淠河总干渠滑坡治理工程施工及抗滑桩技术应用

夏 涛 张汉杰

(安徽省淠史杭灌区管理总局 六安 237000)

1 工程概况

淠史杭灌区位于安徽省中西部江淮丘陵地带，设计灌溉面积73.33万hm2，是我国灌溉面积最大的灌区之一。灌区共有总干渠、干渠12条。

淠河总干渠于1958年兴建，1959年开始发挥灌溉效益。从六安市横排头起，至肥西县新民坝止，全长104.5km，设计流量300m3/s，控制灌溉面积44万hm2。

2001年3月～2003年7月，淠河总干渠王集、东郢、刘圩、陶岗切岭南北岸5处渠岸，相继发生了不同程度的滑坡，已影响渠道输水，危机渠堤安全。

2 施工流程和工艺

2.1 施工测量

根据现场施工精度和技术要求，现场平面控制网采用三角网及导线网结合的方式，高程控制点应设在不易损坏处，测量放样工作由专业人员负责。

a.定线采用J2经纬仪进行，测设永久性的标石，假设标线，设置建筑物轴线的同时，设置两条纵横线，作为施工放线的主要控制线。

b.平面控制的测设精度。首级控制网按独立三等三角网精度要求，轴线、副线的测设按四等三角网或一级导线精度要求。

c.在拟建建筑物周围测设足够数量的高程控制网，精度符合三等水准精度，并应与主要水准点相连接。

d.在拟建建筑物的周围设置平面和高程控制点，分别编号，绘制平面图，施工期间妥善保护，定期校核。

e.施工期间所有施工定线、进度、计量、竣工等测量原始记录、计算成果和绘制的图幅，特别是隐蔽工程的资料，均及时整理、校核、分类、整编成册，当工程完工后，移交建设管理单位。

施工过程中，主要进行以下测量:

a.开工前，应对原设控制点、中心点复测，布设施工网，并定期检测。

b.建筑物及附属工程的点位放样。

c.建筑物的外部变形观测点的埋设和定期观测。d.竣工测量。

2.2 施工导流、排水及度汛安全保障

2.2.1 施工导流围堰

为保证滑坡的正常施工，在其外侧布设半封闭式导流施工土质围堰，使作业面处于无水状态，也能保证干渠内的正常通水。围堰的标准根据干渠内的水位变化进行综合考虑:顶高程超出多年平均水位1m，顶宽2m，迎水坡1∶4(水下方为自然坡度)，背水坡为1∶1。

2.2.2 施工排水

针对地表径流、基坑渗水、承压水等不同情况制定相应排水措施。

a.初期排水方式。待施工围堰合拢后，需设置两台潜水泵(1台备用)，将积水排到围堰外的干渠内，保证作业面处于无水状态。

b.地表径流排水方式。在施工过程中，为了防止地表雨水渗进滑裂面，在滑坡滑裂面上侧的稳定土体上开挖一道截水沟，内铺塑料薄膜，以截走外围的地表水，将地表径流拒之“门外”，并顺坡引入干渠内，保证施工时土体不受地表径流渗水的影响。

c.基坑渗水排水方式。在基坑开挖时，于基坑的拐角处设置一集水井，井底铺设粗砂反滤，主要排除雨水、基坑渗水和施工废水，使用潜水泵抽排到围堰外。强将雨期间，加大抽排力度，确保基坑不被积水浸泡。

2.2.3 施工度汛安全保障措施

a.工期保证。科学安排施工计划，加快施工进度和管理，确保按期完工。

b.施工围堰安全保证措施。施工中，及时对围堰进行加固和备土，作为汛期超高水位时的应急措施。同时汛期干渠内水位升高，围堰的迎水面应防止冲刷和渗漏，在汛期来临前预先铺设花雨布，防止风浪淘刷坡面;必要时，采用块石临时护岸。汛期派专人巡查和维护围堰。防止出现管涌、集中渗漏和滑塌等险情。

