老虎嘴水电站施工中对坡积体稳定采用高压控制性灌浆钢管抗滑桩处理方案浅析

索朗仁增

(西藏电力有限公司巴河发电公司，西藏林芝 860000)

1 概述

西藏林芝巴河老虎嘴水电站工程在导流洞、泄洪洞进出口开挖施工过程中，其上部边坡坡积体出现裂缝，为确保开挖施工正常进行，防止裂缝进一步扩张和恶化，保证坡积体稳定，根据右边坡的实际情况，设计单位提出了采用大开挖锚索锚固和削坡卸荷抗滑桩方案，经过工期、费用比较后，最终选用了削坡卸荷钢管抗滑桩方案。对边坡及时进行了削坡卸荷，对出现裂缝的坡积体进行了高压灌浆钢管桩抗滑处理，效果较佳。

2 钢管抗滑桩的工艺原理

高压钢管抗滑桩是在边坡治理中比较常用、施工周期较短、对滑坡体治理较为有效、经济的办法。其原理是用钻机以一定倾角从滑坡体表向山体内钻孔，孔底部分入岩一定深度，一次性成孔后安放加工好的钢管及锚固膜袋后通过高压注浆管向管内注水泥浆，浆液通过钢管上有规律的孔向周围土体渗透，再通过挤压、劈裂和固化等方式，使桩周一定范围内的土体得到加固，形成钢管+水泥浆+土的复合体，从而改善钢管桩的受力情况。若干个、以一定间排距布置的钢管桩顶部用工字钢梁相互连接固定，形成一个超静定框架结构成为排桩，使单桩悬臂受弯改为整体承受弯矩，以增加排桩的整体稳定性和抗弯、抗扭能力，与桩周的改良土体共同起到抗滑作用。

在高压控制灌浆钢管桩施工过程中，水泥浆进入灌浆加固段时已成为速凝的水泥浆凝胶体，其本身已失去流动性，在加固段内受灌浆压力作用后，仅产生剪挤推压作用，而不产生液压流动渗透力。其优点为:(1)常规水泥灌浆的串冒水泥浆问题和不易提高灌浆压力问题被较好的解决;(2)水泥浆凝胶体呈固态特性，在加固段内只产生剪挤、置换断层泥和压密压实作用，不但能大幅度提高断层破碎带的C值、f值和E值，获得好的处理效果，而且能够节约浆材，有效降低工程成本。

剪挤灌浆时可选择使用较高的灌浆压力。凝胶体呈固体力学特性，高压灌浆压力产生的附加推剪力可分解为水平力Fx和垂直分力Fy。Fy力被孔内锚固的双塞结构和上塞锚固力平衡，能消除对滑移体产生的下滑作用;Fx水平分力在滑坡体内相对呈内力形式，不产生下滑副作用，这样不但能选择非常高的灌浆压力，达到好的加固效果，而且消除了大家所共同关心的灌浆压力会抬动、推移地层的顾虑。

3 钢管抗滑桩施工方案

对于导流洞、泄洪洞进出口上部右岸边坡坡积体内出现的裂缝采取的处理措施为沿原山间小路两侧布置两排灌浆钢管桩。即:先沿山间小路搭建6 m宽、1.5 m高的钻机平台，采用MD－70型和MD－80型锚杆钻机采用φ146偏心跟管钻进工艺施工，钻孔一次成孔。成孔后，在孔内下设φ108钢管，钢管两端安装灌浆膜袋，中间部位钻φ10孔灌浆。

上排钢管桩桩距1 m，与水平方向成22°角，钢管外露1 m，深入完整基岩不小于5 m;下排钢管桩桩距1 m，与水平方向成45°角，钢管外露1 m，深入完整基岩不小于5 m;上下排钢管桩排距1 m，梅花型布置，钢管外露部分焊接I20镀锌工 字钢纵横连接(图1)。

图1 高压控制性灌浆钢管桩抗滑处理工艺示意图

4 钢管抗滑桩的施工工艺

4.1 钻孔编号

编号中:G为灌浆钢管桩;a为施工排号，1表示上排灌浆钢管桩;2表示下排灌浆钢管桩;b为施工孔号，按从下游到上游用自然数1、2…表示。

4.2 灌浆材料

水泥:使用高争水泥厂生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

水:施工用水采用经过实验检验符合混凝土工程使用要求的巴河河水。

化学材料:灌浆过程中使用经过检验合格的、5%～8%的水玻璃作为化学控制液。

4.3 制浆与送浆

根据现场施工条件，在导流洞支洞入口(3 242 m高程)处设制浆站及水泥库房150 m2，制浆站内设一台高速搅拌机拌制浆液。由于制浆站距施工面较远，需在3 327 m高程平台处设浆液中转站50 m2，制浆站拌制浆液后用3SNS灌浆泵送至中转站，再由中转站往施工平台送浆。

