具体方法如下：

以锁口内侧尺寸为界限，设置若干钻孔中心，利用旋挖钻对每个钻孔中心进行旋挖钻孔，多个钻孔交叉重叠，直达设定深度；达到设定深度后，采用修边器将旋挖钻机的钻孔修边形成设计图标定的桩孔形状，完成上段桩孔施工。

优选的，步骤5中，止浆垫施工后对止浆垫与上段桩孔的钢筋混凝土护壁之间进行密封施工。

优选的，步骤5.2中，所述注浆孔分布在止浆垫四周或者止浆垫四周注浆孔的密度大于中心处。

优选的，步骤5.3中，注浆采用袖阀管注浆工艺注浆，具体如下：

钻孔：往注浆孔内插入袖阀管注浆工艺的套管，采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻孔深入下部硬质层，并灌入封闭泥浆；下管：根据引孔深度往套管内插入单向密封塑料阀管，待封闭泥浆凝固后，插入密封注浆芯管并将套管移出；洗孔：用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重；注浆：采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距，注浆步距一般选取1m，可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。

优选的，袖阀管注浆工艺的注浆参数如下：

水灰比W∶C＝1∶0.6～1∶0.8

水玻璃稠度35Be′

水泥浆、水玻璃双液混合比1∶0.5～1∶0.9。

抗滑桩桩孔成孔后，吊入钢筋笼，进行抗滑桩主体施工。

上段桩孔施工：采用同一钻头钻进的方式，以锁口尺寸大小为界，对界内对应的上部覆盖层进行钻进，直至达上部覆盖层底，中部流砂层顶一定安全范围，机械旋挖施工的圆形钻头小于抗滑桩直径，通过叠合施工形成类矩形。

所述上段桩孔的护壁施工，根据地质情况选择，如果本段地质较差易塌孔，可按传统方法对本段进行钢筋混凝土护壁施工。

在已经施工护壁完的上段桩孔底混凝土临时封底，即止浆垫施工。然后采用注浆设备对中段流砂层进行注浆加固。较优的，注浆加固也可选择在上段覆盖层施工前进行，然后上段、中段及下段桩孔同步机械施工。

下段桩孔施工，根据地质情况，中等强度地质选择采用机械旋挖施工；坚硬的地层选择人工爆破开挖施工。

在上述技术方案的基础上，所述旋挖钻钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。在黏土层内，钻机的进尺可快些，在砂土层中，钻机的进尺要控制，以防塌孔。孔深用测绳测量桩孔的实际深度，避免超钻或深度不够。

在上述技术方案的基础上，所述旋挖钻钻进过程中的注意事项：在钻进过程中，必须控制好钻杆的提升速度，因为若钻杆提升过快，其一：钻头的下方就容易出现负压区，若在地下水位较高时，就容易使地下水渗入钻孔内，使护壁受到影响而造成坍孔；其二：钻头上部的泥浆通过切齿之间的空隙快速流动以补充因钻头上提而出现的空当，会严重冲刷孔壁，从而出现坍孔的隐患。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)安全风险低。传统的抗滑桩人工开挖成孔遇流砂层易发生坍塌，造成人身伤害事故。

(2)本发明的一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法，采用旋挖钻对抗滑桩进行扩孔，并采用袖阀管注浆法分段分层施工，和传统的含流砂层地质的抗滑桩成孔方式相比施工效率高，工程成本低。

附图说明

图1为边坡抗滑桩示意图。

图2为本发明实施例中穿越流砂层的抗滑桩桩孔的施工剖面示意图。

图3为本发明实施例中上部覆盖层施工示意图。

图4为本发明实施例中中部流砂层注浆施工示意图剖视图。

图5为本发明施例中中部流砂层注浆施工止浆垫上注浆孔的布置示意图。

图6为本发明实施例中袖阀管注浆法的工作原理示意图。

1-抗滑桩，2-锚固段，3-受荷段，4-滑床，5-滑坡体，6-滑动面；7-锁口，8-上部覆盖层，9-中部流砂层，10-下部硬质层，11-岩层，12-上段桩孔，13-中段桩孔，14-下段桩孔，15-钢筋混凝土护壁，16-止浆垫，17-注浆孔，18-一号钻孔，19-二号钻孔，20-三号钻孔，21-四号钻孔，22-塑料阀管，23-密封圈，24-注浆芯管，25-注浆口，26-橡皮单向阀，27-注浆浆液出口，28-桩孔轴线，29-加固泥浆。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2至图6所示，本发明提供一种穿越流砂层的抗滑桩桩孔施工方法。具体实施步骤为：

步骤1、桩定位及平整场地，按设计图测量定位桩孔轴线28及桩位，并进行场地平整；场地平整包括桩位处的施工平台、运输道路、混凝土搅拌及钢筋加工场地平整。

步骤2、通过地质勘查确定待施工区域的流砂层标高范围，将待施工区域分为上部覆盖层8、中部流砂层9和下部硬质层10，并根据分层将抗滑桩桩孔分成对应的上段桩孔12、中段桩孔13和下段桩孔14；地质勘查时，分别对每个桩位进行地质钻孔，确定相应抗滑桩桩孔区域的流砂层标高。

步骤3、锁口7施工，对已经平整好施工平台的抗滑桩桩孔进行抗滑桩桩孔的锁口7施工；所述锁口7形状与抗滑桩桩孔的形状相匹配，抗滑桩桩孔的锁口7采用现浇钢筋混凝土圈梁。本实施例中，抗滑桩为矩形截面桩，锁口7为矩形截面锁口7。锁口7施工步骤如下：