c.防汛度汛组织保障措施。项目部成立专门的防汛领导小组和防汛指挥中心，由项目部经理担任组长，各作业队队长为主要成员，同时成立防汛突击队及水情汛情收报小组，并组织由全体项目部成员参加的防汛队伍并实行防汛值班制。

d.层层落实防汛度汛责任制。制定以项目经理为防汛度汛第一责任人的责任制，层层分解任务，层层落实，建立一套全员动员、全员参与、全员负责的责任制;同时根据工程部位不同制定相应的防汛度汛措施。

e.防汛度汛物资保障措施。项目部应准备足够数量的防汛设施和材料，以满足防汛需要。检修好各种抽水设备。

f.发生超高水位时，应在发包人和地方政府统一指挥下进行防汛抢险，保障干渠和建筑物的安全。

2.3 土方工程施工

2.3.1 土方开挖

该工程三处滑坡土方开挖工程量较大，采用机械化作业为主人工为辅的方法施工，施工机械采用铲运机。

a.水泥土键支挡基坑开挖采用对撑法垂直开挖，开挖深度要求达到风化岩层以下不少于20cm。

b.抗滑桩构架井柱开挖应避开雨量较大时开挖，开挖时一气呵成。开挖在现有坡面上放样进行，由滑坡两端向中间推进，或由比较稳定的一端向另一端推进。同时多孔开挖时，待先期开挖的井柱全组浇注完成后，再开挖间隔内诸孔。井坑挖出的弃土，原则上就地向河床侧堆放，或在监理人指定的地点堆放。

c.排水明沟、导渗盲沟的土方开挖亦采用人工开挖。

d.削坡减载施工程序为:出滑舌土体外，先进行削坡土方开挖，然后施工土体排水管系统，再将滑舌土体开挖，应先自滑体主轴两侧进行，先坡顶后坡脚。

2.3.2 土方回填

采用人工方法就近取土回填，要求将土料中的杂物清理干净，土质符合设计要求，土块粒径符合相关规范要求。分层回填(每层厚150～200mm)，分层夯实。

在作业条件允许的前提下采用人机结合方式进行回填，建议采用铲运机，因为铲运机同时具有挖、运、卸、整平和自动碾压的一系列功能，特别适用于200m左右的土方开挖和回填。

2.3.3 弃土处理

削坡减载下来的多余土方，应按设计要求堆放于弃土区，堆放在切岭坡顶外侧边线10m以外，并沿渠顶地面高程顺渠向布置排水沟，以排除堆土区和坡顶地面的积水。

2.3.4 基坑的防护

桩孔和基坑的开挖都需要支撑和护壁，以确保稳定和安全。在基坑的外围设置排水沟，坑内设置集水井，保证工作面始终处于干燥状态。

2.4 水泥土键施工

2.4.1 水泥土键的施工

a.水泥土键的抗剪强度指标是根据已有的试验资料和设计经验取得的。实施时水泥土的抗剪强度指标应通过土工试验确定，并且不应低于设计值。

b.基坑开挖时采用对撑垂直开挖，坑底要开挖至风化岩层以下不少于20cm，坚硬黏土层以下不少于50cm，具体深度经设计人员及地质人员现场验槽后确定。在回填土之前应清除基坑积水。

c.选料及制土。就近选择粉质壤土或粉质黏土，土料中有机质含量不大于2%，不得含有草根、草屑等杂质;对大颗粒土团应进行粉碎，黏土粒径不超过3cm;黏土的最优含水量应通过土工试验确定，施工时黏土的含水量应控制在最优含水量的±3%之间(一般控制在20%左右)。

d.拌和。拌和前对原料要求准确计量，计量误差不大于3%。该工程水泥含量为干土重的13%或通过试验确定。配料前必须先测定料场土的含水量，将设计干土需要量换算成湿土需要量。水泥土可采用人工或机械拌和，要求拌和均匀，熟料成水泥色为止。

e.平仓夯实。先在基坑地面均匀撒放一层干水泥，厚度以覆盖基坑面为准，而后虚铺拌和好的水泥土20cm，用齿耙纵横方向各拉耙数次，以拌和均匀，采用2.2kW蛙式打夯机每层夯打4～5遍，夯实至设计要求的干密度。在下次上土前用齿耙将表面拉毛，再均匀撒放一层干水泥，以利层间结合。夯实后水泥土的干密度不应小于1.60g/m3，并保证水泥土键和四周土体的紧密结合。

