液压劈裂机破除人工挖孔桩内高强度岩石的应用探究

张鹏，王振宇，杨润宇

（江苏省岩土工程公司，江苏 南京 210019）

人工挖孔桩是指采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩型。人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，因而在桩基工程中得到广泛应用。但挖孔桩孔内作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量标准较高，特别在遭遇高强度岩石地层时，常规方法往往难以继续掘进[1]。

B 山体滑坡地质灾害治理在人工挖孔桩施工过程中，遭遇高强度岩石地层，继续采用人工结合风镐方式开挖，难以破除岩石。若采用爆破施工，不仅因审批手续复杂导致工期延误，还需在安全保障措施方面投入大量资金[2]。此外，爆破施工对周边环境要求极高。施工单位经过调研论证并征询相关单位意见，根据工程地质条件、周边环境并研究国内外相关工艺，最终确定采用液压劈裂机对孔内高强度岩石进行破除[3-4]。此技术不仅操作简单、轻便灵活，而且确保了施工进度，快速地消除了地质灾害隐患，获得了良好的效益。

1.1 项目地理位置、规模

B 滑坡区位于南京市江宁区汤山一号温泉度假区北侧山体，东距汤泉东路约450 m，西距汤泉西路约450 m，南距美泉路约500 m，交通便利。

B 滑坡体倾向西北，为填土导致的滑坡，对坡顶道路及坡底建筑已构成威胁。滑坡体坡顶道路标高90.3～91.7 m，坡脚剪出口标高约69.0 m，山体坡度17～23 °不等，局部坡段较陡，滑坡体高差约20～22 m，坡面植被发育，部分树木已呈倒伏状。

1.2 工程地质状况

B 滑坡区岩体埋藏在残积层之下，岩性为灰岩。经勘查、原位测试、结合室内土工试验和引用资料综合分析，在钻孔深度控制范围内依据其工程性质自上而下分为：

（1）素填土：杂色,软塑,粉质粘土局部夹杂少量石块、碎石。

（2）残积土：褐黄色，可塑，局部混有少量风化岩块，切面较光滑，干强度中等，韧性中等，该层主要分布于边坡顶部。

（3）-2 岩石：灰白色，坚硬，岩芯呈柱状，局部可见溶蚀现象,局部边坡上部表层岩体裂隙发育，呈碎块状，岩石呈块状构造，细粒结构，岩体基本质量等级为Ⅳ级，岩芯采取率在90%～95%，属坚硬岩。

治理区各土层层厚、层底标高、层底埋深统计见表1。

表1 治理区地层层底标高、层底埋深统计表

通过对地基土岩土层物理力学性质指标及原位测试资料进行分层统计、分析，各岩土层的物理力学性质统计值见表2。

表2 岩土层主要物理力学性质指标

1.3 滑坡岩土结构特征

1.3.1 滑体

滑坡体岩土层结构比较简单，滑坡的滑体主要为①层素填土和②层残积土。整个滑体平均厚约2.5 m，滑动面位于②层残积土底面与基岩交界处，总体呈折线型滑动。

1.3.2 滑带

治理区①层素填土厚度普遍较厚，滑坡体坡顶素填土厚约3.5 m，坡体中部素填土厚约2～3 m。滑带主要位于素填土及残积土内。①层素填土垂直节理发育，且内含少量植物根茎，透水性较强，结构不均匀，暴雨天气水体沿土层下渗，穿透②层残积土后至灰岩层顶面形成滞留，软化基岩层顶面处滑带土，降低滑带土的强度参数，进而在与②层粉质粘土层接触面处形成软弱滑动面。

1.3.3 滑床岩土特征

该滑坡滑床在整个滑坡体中部主要为岩石，在滑坡后缘处为素填土和残积土，局部滑坡前缘也为残积土。

1.4 主要治理措施

综合考虑地质、环境等诸方面因素，本着“安全可靠、技术可行、经济合理、方便施工”的原则，对B滑坡地质灾害进行综合治理，该滑坡为推移式滑坡，因此治理措施首先对下部坡体进行阻滑或分级抗滑，针对边坡情况，具体治理措施为：

