岩堆体整治工程中抗滑桩水下混凝土灌注工艺

耿长亮

（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116100）

0 引言

国家高速公路兰海高速（G75）渭源至武都段工程化马隧道出口位于岩堆体坡脚，为保证施工及运营期间的岩堆体稳定，须对出口岩堆体进行预加固处理。抗滑桩采用大截面超长设计施工，由于岩堆体自然坡度较陡，施工作业面狭窄，加之在施工过程中抗滑桩内出现承压水，导致开挖及后期大体积连续性混凝土浇筑施工难度极大，施工单位通过采用抗滑桩支架卷扬机水下混凝土灌注技术，解决了狭窄空间内大体积连续性水下混凝土灌注技术难点，技术新颖、操作简单，可为同类工程施工提供参考依据。

1 工程概况

化马隧道全长3860 m，左、右洞分离通行，为全线最长隧道，是控制工期性重难点工程。隧道出口岩堆密布，岩堆自然坡度较陡（15°～40°），岩堆体主要为碎石，松散～稍密，稍湿，岩堆体下伏基岩为压碎灰岩，厚10～35 m。

岩堆体整治工程主要采用设置在隧道一侧坡脚的三排抗滑桩和锚索桩对其进行预加固处理。

2 抗滑桩基岩渗水地质分析

在桩基开挖过程中，1#—6#、9#—16#桩内均出现基岩裂隙水，且为有压清水，平均桩内出水量120 m3/d，最大出水量为150 m3/d。

施工区域表面风化剥蚀严重，植被发育，坡脚为雎水河，常年有水，夏秋多暴雨属中山暖温带，雨季为每年的5—9 月，年降水量400～670 mm。地表水受降雨控制明显，雨季流量大，且地表为松软土（粉土）、淤泥质粉砂、卵石土，角砾土、块石土等，透水性良好。地质调查结果显示，抗滑桩桩底均伸入基岩压碎灰岩中，且桩底标高与雎水河地下水位线齐平。桩底开挖揭示其呈灰色、灰白色，原岩为灰岩、白云质灰岩，隐晶质结构，岩体呈碎裂、镶嵌结构，岩质坚硬，性脆，局部裂隙发育。

结合现场桩内出水实测结果分析可得，1#—6#、9#—16#桩内出水均在桩底标高以上12～18 m，受基岩压碎灰岩裂隙发育影响，形成与地下水局部联系，且受地表降水补给，下伏基岩中裂隙水含量较多，加之由于抗滑桩均为特长桩身，在水位线标高以下桩内表现为有压裂隙水，并且水量在施工过程中表现为涌出量较大，如图1 所示。

图1 隧道出口岩堆体抗滑桩内出水

3 水下混凝土灌注技术

3.1 抗滑桩总体施工组织顺序

根据化马隧道出口岩堆体整治施工组织调整，对岩堆体整治项目进行方案优化和调整，通过与业主、设计单位沟通协调，调整整体加固措施的施工顺序，由原“自上而下”调整为“由下而上”的施工组织。

根据现场实际情况，为降低琵琶寨大桥0#台承台开挖边坡施工风险，确定先施工1#、3#、5#、9#、11#、13#抗滑桩施工，在汛期前完成混凝土浇筑，保证施工安全；同时考虑到后期高陡坡施工材料运送等原因，计划在9#桩基安装塔吊，故首先要确保9#桩基施工进度；总体桩基施工采用间隔施工顺序，隧道左线左侧1#—8#桩与隧道左线左侧9#—16#桩区域施工完毕后，最后施工顶部17#—29#桩。

3.2 抗滑桩水下混凝土浇筑技术要点

根据施工过程中桩内出水情况，施工过程中需加强抽排水措施，同时确保桩底开挖深度满足设计要求，且桩底表面平整无虚碴[1]；钢筋绑扎完毕后即可停止抽排水，做好混凝土浇筑前的施工准备工作。以9#桩基施工为例，介绍抗滑桩水下混凝土浇筑步序和技术要点。

3.2.1 混凝土浇筑施工准备工作

根据施工现场调查和分析，已施工完毕的抗滑桩内存在有压裂隙水，经初步勘测水深约为12 m，且通过近期水泵抽排水量估算水量较大且出水点位置预测在30 m 以下。按照施工组织要求和现场场地勘察，需提前做好9#抗滑桩场地混凝土罐车行车坡道和桩口卷扬机吊装支架的准备工作。

