深路堑边坡微型桩加固施工工法

深路堑边坡微型桩加固
施
工
工
法
中铁某局*公司某某铁路项目部
1.前言
我国道路工程建设中有许多深路堑，目前深路堑开挖后的加固方法常采用重型支挡结构，例如抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、锚索框架地梁等。

这些重型支挡结构施工工期长、投资高、开挖施工对当地的环境影响大等，这些不利因素使人们不得不考虑采用更适宜的支挡结构。

微型桩具有施工工期短、施工方便、灵活、快捷，不需要大型施工设备，再加上对边坡和滑坡的加固与治理效果好，对环境影响小等诸多优点，越来越多地应用于工程中。

本工法将微型桩应用于深路堑工程，形成深路堑边坡微型桩加固的施工工法。

2.工法特点
高边坡路堑挖方采用微型桩加固技术具有以下特点：
1施工机具小，适合于高边坡狭窄的平台作业；
2有效缩短工期，对建设和施工单位都可以带来经济效益；
3对比现有抗滑结构例如抗滑桩、预应力锚索框架梁等，微型桩是一种工效好的轻型支挡结构，节约成本，减少环境污染和保持生态平衡；
4桩体通过二次劈裂注浆提高了桩周岩土体的密实度，地层承载力大幅提高。

5工后沉降量符合设计要求。

3.适用范围
微型桩适用于深路堑高边坡支挡加固，小规模的滑坡治理。

4.工艺原理
微型桩桩体穿透滑动层，嵌入稳定层，桩顶用混凝土浇筑顶板固定。

三排桩中临空侧和山体侧呈“八”字型，对岩体既有拉力又有支撑力，稳定性好。

5.工艺流程及操作要点
5.1工艺流程图
5.2操作要点
1.测量放线：根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高等进行测量放线定位，并用竹签绑上红布条做好标记打入地下进行定位。

2.就位钻孔：微型桩定位后将钻机安放在指定位置，安防水平，防止倾斜, 就位钻机在工作平台搭就后，移动钻机使转盘中心大致对准护筒中心，起吊钻头，位移钻机，使钻头中心正对桩位。

桩位偏差应控制在20mm以内，直桩的垂直度偏差不宜大于1%，斜桩的倾斜度应按设计要求做相应调整。

保持钻机底盘水平后，即可开始钻孔。

斜桩成孔时，采用钻机脚板垫高到要求的方法，用罗盘检
查钻杆的倾斜度。

本工艺采用干式成孔。

同时准备泥浆粉等材料，如遇回填土及粘粉土等岩层根据施工需要采用泥浆护壁成孔，以保证成孔质量和沉渣的要求，按设计要求钻进至设计有效深度。

3.清孔：
(1)采用干式成孔无须清孔。

(2)泥浆护壁清孔
a孔壁土质较好不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔。

b用原土造浆的孔、清孔后泥浆比重应控制在1.1左右。

(3) 要求孔底废渣厚度不大于50mm。

4.钢筋束制作：
（1）钢筋束制作必须严格按照设计图纸进行制作，主筋应采用HRB400(III 级)热轧带肋钢筋，钢筋应平直无损伤，表面无裂纹、颗粒状或片状老绣，连接采用钢筋套筒连接，钢套筒为优质低碳素钢结构，3根主筋采用每隔2m点焊成束，钢筋束安装时应安装钢筋支架，以确保周正及保护层厚度。

（2）机械连接要求：分段制作的钢筋束，主筋采用等强度钢筋套筒连接，连接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总根数的50%，两个接头间的距离不小于120cm。

钢筋束吊装时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，若遇阻应正反旋转，不得猛冲猛放，防止碰撞孔壁。

钢筋束下放到设计位置后，应立即固定钢筋束。

就位后，应会同监理进行隐蔽工程验收。

（3）钢筋束制作完成后，安装二次注浆管，二次注浆管与钢筋笼主筋点焊牢固，注浆管管底距孔底0.5m，注浆管外露长度0.5～1.0m，保证二次注浆。

（4）成孔：采用跳孔施工、间歇施工等措施来进行处理。

5.安装注浆机：在现场指定位置固定注浆机、搅拌机等设备，电源由指定配电箱接入，采用三相五线制电缆，按照一机一闸一漏的要求与机械设备连接。

6.安装下放钢筋束：本工程钢筋束吊放安装采用汽车吊吊装钢筋束骨架，吊点选择须合理。

吊放钢筋束入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔。

钢筋笼入孔后，应徐徐下放，不得左右旋转。

若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。

钢筋束全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并作好记录。

符合要求后，可将主筋用铁丝牢固绑扎于孔口，以使钢筋束定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注水泥浆时
往上窜动造成错位。

桩身水泥浆灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。

7.拌制水泥浆：水泥浆采用专业机械进行拌制，水灰比控制在0.5，水泥砂浆分二级搅拌，一级搅拌完成后放入二级搅拌池继续搅拌，在二级搅拌池内边搅拌边灌注，保证水泥砂浆搅拌均匀。

