本发明属于路基边坡施工技术领域，具体为一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法。
背景技术
滑坡是一种常见的地质灾害，它经常中断交通，堵塞河道，摧毁厂矿，破坏村庄和农田，从而造成生命、财产的重大损失，因此，有关滑坡的防治工程一直为世人所关注。对滑坡治理研究比较成熟且进行了大量工程实践的方法有：抗滑桩、预应力锚索地梁等，但是采用这些方法治理滑坡时资金投入巨大。进年来，随着材料、机械等领域的快速发展以及科技进步，对滑坡体加固措施逐渐趋向于复合化、小型化、轻型化以及机械化，加筋土、土锚钉、微型桩、格构锚固等措施大量应用于滑坡治理，效果较为明显。
在各种边坡问题中，病害边坡雨季抢险和滑坡变形引发的路基路面问题，因为工期紧、施工场地受限，经常成为治理难点，如何综合采用各种技术措施，快速高效地对滑坡体进行治理加固，成为解决问题的关键。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有滑坡治理存在的问题，提供一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法，本发明施工方法可以快速高效的控制边坡土体蠕动，保证了铁路营业线的安全，施工效益显著。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法，包括以下步骤：
1)施工放样：施工前根据地质钻探及现场实际情况设计出微型桩群，并准确放出微型钢管桩的平面位置，同时做好标记；
2)钻孔：将钻机移动到指定位置，准备与孔深相匹配的钻杆，风管与钻杆接在一起，启动钻机与风管，开始钻进，每进深一个钻杆长度,接长一次钻杆，直至达到要求孔深；
3)清孔：在钻机钻孔过程中同时进行清孔，以保证钻孔的顺利进行和成孔后孔内清洁无杂物；
4)钢管插打：成孔后将钢花管插打入孔，若下管过程中遇到堵塞或坚硬土体，可用打桩机加紧钢花管尾部，缓慢打入钢花管至孔底；
5)注浆：将注浆管插入钢管开始注浆，注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出，拔出注浆管；
6)二次补浆：注浆后，由于浆体凝固收缩及沉淀，用水泥浆及时进行桩管内补浆，使孔口位达到浆体饱满；
7)微型桩冠梁施工：采用钢筋混凝土对微型桩群桩头进行冠梁连接，冠梁内下层纵向主筋与伸入冠梁内钢管双侧焊接牢固，即可实现既有线路基边坡微型钢管桩的加固。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，所述施工放样前还设置有既有线路施工准备，包括：
①分别与既有线路相关单位进行沟通协调，保证施工和铁路运营安全；
②联系机械设备、人员到场，对机械设备进行详细检查，排除故障及安全隐患；
③保证工程用电需求，租赁大功率发电机并购买配套变压器及电线，及时联系当地供电局，为工地铺设电力线路。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤1)中，所述微型桩群可以为多道，每道微型桩群由3～4排微型钢管桩组成，微型钢管桩间距0.5m，梅花形布置。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述钻孔采用潜孔钻钻机成孔，钻孔过程中应注意控制孔的垂直度，倾斜度不得大于1％，钻孔时应人工配合及时清理钻渣，以免堆积过高流回孔内。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤4)中，当微型钢管桩采用钢管接长时，采用套管焊接连接加长钢管；在套筒周边焊接，施焊前需试焊，焊缝表面光滑，焊缝饱满，并检查钢管的垂直度。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤5)中，所述注浆使用的水泥浆中还加入水泥重量0.1％的三乙醇胺和0.2％的食盐，水泥浆强度需达到20mpa，水灰比控制在0.4～0.45之间，充盈系数≥1.3；所述注浆管插入钢管深度为距孔底0.2～0.5m处；所述注浆管连接注浆机，注浆机的注浆压力为0.2～0.5mpa。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤7)中，所述微型钢管桩伸入冠梁内不少于冠梁高度的1/2；所述冠梁内置φ22mm纵向钢筋，箍筋采用φ12mm箍筋制作、间距为20cm。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，所述微型桩冠梁施工后还增设一排钢筋混凝土抗滑桩，对路基边坡进行永久加固,包括:
①钢板桩打设：在抗滑桩开挖和桩间挡板安装前，先在抗滑桩的桩背、桩前和档土板的背后用钢板桩加固；
②抗滑桩施工：
a、采用人工开挖抗滑桩基础，并用钢筋混凝土护壁，卷扬机提升出渣，其中桩孔分节开挖，挖一节支护一节，护壁模板采用钢模板组合而成，刚管架支撑加固；