首先在桩位的上部覆盖层8人工开挖出锁口7的外轮廓，沿锁口7周围安装护壁钢模板，采用吊机整体吊装护壁钢筋，然后安装外侧护壁钢模板浇筑护壁混凝土，等待混凝土强度达到预设强度时拆除模板，形成锁口7。锁口7混凝土厚度不小于40cm，锁口7混凝土高度高出原地面45cm。

步骤4、上段桩孔12施工，采用旋挖钻钻机对桩孔进行施工，钻头沿锁口7形成的定位槽内壁进行钻孔，形成抗滑桩桩孔的上段桩孔12，并对上段桩孔12进行钢筋混凝土护壁15施工；上段桩孔12施工具体方法如下：

以锁口7内侧尺寸为界限，设置若干钻孔中心，如图3所示，为一号钻孔18、二号钻孔19、三号钻孔20和四号钻孔21，利用旋挖钻对每个钻孔中心进行旋挖钻孔，通过叠合旋挖施工形成类矩形至设定深度；达到设定深度后，采用修边器将旋挖钻机的钻孔修边形成设计图标定的桩孔形状，完成上段桩孔12施工。

钻进过程中进尺不宜超过50cm，以免增加卸土困难，孔深用测绳测量桩孔的实际深度，避免超钻或深度不够，直至到达预设位置。由于覆盖层所处地层强度较低，故覆盖层施工中钻头采用宝峨齿进行钻进。

采用修边器沿开挖轮廓线向下切削余土过程中，当切削的土体积累较多时，利用挖斗将孔内碴孔清除。

上段桩孔12施工过程中，根据地质情况选择，如果本段地质较差易塌孔，可按传统方法对本段进行钢筋混凝土护壁15施工。

步骤5、中段桩孔13施工，具体包括以下步骤：

步骤5.1、在已经完成护壁施工的上段桩孔12底部进行注浆封底形成止浆垫16；止浆垫16施工后对止浆垫16与上段桩孔12的钢筋混凝土护壁15之间进行密封施工；以保障止浆垫16与上段桩孔12的孔壁结合良好。

步骤5.2、待止浆垫16初凝后采用钻孔设备开钻若干将止浆垫16贯穿的注浆孔17；具体的，在止浆垫16初凝24h后，按设计孔位进行打孔，打孔深度只需钻穿混凝土。作为一种优选实施例，所述注浆孔17分布在止浆垫16四周或者止浆垫16四周注浆孔17的密度大于中心处。

步骤5.3、通过注浆孔17对抗滑桩桩孔区域的中部流砂层9进行注浆施工；然后采用袖阀管注浆工艺注浆分层分段进行注浆，注浆至桩孔下段硬质层顶一定深度范围，注浆后流砂体的含水量明显降低，采集的土样也能成形，承载力得到改善，满足成孔要求。袖阀管注浆工艺特殊的注浆孔17结构使注浆施工时可根据需要灌注任一注浆段。在正式注浆之前，用棉纱、木楔和水泥—水玻璃混合速凝浆对桩孔壁缝隙及孔口周围进行封堵，以防这些地方出现严重的跑浆现象。采取分段分层式注浆，每段注浆长度为注浆步距，注浆步距一般选取0.6～1m。

袖阀管注浆工艺具体如下：

钻孔：往注浆孔17内插入袖阀管注浆工艺的套管，采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻孔深入下部硬质层10，并灌入封闭泥浆；下管：根据引孔深度往套管内插入单向密封塑料阀管，待封闭泥浆凝固后，插入密封注浆芯管并将套管移出；洗孔：用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重；注浆：采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距，注浆步距一般选取1m，可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。袖阀管注浆工艺是通过较大的压力将浆液注入岩土层11中，注浆芯管上下的密封圈23可实现分段分层注浆，可由施工需要选择联系或跳段注浆。采用的设备包括引孔设备和注浆设备。引孔设备采用100型或300型工程地质钻机，注浆设备采用ZBSB-70-11/5型注浆泵，并配备高压注浆管路系统和制浆设备注浆。

袖阀管注浆工艺的注浆参数如下：

水灰比W∶C＝1∶0.6～1∶0.8

水玻璃稠度35Be′

水泥浆、水玻璃双液混合比1∶0.5～1∶0.9。

步骤5.4、待中部流砂层9注浆固化后，采用旋挖钻钻头对止浆垫16及流砂层进行钻孔施工，形成中段桩孔13；因为中段流砂层经过混凝土注浆加固，具有很好的稳定性，同时下段硬质层稳定性较好，可以采用机械钻孔施工，修边形成后不需要额外护壁。

步骤5、下段桩孔14施工，采用机械旋挖法或者爆破法对下部硬质层10施工，直至达岩层11，形成下段桩孔14，完成整个抗滑桩桩孔成孔。

步骤6、抗滑桩桩孔成孔后，吊入钢筋笼，进行抗滑桩主体施工。

对于下段桩孔14施工，根据地质情况，中等强度地质选择采用机械旋挖施工；坚硬的地层选择人工爆破开挖施工。

在上述技术方案的基础上，所述旋挖钻钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。在黏土层内，钻机的进尺可快些，在砂土层中，钻机的进尺要控制，以防塌孔。孔深用测绳测量桩孔的实际深度，避免超钻或深度不够。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。