（1）在滑坡体下部较平缓地段，分别在80 m 平台和坡脚处布置两排抗滑桩。

（2）利用现有地形分级放坡，设置两条宽4 m的边坡平台。

（3）对已经产生滑动滑坡体，清除坡面松散岩土体及倾倒树木，并进行局部削坡处理。

（4）在滑坡后缘设置截水沟、坡脚设置排水沟，坡面及边坡平台种植乔灌木。

（5）滑坡体两侧及坡面设置跌水沟，与坡脚已有排水系统相连。

2.1 施工工艺的选取

人工挖孔桩实际施工过程中，桩孔开挖深度至0～3.5 m 遇到岩石层，该深度与勘查报告中描述的岩石的深度相符，岩石单轴抗压强度达到62.3 MPa，此时继续采用人工结合风镐方式破除岩石非常困难，严重影响施工进度。根据多年施工经验，经过多次调研并结合本工程地质条件、周边环境，最终确定采用液压劈裂机对孔内高强度岩石进行破除，直至达到设计要求的深度。

2.2 液压劈裂机的优点

（1）适用性强。液压劈裂机构造简单，单人即可操作，采用的旋转开关便于快速学习掌握，其组成结构的动力站和分裂枪两部分重量较轻，便于施工过程中来回移动。

（2）安全性高。液压劈裂机冲击力小，不像使用爆破设备、大型凿岩设备或其他具有冲击性的拆除设备产生的危险性大，采用液压劈裂机，安全保障措施简单。

（3）经济性好。液压劈裂机的工作效率高，数秒内即可分裂开一整块高强度岩石，并可保持连续作业，此外，该设备购置及保养成本低，也不需要像爆破作业投入高昂的安全措施费用。

（4）环保性优。采用液压劈裂机在桩孔内施工时，不会产生过大的噪音、过多的粉尘，对工作区周围环境影响小。特别适用于人口密度集中的办公区或居民小区周边。

（5）精确性良。相比其他破碎机械设备，液压劈裂机的分裂枪可按照所需要的分裂方向及分裂尺寸做到精准定位，分裂岩石的精确度高。

（6）灵活性佳。液压劈裂机体积小巧、轻便灵活，工作效率高，在狭小的作业区域内也可以便捷的进行破碎作业。

3.1 液压劈裂机的结构

液压劈裂机由机架（小车）、液压动力站和分裂枪三大部分组成。

3.2 液压劈裂机使用方法

（1）用风镐或凿岩机等设备先在需要破除的岩石上设置分裂点并打钻引孔。

（2）在分裂枪的劈块与楔器的接触面上均匀涂抹润滑脂，减小分裂枪的工作阻力。

（3）开启液压动力站，将劈裂机的楔块组(一个中间楔块和两个反向楔块)插入事先打钻的引孔中。

（4）使用扩大垫片再次对被分裂体进行分裂即可加宽裂缝，将岩石破碎成更小块状，便于从孔内运出。

在人工挖孔抗滑桩施工中，遇抗压强度大于60 MPa 的高强度岩石地层，采用液压劈裂机破岩的工作效率超过1 m3/h，而人工结合风镐破岩的工效不足0.3 m3/h。液压劈裂机破岩的工作效率是人工结合风镐破岩的3 倍多，该技术的使用大大加快了施工进度，有效地消除了地质灾害隐患。

采用液压劈裂机破除桩孔内高强度岩石，适用性强、操作灵活，此外，还具有安全、环保、经济等优点。该项技术的应用，加快了施工进度，节约了工程造价，避免了次生灾害的发生，确保了挖孔作业的安全，对破除人工挖孔桩内的高强度岩石具有指导意义。

猜你喜欢残积土滑坡体高强度中山地区花岗岩残积土抗剪特性相关性研究城市建筑空间(2022年2期)2022-05-24桂东南容县花岗岩残积土粒度组成与力学性质的变异性广西大学学报（自然科学版）(2021年5期)2021-12-13非洲科特迪瓦残积土特征研究水电站设计(2021年3期)2021-09-26新疆BEJ山口水库近坝库岸HP2滑坡体稳定性分析陕西水利(2021年8期)2021-09-15120t转炉高强度长寿命顶底复吹工艺优化及实践昆钢科技(2020年5期)2021-01-04高氮型高强度灰铸铁的铣削试验装备制造技术(2020年4期)2020-12-25通城花岗岩残积土的物理力学特性及工程安全性对比研究安全与环境工程(2020年2期)2020-05-21高强度铝合金精密数控成型设备的开发制造技术与机床(2018年10期)2018-10-13云南黄坪库区滑坡运动及其失稳模式的离散元模拟中国地质灾害与防治学报(2018年3期)2018-07-26高强度合金结构钢与高强度铝合金防护层的耐霉性研究装备环境工程(2015年4期)2015-02-28