地质灾害工程施工项目管理方法及治理策略解析

时间：2024-07-06

敬骁

（四川省煤田地质局一四一队，四川德阳 618000）

1 工程情况分析

宝兴县打水沟泥石流治理工程位于四川省雅安市宝兴县县城西部，宝兴河右岸的打水沟，该处在“4.20”芦山地震之后出现了大面积的山体滑坡并形成泥石流灾害，直接导致山体下10余处房屋损坏，威胁灾区群众的生命财产安全。打水沟泥石流属于泥石流、滑坡的复合型地质灾害，工程治理主要目的为防止滑坡堆积物启动形成泥石流，并采取措施阻止山体的滑坡。根据这一特点总体可采用以固、排结合的治理方针，以固为主，以排为辅。本工程的整个计划工期为 120天，但是按照当地的政府的要求，该项目的主体结构即桩板防护系统必须要在汛期来临之前完成。为此，2014年2月初我施工方就来到了施工现场，并在短短的 1个月内完成了施工便道、供电、供水、索道架设、砼泵送装置建设等前期相关分项的施工工作，之后我施工方便从柔性被动防护网的挂设开始打开打水沟泥石流全部工程的工作面。在此之后的抗滑桩桩板墙系统施工采用平行施工的方式，以此统筹计划来节约施工时间。同时为了以保证在汛期来临之前本工程的主体结构能够顺利完结，当地政府相关部门会同当地的地质部门，共同采取一切措施，积极应对，给予了我施工方大力支持。

据工程勘测部门的技术人员介绍，打水沟地段在“4.20”地震后分别于2013年6月和7月份暴发过三次泥石流灾害，现在为一条暴雨型沟谷型泥石流。目前打水沟泥石流处于发展期，为高频泥石流，危险性等级为中型地质灾害。泥石流沟形成区面积 0.90km2，沟道全长 1.6km，平均纵坡降 542‰；松散物源总储量为15.86×104m3，动储量为12.36×104m3。危险区范围主要为泥石流沟口两侧房屋和规划城市道路。此外，宝兴县位于雅安市境内，该处长年多雨。按照以往的施工经验来看，如果是这样的情况，要想在短时间内完成抗滑桩桩板墙系统施工根本是一件无法想象的事。然而，由于该事件牵涉的人多面积广，且社会各界对此广泛关注，我煤田局一四一队施工公司毅然承担了这份艰巨的任务，组织精干力量成立施工队伍，积极应对，采取各种施工措施使施工进度有了明显的加快，最终顺利完成任务，在汛期来临之前将抗滑桩桩板墙防护系统完工。

2 打水沟泥石流治理工程的主要技术措施

在打水沟泥石流治理工程中，考虑到堆积体表土层是砂土为主的碎石土，堆积体下蓄水量较大，且该地区经常下雨，土层很容易受到液化，所以总的来说，整个施工存在一定的难度。按照工程现场的情况来看，为保证我们的施工可以进展顺利，我们采取了一系列的措施，具体如下：

1）垂直于滑坡体滑动方向修建1条排水盲沟，以便及时将渗入堆积体内的地下水排除，保持滑坡体的稳定性；

2）在滑坡体区域内自上而下平行布置柔性被动防护网5道，对山体飞石进行拦挡确保施工人员安全及硬性构造物的稳定；

3）在滑坡体的前缘修建桩板墙防护系统，即横向布置抗滑桩 25根并以桩板墙进行连接，另设置防冲肋槛与抗滑桩刚性连接，以此系统对滑坡体进行拦挡固定；

4）在抗滑桩下缘修建桩林坝一座，坝体前设置防冲挡墙，坝体以6根平行布置的双排抗滑桩作为基础，基础上铺设承台，台上坝体墙身浇筑大体积混凝土。桩林坝的修建是为了防止沟道内松散物启动和稳固滑坡体；

5）在打水沟沟口下外缘修建排导槽一条以便山体中的流水排出。

3 主体结构---人工挖孔桩的施工组织方式及主要技术措施

3.1 施工组织方式

图1 打水沟泥石流治理工程平面布置图

我煤田局一四一队在四川、云南、山东、吉林等地区完成了不少的地质灾害的施工工程，大部分都是人工挖孔桩。而宝兴县打水沟泥石流治理工程的主要重点、难点也在抗滑桩的施工上。抗滑桩往往都是采用单根桩为单位来分包工程的一种施工思路。一般来说，大约4-5人负责开挖其中的一根桩，主要的施工环节有桩孔开挖、护壁制作、支模拆模等；等达到了设计要求的高度以后，就转由桩芯混凝土浇筑组施工。对于这样的施工方式而言，其最大的好处就在于使施工各环节之间不会发生冲突，同时也保证每根桩在成孔施工过程中的所有工序都可以顺利地开展，最大化地利用了所有可以利用的施工时间。但是，它也有自己的不足之处，如在考虑利润最大化的前提下，往往会出现挖孔人力不足，效率低下，同时过分提高了工人的劳动强度，使从业人员长期处于疲劳作业状态，这极大地增加了发生事故的概率。按照我们的计算，如果是使用了这样的施工思路，在施工中可能会出现二种不好的结果：其一是无法在规定的时间内完成施工任务，其二是为了赶工期，很有可能会出现一些安全事故。