4.4 灌浆方式

由于抗滑处理部位有大量松散体且边坡存在变形错动，采用70型锚索钻机φ146偏心跟管钻进，钻孔一次成孔。成孔后，在孔内下设φ108钢管，钢管底部距孔底50 cm;钢管中间部位钻设φ10孔灌浆，以保证中间充填挤密段的灌注效果;两端安装锚固膜袋(图2)。

图2 高压控灌钢管桩下设工艺图

通过孔口钢管外壁与孔内壁之间设置的2根灌浆管依次对进口封堵及底部锚固段的压浆膜袋进行纯压式灌浆，灌浆压力为1～1.5 MPa，灌浆采用0.8∶1的水泥浆液(图3)。

进口封堵及底部锚固段灌浆结束并形成锚固预应力后，再通过孔口钢管内设的1根高压灌浆管进行钢管中间充填挤密段的高压灌浆，钢管孔口加塞，灌浆段压力为2～3 MPa，灌浆采用0.8∶1的水泥浆液，掺加5% ～8%的控制液，水泥固结体控制直径不小于30 cm(图4)。

4.5 灌浆机具

采用3SNS灌浆泵结合高压化学灌浆泵灌注。

4.6 灌浆结束标准

当灌浆段灌浆压力已达设计要求值、注入率≤5 L/min时，持续灌浆5 min即可结束该段灌浆。灌浆过程中注入率较大时，采用间歇灌浆方式予以处理。

图3 高压控灌钢管桩锚固工艺图

图4 高压控灌钢管桩灌浆示意图

4.7 灌浆记录

为保证灌浆记录准确真实，采用自动记录仪和现场手工记录同时进行，随时比对，以便必要时对自动记录仪进行校验、调整。每次灌浆前，必须用压水方法对记录仪进行校验。浆液浓度采用比重计随机检测。

5 钢管抗滑桩的施工管理和质量验收

5.1 施工安全管理

(1)钢管桩施工之前，对每个班组进行技术交底和安全交底，使每个工人都牢固树立质量和安全意识。

(2)严格按照施工组织设计批复要求做好安全防护措施，架设平整宽敞的施工通道，严格检查施工照明、风管、浆管等设施。架设醒目的安全标识标牌。

(3)定期对机具、用具进行检查，严禁老化带病的设施在工地使用。

(4)钻机就位、开钻、钢管加工安放、注浆等每道工序均应有安全员监督指导。

5.2 施工质量管理

施工过程中，严格按照上述施工方案、工序进行质量控制。首先采用全站仪测量放线，以保证孔距、孔斜。钻机就位前加固好钻机工作台，确保孔位不偏移和施工安全。造孔、下管后验孔深，保证设计深度，花管部分用透明胶包裹，避免孔内进泥土。锚固膜袋安装时注意注浆管畅通和锚固膜袋位置准确。注浆要注意注浆压力、注浆时间、浆液浓度、控制液的用量。做好灌浆记录，控制好注浆量，既要满足灌浆质量和灌浆压力，同时控制好灌浆量，做到安全、经济。

5.3 质量验收

注浆钢管抗滑桩的质量控制主要是在过程中的控制和检查，按照质量控制程序进行三检制验收，主要验收项目为孔位、孔深、孔斜、钢管焊接、花管出浆孔、锚固膜袋安装、注浆管的畅通和排气，注浆压力、时间要满足设计参数。

6 结语

在本次边坡处理过程中，虽然地质条件复杂，但通过方案优化、专家咨询、费用比较、工期比较、安全措施比较等多方位的管理程序，使得本次右边坡高压钢管桩施工工程能够在预定的方案、费用、工期范围内安全、如期完成，通过抗滑桩的作用，现场未出现任何不良情况，有效克制了滑坡体的变形失稳，增加了滑坡体的稳定性，使桩前滑坡体达到稳定状态，保证了高边坡的安全，使导、泄洞进出口开挖能够顺利进行，开挖面的支护跟进后洞挖掌子面形成，按照既定工期节点正式进入了洞身段开挖施工，达到了坡积体永久稳定，保证了工程安全，取得了预期效果。

［1］建筑地基基础工程施工质量验收规范，GB50202－2002［S］.

［2］建筑桩基技术规范，JGJ94－94［S］.