8.注浆方式，本工程采用二次注浆方式。

注浆管用φ32聚乙烯管。

二次注浆管距孔口3m以下开泄浆孔（10mm间距50cm）用透明胶封泄浆孔。

（1）一次灌浆：注浆泵需安装压力表，一次注浆压力为0.2MPa，水泥砂浆水灰比控制在0.5，在拔管时管底控制在泥浆面一米以下保持压力注浆以保证泥浆从下往上灌注，从而确保整条微型桩的水泥浆的饱满性。

（2）二次加压灌浆：因一次常压注浆难以达到充盈系数要求，另外水泥浆收缩等因素需进行二次注浆来确保微型桩的成桩质量。

二次灌浆在水泥浆初凝以后进行，二次注浆间隔时间在2.5～4小时之间，二次劈裂灌浆压力为2～3MPa，保证填满桩孔内空隙及收缩部分即孔口有浓水泥浆反出为止。

9.微型桩施工时应仔细测量孔深、钢筋束长度、注浆管长度，避免出现假桩断桩现象。

10.严格控制桩顶桩底标高，一般在钢筋束上口绑扎或焊接一根钢筋或钢管，长度0.5m，避免钢筋笼下落。

桩位偏差不得大于50mm，垂直度偏差不大于1%。

11.严格控制微型桩桩径，微型桩桩径为150mm，桩径偏差不得大于5%，注浆管下3～4m范围内每隔30cm梅花形布置出浆孔，出浆孔直径8mm，注浆下管前用透明胶带封孔。

12.水泥浆水灰比0.5:1，每立方米水泥用量不少于设计1067kg要求重量。

13.施工过程中必须随时检查施工记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定，检查重点是水泥用量、桩长、桩径、注浆压力等。

14.桩位偏差不得大于50㎜，桩径偏差不得大于5%，垂直度不超过1%。

15、侵蚀防护
微型桩的防护应满足以下基本要求：①应按微型桩的使用年限、微型桩所处
环境的腐蚀程度及微型桩破坏后果等因素确定防护类型与标准；②微型桩防护的有效期应等于微型桩的使用有效期；③采取防护措施的加筋应能将荷载传递到桩体；④微型桩及其防护系统在制作、运输、安装过程中不应受到损坏；⑤用作防护的材料在材料的工作温度范围内保证不开裂、不变脆或液化，具有化学稳定性，不与相邻材料发生反应，并保持其抗渗性。

微型桩示意图
6.材料与设备
6.1 施工材料
施工材料根据材料供应计划分批组织进场，按规定地点储放，并做好支垫及遮盖保护，同时对各种进场材料进行抽检试验，对不合格品坚决退货。

本工程主要材料为水泥、钢筋等材料,质量要求较高，因此对进场材料应严格把关。

水泥和钢筋等材料必须有出厂合格证，并抽样送检，合格后方可使用。

因地下水对结构物具硫酸盐侵蚀，环境作用等级均为H1，所以合格的原材料是保证结构物质量安全的必备条件具体要求见下表：
表4.1.1 水泥净浆要求
砂浆种类强度等级要求流动度（s）拌和方法
水泥净浆M35 14~18s 机械
表4.1.2原材要求及掺量
砂子含泥量应小于2.0%，拌合水为地下水。

6.1 施工设备
按照施工设备表的设备进场时间，做好租赁和购买计划，机械进场后及时进行调试，使用过程中做好保养。

施工机械设备投入计划见下表：
表4.1.3 施工机械设备投入计划表
7.质量控制
1.成孔:
成孔前为保证桩的垂直度，需有水平尺前后、左右调整好钻机的平整度，为
控制桩位偏差，成孔前先用仪器精确定出桩位，每个桩位上定上筷子，开钻时，钻头中心对准筷子头方可开钻。

为保证桩径开钻前要用尺子测量钻头尺寸，发现直径不够立即调换或补焊钻头。

钻机每进尺累计达到200米之后要测量钻头一次。

2.注浆管制作：
注浆管采用48mm×3.8mm聚乙烯管，注浆管下部3米范围为内每隔30㎝梅花型布设出浆孔，出浆孔直径8㎜。

3.水泥浆液配制要求：
水泥浆液要严格按照0.5：1的比例配置，配置时水泥根据搅拌桶容积和水泥浆配比换算，水的用量在水箱内画上刻度线，水泥浆在搅拌桶内至少搅拌3分钟后才可以开始注浆，从而达到搅拌均匀。