f.取样试验。在水泥土键施工过程中，要每1m厚取一组试样进行干密度测定，每一个水泥土键要取一组试样做抗剪强度试验。

g.养护。楔块夯实修整完毕后，用湿草包覆盖，洒水养护21天，水泥土终凝3天后，表面颜色呈灰褐色。

2.4.2 质量控制

a.主要控制点。楔块底部平面尺寸、高程;料场土的含水量;水泥土配合比;水泥土拌和质量;水泥土回填厚度;压实后水泥土的干容重、含水量。

b.控制方法。料场土的含水量每班检查一次(每组装3盒)，压实土的含水量、干密度每墩每层取样2～3个点;为保持滑体稳定，应按分序间隔法施工;水泥土从拌和至夯实时间不宜超过2h，每一键块应尽可能一次连续施工完成。若遇降雨、塌方、通水等特殊情况楔块不能一次成型而出现冷缝时，必须进行处理。方法是:先将原夯实面层凿深3～4cm，扫尽灰土后，再刷水泥净浆两遍，即可铺填上层水泥土。

2.4.3 上部回填

水泥土键施工完成后，其上部用原土(软土不能用)回填夯实至干密度1.5kg/cm3，直至坡面。

2.5 堆砌石工程施工

砌石主要为浆砌块石挡墙及护底。施工采用人工分段挂线砌筑。砌石工程应在基础验收及接合面处理检验合格后方可施工。砌筑前，放样立标，拉线砌筑。基本要求是平整、稳定、密实和错缝。砌筑用石料选用质地坚硬、表面洁净、不易风化、没有裂缝的新鲜岩石，其强度和抗水性符合设计及规范要求。砌筑时，各层均应座浆，随铺浆随砌筑，缝隙用浆灌实，砌筑过程中及时养护。砌体的外露面均应勾缝，并以平缝为宜。

因砌筑工程为成熟工艺，在这里不作详细介绍。

2.6 抗滑桩构架混凝土和钢筋混凝土施工

2.6.1 施工原材料

钢筋、砂、石、水泥等主要原材料应根据设计图纸要求进行选料，钢筋应有出厂质量保证书，所有材料在使用前均须在监理的监督下进行抽检送样，经试验合格方可使用。拌和水应选择未污染，不影响混凝土和易性和混凝土强度的增长，不引起钢筋和混凝土的腐蚀，pH值、不容物、可容物、磷酸物、硫化物等的含量不超过规定值。

2.6.2 模板安装拆除

保证混凝土浇筑后结构物形状、尺寸与相互位置符合施工详图的规定;模板表面应光洁平整、接缝严密、不漏浆，模板具有足够的稳定性、刚度和强度;模板必须待混凝土强度达到要求后方可拆除。具体安装和拆除要求这里不作详述。

2.6.3 坡面拱支挡施工

坡面拱施工时必须自滑体两侧向主轴方向进行;坡面拱及拱撑脚必须一次浇筑完毕，拱撑脚必须坐落在原状土上;施工放样时及浇筑前必须请设计人员到现场验槽。

2.6.4 抗滑桩构架支挡

2.6.4.1 施工程序

在现有的坡面上放样开挖，由滑坡两端向中间推进，或由比较稳定的一端向另一端推进。若同时多孔开挖，需间隔开挖，待先期开挖的井桩全组浇筑完成后，再开挖间隔内诸孔;先施工抗滑桩构架支挡工程，待其达到设计强度后，放方可挖除滑舌多余的土方;设置导渗盲沟;切除设计断面以外的土方，并整坡至设计断面;设置纵横排水明沟;进行新坡面种植绿化。