考虑到这一系列因素，项目部做出了决定，不再使用这样的施工思路，而是使用了更加优化的方法，其主要思路是增加作业人员，建立专业的开挖队伍、钢筋支模队伍和混凝土浇筑队伍。开挖队伍主要是完成桩孔开挖，挖到了 1个循环进尺后，交给钢筋支模队伍施工。钢筋支模队伍完成了需要完成的工序以后，交给混凝土浇筑队伍施工。以此为周期，不断循环施工，在调整了挖孔桩施工组织形式以后，工人有足够的休息时间，减少了打疲劳战的现象，还提升了工作效率，加速了施工进度，不仅使施工更加安全，也为保证质量的前提下，完成施工的所有任务，获得了良好的条件。

3.2 主要技术措施

3.2.1 防排水

在成孔施工中，抗滑桩施工中最为关键的一个步骤就是防排水。渗水涌水是其中的主要施工问题所在。抗滑桩周边地层的地下水位较高，所以会给桩孔护壁带来较大的压力。尤其是在桩孔较深时，挖得越深，其周围土体就会有越大的压力。所以，在此种情形下，如果我们不处理周围土体中的地下水，就会由于抗滑桩孔暴露的时间的积累，护壁就会存在越来越大的产生鼓胀变形的概率，而且还有可能会破坏已成型的护壁，极大地威胁施工人员的安全，或者是导致桩孔报废。

要做好防排水工作，最为关键的主要是要做好以下几点：其一是要早早准备好，提前预测发生的事件;二是在施工中如果有渗水和大量涌水时，马上就要处理，不要等上一段时间。桩孔开挖中，渗水不多时，往往是使用集中排水的思路来减小渗水的影响。护壁浇筑好后，就可以把渗水堵住。桩孔开挖中，工作面往往有一些涌水，但量不会太大，此时我们应该按如下流程操作：先找到水源所在地方，并在其周围开一封闭的集水坑，然后一边开挖一边将水排出;并减小开挖循环进尺。

除此之外，在浇筑护壁时，还要在水源处先埋 1根排水管，管口要呈一定的倾斜角度，以方便在下一次循环施工时，水可以排出。在这一系列流程中，有一点值得一说的，那就是桩孔施工中，工作面没有太多的涌水时，如不及时排出，而是把它强行放在护壁后面，就会因为挖掘过深，护壁旁的水头也跟着慢慢上升，导致其旁边的水压力增大，甚至会出现护壁变形或者是倒塌的情况。如果出现了这样的情况，就会很难应对。比如本项目的前10多号桩，尤其是11号桩在开挖时，因为桩孔没有太多的涌水量，现场施工人员不会认为施工会出问题。而到了后面，在该桩深度增加的情况下，开挖时间也就增多了。

考虑到存在涌水完全地堵在护壁后，所以在时间推移的情况下，水压力慢慢增大，并最终造成护壁产生了较大的变形，此时就必须要增加钢支撑来对其支护。尽管增加了钢支撑以后，护壁稳定了，但是施工费用更高了，浪费也增大了。在桩孔挖掘施工时，若工作面的涌水量较大，在施工中就会有很大的难度。比如桩林坝体的方桩1#处，工作面有大面积的涌水，从而使施工必须停下来。经过后来施工队的深入研究，决定使用井点降水法进行处理，也就是在桩周边打U形井点孔，从而使水位下降。但就算这样，桩孔开挖中还会出现该现象。所以，我们又考虑了要降低开挖循环进尺，加大护壁厚度（从20cm加到50cm），提高护壁钢筋密度和混凝土强度等级，延长混凝土拆模时间等;同时在进行下一个循环施工时，对循环护壁进行预先支撑，使得开挖支护工作得以开展，施工质量和安全都有了保证。

3.2.2 软弱层处理

在打水沟治理工程的软弱层处理中，差不多要与所有桩关联，主要原因可能就在于该区域地层中有丰富的地下水。前16号桩开挖到地下4m，就会产生软弱层；17-25号属于排桩布置，以“一”字型横跨泥石流堆积体桩，所以其下层水量丰富，从而导致粉质砂土受到水的液化;二者都是软弱层的表现形式，它们以有较强的流塑性、含水多为主要特点。而就软弱层来说，我们会在前面使用了防排水的策略的情况下，再进一步降低循环进尺，并加大护壁钢筋直径、密度等相关参数。

我们先要提高混凝土强度等级，提高钢筋直径与护壁承载能力。护壁混凝土强度等级将从以前的C20上升到C30，以提升其强度;而且还要在混凝土中掺加早强剂和减水剂，以减少初凝时间，提高早期强度。

3.2.3 护壁支撑

在深孔人工挖孔桩施工中，该方法是一种用得比较多的安全技术策略，如果我们要想减少施工成本，就要更多地使用木头支撑。然而，有一点值得指出的，那就是该工程的抗滑桩附近的土质比较疏松。所以在施工时，护壁可能会出现一定的变形，这一施工思路在本工程中不适用。因此，若桩的质量较好，我们就可以考虑使用木支撑；而像本工程桩林坝处复杂的地质条件下的圆型桩，我们必须要采用钢结构支撑，同时还要使用25mm左右的钢筋锚杆加以固定。从而起到稳定保护壁和节省施工成本的双重功效。