如果因设备出故障或其它原因致使浆液搅拌时间超过30分钟，为不影响桩身质量应把浆液废弃。

4.施工检查：
施工过程中对每个施工工序及时检查，检查重点是钢筋束连接桩长、水灰比、水泥用量。

桩长可直接量注浆管长度；水灰比可直接用比重计现场监测；每注完10根桩以后，要及时核实水泥实际用量，如果以上不符合设计要求要及时调整,并对已施工过的桩进行补灌。

5.钢筋接头检验标准
表1 钢筋接头检验标准
8.安全措施
1.严格执行进场三级教育制度,由项目安全员检查执行情况。

2.严格进行安全操作规程培训,考试不合格不得上岗。

3.严格执行持证上岗制度,各班组进场,由项目安全员检查上岗证并备案,无证不得上岗。

4.与施工班组签定安全生产和文明施工责任状,明确奖惩。

5.开工前、施工中每星期由项目经理带队检查施工临时用电规程、桩机安全操作规程执行情况,及时处理违章。

6.加强民工教育和管理,工区内不喝酒、不赌博、不聚众喧哗。

7.微型桩施工前，对每个班组进行技术交底和安全交底，是每个工人都牢固树立质量和安全意识。

8.注浆时注浆管不弯折缠绕，时刻注意压力表，以免压力过高，爆管伤人。

9.前场注浆人员必须佩带防护眼镜，防止浆液溅入眼睛，每个班组施工前安全员现场检查是否佩戴防护镜，对于不佩戴者要重罚，佩戴后方可施工；后台注浆人员必须佩戴口罩，防止灰尘进入口和肺。

10.每根桩注浆结束后，注浆管要保持压力3分钟，等压力消散后才能拔掉注浆管，这样既有利于注浆效果和保证桩身质量，页避免了压力过高造成安全事故。

11.每天上班前进行班组安全教育活动，做到防患于未然。

12.加强对劳动力队伍的管理，设专人负责对劳动力队伍进行法制、规章制度教育，对参加施工的工人进行审查、登记造册，发工作证，方可上岗工作。

9．环保措施
1.执行《环境管理手册》及程序文件的要求，建立环境管理体系，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章；
2.在施工和作业场地内，合理布置，做到标牌齐全、清楚，各种标识醒目，施工场地整洁文明；
3.施工废水需沉淀处理，达到排放标准后才可排放；
4.施工场地、道路要硬化，并做到经常洒水，防止扬尘；
5.工后废料集中收集处理，不得随意丢弃。

施工中注意水泥浆用量，避免浪费。

施工间歇时发电设备应停机。

10. 效益分析
10.1经济效益
10.1.1本工法采用常规机械设备和材料，机械化程度高且操作简单，工效高，与抗滑桩施工相比，工期节约50%以上。

10.1.2微型桩采用钢筋束加注浆，与抗滑桩相比大量的减少了钢筋和砼的用量，综合成本仅为抗滑桩的35%左右。

10.2环保节能
10.2.1本工法与常规方法相比，边坡平台开挖面积小；施工产生的废料污染
较少对环境影响小。

10.2.2使用本工法可以减少钢材、混凝土用量，做到了节能降耗。

10.3社会效益
10.3.1工法机械化程度高，与传统的抗滑桩相比不用人工挖孔，大大的降低
了施工过程中的安全风险。

10.3.2结构占用面积小，施工方便占用场地少，可减少永久性和临时征地数
量。

10.3.3利用常规材料、设备，有利于充分利用现有社会资源，减少了能源、
材料消耗。

11. 工程应用实例
某某铁路DK63+124-DK63+276段左侧路堑边坡最大挖方高度近60m，段内出露第四系全新统坡洪积软黏土、松软土、粉质粘土，下伏基岩为泥岩夹砂岩、泥灰岩及砂岩夹泥岩,段内地表水为季节性沟水及池塘水，无常年流水，基岩裂隙水不发育，根据楚雄幅区域地质报告，于该地层取地表井水及地下水进行水质分析，地下水对混凝土结构物具硫酸盐侵蚀，环境作用等级均为H1，设计依据为泥岩夹砂岩，微型桩加固穿越加固全风化与强风化岩层分界线。

微型桩加固里程为DK63+124-DK63+276左侧二级平台，长152m，每9根桩组成一个组合结构，上部由顶板联接，组合结构间距4m，共39个；单根微型桩由3根Φ32HRB400钢筋构成钢筋束，将塑料环和支架按照设计位置固定于主筋上,塑料环外部包裹一层孔径为0.5cm的钢丝网,钢筋入孔时重心与孔中心相对,注浆管紧贴钢筋。

桩体孔径150mm，垂直桩长18m，每隔2m点焊成束,靠山侧和远离山体侧的两排桩成“八”排列,且与垂直方向成15度,入孔后注浆标号为M35抗侵蚀水泥浆。

注浆压力不低于0.2MPa,顶板混凝土标号C30。

微型桩施工完成后该段挖方于2014年1月10日开始施工，每天挖土方完成6000方，共施工5天，根据沉降观测数据显示，挖方施工前后40天内边坡稳定，表面该地层经微型桩加固后，地层地层支挡加固固效果明显。

观测数据分析见下表：
具体施工照片：
1.钻机定位钻孔
2.验孔
3.钢筋束加工
4.钢筋束入孔
5.注浆
6.桩顶顶板钢筋绑扎
7.顶板混凝土浇筑
8.微型桩内应力数据采集
9.1完工后照片9.2完工后照片。