（1）主提升卷扬机规格：15 t。

（2）料斗加工尺寸：直径1.8 m、直筒高1.0 m，下部为锥形缩口，整体高度为1.0～1.1 m，顶部均匀设4 个吊耳，预计满装混凝土约3 m3。

（3）钢丝绳，U 形卡，规格不小于5 t。

（4）吊装支架采用I14 工字钢加工，支架高度（净高）2.6～2.7 m。

3.2.2 导管安装及技术要求

导管由Φ300 mm 无缝钢管制作而成，要求内径一致且接口密实，内壁应光滑圆顺。导管中间节宜为2.0 m 等长，底节长4.0 m，配1～2 节长0.5～1.5 m 短管。导管正式使用前应进行试拼和水密试压试验，试压压力为孔底静水压力的1.5 倍，满足要求后方可使用。导管组装后轴线偏差不超过钻孔深的0.5%且不大于10 cm；导管安装后，首次灌注前管底触桩底，施工中导管下口应保证埋入混凝土中2～6 m。

3.2.3 计算和控制首批封底混凝土数量

根据灌注施工要求，下落时需有一定的冲击能量，才能把积水从导管中排出[2]，并且由于桩身较长及截面较大，但是桩基底部积水深度较小，灌注前，先将导管内和料斗内混凝土灌满，采用卷扬机适当提升小段高度至料斗内混凝土出现下降后，即可继续由罐车进行连续式放料。

足够的冲击能量能够将桩底沉碴尽可能地冲开，是控制桩底沉碴，减少工后沉降的重要环节。按照施工组织调配，第一车为5 m3（只需满足导管和料斗内存料）；第二车为10 m3紧跟备料；第二车砼料就位后，提升导管及料斗不超过30 cm，同时紧跟放料，保证料斗内砼料连续。

3.2.4 水下混凝土灌注技术要点

混凝土在拌和站集中拌制，并由搅拌车运输至施工现场。混凝土灌注采用提升导管法，导管上设置封底漏斗，漏斗容积（即首批混凝土方量）满足封底时导管埋深大于1 m。漏斗与导管间用皮球隔离，封底时采用拔球法。封底后移走大漏斗，换上小漏斗。利用卷扬机提升导管。

灌注连续进行，中途停歇时间不超过30 min。在整个灌注过程中，及时量测导管埋深，以便提升导管，导管在混凝土中埋深控制在2～6 m。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管卡挂钢筋骨架时，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，移到桩孔中心。根据导管埋置深度确定提升高度，提升后导管埋深应控制在1～3 m。导管拆除时暂停灌注，先将漏斗取出，取出时间一般不超过15 min。拆除后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。已拆下的导管要立即清洗干净，堆放整齐。

每根桩的灌注时间不应太长，宜控制在8 h 内完成，并作好成孔和灌注记录。

3.3 塔吊工作平台布置及要求

由于岩堆体整体工作面位于陡峭坡面，施工物料运输是关键难点之一。通过现场调研和分析计算，如采用塔吊进行材料吊装，要求其操作范围必须覆盖岩堆体施工整体工作面，故在9#抗滑桩浇筑时预埋塔吊基础预埋件，待桩体混凝土强度达到设计强度时，即可安装塔吊（图2）。

图2 岩堆体整治工程塔吊工作平台

3.4 水下灌注混凝土施工注意事项

（1）在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要缓慢灌入，不可突然大量地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去。

（2）导管提升不能过猛，防止导管拉断，同时也防止导管提离混凝土面，造成断桩事故[3]。

（3）在浇筑水下混凝土前，应填写检查人工挖孔桩桩孔和钢筋笼情况的“工程检查证”，在浇筑水下混凝土过程中，应填写“水下混凝土浇筑记录”。

4 结束语

根据岩堆体施工技术难点，为确保混凝土浇筑施工，抗滑桩浇筑方式采用水下灌注混凝土施工工艺，通过采用大截面超长抗滑桩支架卷扬机水下混凝土灌注技术，不仅施工质量满足设计要求，同时施工安全性较高，操作简单，同时在施工方案上优于传统的混凝土高压输送泵灌注方法，总体保证了施工的安全质量，该项技术在施工中的现场试验及应用效果，受到业主单位、设计单位、监理单位的肯定。岩堆体施工顺利、安全快速，施工成本可控、经济效益显著，可为类似工程提供借鉴。