2.6.4.2 施工工艺

a.井桩开挖，原则上要一气呵成，要避开雨量较大时开挖。桩护壁采用预制钢模，高1m，上口直径为桩径，下口直径为桩径加两个壁厚，分3～4块制作，加楔拼装，以便于拆模;井内挖出的弃土，原则上就地向河床侧堆放，或放在设计允许的地方。

b.抗滑桩、撑桩、撑梁三个部分同期开挖。每口井均须记录地质柱状图，由建设、设计、监理等单位验收签字后方可浇筑混凝土。

c.成孔的控制深度应符合下列要求:

ⓐ抗滑桩必须保证滑裂面以下的稳定土层内至少有1.5m;如果滑裂面以下为微风化砂岩，桩孔进入砂岩的深度不得小于1m，并将孔底清理干净;

ⓑ撑桩顶、底部高程及相对高度原则上应满足设计图纸的要求，如遇下卧微风化岩石，原则上应使桩身嵌入风化岩层以下的厚度不小于1.5m(具体由设计单位定)。

d.桩孔完成后，应立即检查成孔质量，并填写施工记录，经有关人员签字认可后，方可浇筑混凝土。成孔的质量必须符合下列要求:桩位容许偏差为50mm;桩孔垂直度容许偏差为1%;抗滑桩的底部直径不得小于1.8m，撑桩的底部直径不小于2m(尤其是主轴断面附近)。

e.检查成孔质量合格后，应尽快浇筑混凝土。每组构架不得小于1组混凝土试块，每组3件。

f.浇筑混凝土时应遵守下列规定:

ⓐ在浇筑混凝土前，必须对孔深、孔径、垂直度、孔底虚土和积水深度进行复查，不合格时应及时处理。应先在底部填5～10cm厚与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。抗滑桩、撑桩混凝土绝对不允许出现冷缝。在不得已的情况下，撑梁出现接缝时，接缝必须与断面垂直，打毛洗净;

ⓑ混凝土应连续灌注，分层振实，分层的厚度按采用的振捣工具而定;

ⓒ混凝土坍落度根据土含水量的不同，可采用3～7cm;

ⓓ当在0℃以下浇筑混凝土时，应对混凝土采取加热保温措施，在桩顶混凝土强度未达到设计强度的50%以前不得受冻;另外，混凝土浇筑温度也不超过28℃;

ⓔ浇筑混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高和质量符合设计要求;

ⓕ混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2m，当浇筑高度超过3 m时，应采用串筒、溜管或震动溜管使混凝土下落，以免浇筑中混凝土发生离析现象。在井口要铺设平台，并注意平仓，防止大石集中在一起。

g.如实际的地质资料与设计资料不符，或在施工时对桩身质量有疑问时，可采用相应的检测手段进行检查，其数量由监理、设计、施工及其他有关单位共同研究决定。

h.每根抗滑桩浇筑完成后，要在其顶部埋设位移(水平、垂直)观测点，随即观测一次，以后在3天、7天、15天、28天分别观测一次，准确记录。

2.6.5 混凝土排水沟的施工

根据设计图纸和坝坡的地形，放出纵横排水沟的中心线，然后放出开挖边线，基槽两头分别定上中心控制桩和边线控制桩，并测上高程，每隔10m布设边线控制桩，并测上高程，作为开挖高程的控制点。纵横排水沟相交处，放线时一定要平顺交接，不得陡接。只有在全部符合施工规范要求并经工程师检查验收合格后，方可浇筑排水沟混凝土。因排水沟施工工艺较简单、技术成熟，这里不详述。

3 结语

通过该工程施工，笔者有以下建议:

a.传统的水泥土键开挖都是对撑法人工垂直开挖，缺点是横撑多，限制作业面，人工开挖速度慢，不利于工程进度;建议采用钢板桩代替胀板和支撑，为开挖提供有利的工作面，同时，开挖采用人机结合的方式代替单一的人工开挖方法，首先用0.3m3斗容的小型挖机粗挖，然后采用人工继续修整，既可以提高施工速度，又能保证开挖质量。

b.由于排水沟的结构小、厚度薄、表观质量和振捣质量不好控制，因此建议采用整体式可滑动钢模板和3.5cm的小振捣泵，浇筑完毕后继续滑向前面施工段，后面成型的部位立即以人工原浆收光抹平。■