b、桩身钢筋预加工成型，运至现场吊装孔内绑扎，搭接接头交错设置，孔内混凝土浇筑，浇筑前将孔内浮土残渣清理干净，护壁混凝土面上洒水润湿。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤②a中，所述护壁的分节高度为1.0m；所述护壁采用钢筋混凝土，护壁厚0.3m，基坑坑口设置钢筋混凝土锁口，锁口高出地面0.2m,厚0.3m。
作为本发明所述一种既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的一个具体实施例，步骤②b中，所述桩身混凝土塌落度控制在80～120mm，采用串筒浇筑，插入式振捣棒振捣密室，桩身混凝土施工完毕后，地面以上采用塑料薄膜缠绕，洒水养生，至混凝土达到设计强度。
本发明既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法的具体原理为：
本发明微型钢管桩利用自身的刚度和强度，能够阻止蠕动体的下滑，起到很好的抗滑作用；同时，微型钢管桩群及注浆加固可使桩周和桩间土形成整体，基于桩土之间的摩擦、粘聚力等原因，使土体抗剪能力增加，起到加固效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明施工方法中，微型钢管桩采用潜孔钻引孔，挖掘机配合吊装下管(打设钢花管)及注浆加固施工工艺，实现了快速施工。
2、本发明施工方法中，采用潜孔钻钻孔，对边坡蠕动体几乎不产生附加力，有效减少了对滑坡体的影响，临时加固滑坡体效果明显。
3、本发明施工方法操作方便，对场地的要求低，影响小，适用于场地受限的狭窄区域。
4、本发明施工方法所需施工机具少，机械配置灵活，施工效益显著。
附图说明
图1为实施例1中微型钢管桩群的平面布置图。
附图标记1-微型钢管桩。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
2016年9月莆田地区先后迎来“莫兰蒂”(台风影响四天累计降雨量124.3mm，单日最大降雨量达70.1mm)、“鲇鱼”(台风影响四天累计降雨量201.6mm，单日最大降雨量达157.6mm)两次超强台风。台风带来的持续强降雨，造成向莆铁路永莆线k512+411～k512+642段路基(粘性土路堑)边坡土体饱水，强度急剧降低，截止9月29日晚上9点，k512+411～+642段路堑边坡发生山体开裂、下挫、滑塌等灾害，危及铁路行车安全。
灾害发生后，申请人积极响应南昌铁路局抢险工作部署，投入大量设备，人员进行抢险，并针对滑坡体的持续滑移变形，危及铁路线安全等问题，开展技术攻关，研发出了“既有线路基边坡水害治理加固技术”新成果，并采用了本申请既有线路基边坡抢险微型钢管桩加固施工方法对发生滑坡的路基边坡进行加固，具体施工过程如下：
1、既有线施工准备
⑴分别与业主、工务段、车站、供电段、车务段等单位及时进行沟通协调，设置防护员及安全员对现场进行管理，车站设置驻站联络员，两线间设置专职安全防护员，线路两侧进行围挡，保证施工和铁路运营安全。
⑵联系机械设备、人员到场，对机械设备进行详细检查，排除故障及安全隐患，对施工人员进行既有线施工安全培训，规范作业。
⑶为保证工程用电需求，租赁大功率发电机并购买配套变压器及电线，及时联系当地供电局，为工地铺设电力线路。
2、施工放样
施工前根据地质钻探及现场实际情况，准确放出微型钢管桩平面位置，同时做好标志。其中，微型桩群可以为多道，每道微型桩群由3～4排微型桩组成，桩间距(相邻微型钢管桩间距)0.5m，梅花形布置。微型桩群的平面布置如图1所示。
3、钻孔
采用潜孔钻钻机成孔，将潜孔钻移动到指定位置，准备与孔深相匹配的钻杆，风管与钻杆接在一起，启动钻机与风管，开始钻进；每进深一个钻杆长度,接长一次钻杆，直至达到要求孔深。钻孔时应人工配合及时清理钻渣，以免堆积过高流回孔内。
钻孔过程中注意控制孔的垂直度，倾斜度不得大于1％。钻孔结束后及时进行钢管桩插打，以免出现塌孔。
4、清孔
在潜孔钻钻孔过程中配以空压机进行输送压缩空气清孔，以保证钻孔的顺利进行和成孔后孔内清洁无钻渣、淤泥等杂物。
5、钢管插打
钢管插打即下管，成孔后及时采用人工配合挖掘机将钢花管插打入孔，如下管过程中遇到堵塞或坚硬土体，可用打桩机加紧钢花管尾部，缓慢打入钢花管至孔底。
微型钢管桩采用钢管(6m/根、φ114mm，厚4mm)接长时，现场采用长50cm/根、φ127mm套管焊接连接加长钢管，在套筒周边焊接，施焊前应试焊，焊缝表面应光滑，焊缝应饱满，并应检查钢管的垂直度。
6、注浆
现场根据水泥浆配合比采用搅拌机进行浆体拌制，水泥浆中还加入水泥重量0.1％的三乙醇胺和0.2％的食盐，以改善水泥浆的可注性及加固体的早期强度。
注浆时将注浆管插入钢管，深入距孔底0.2～0.5m处，注浆管连接注浆机，注浆机需装设压力表，注浆压力为0.2～0.5mpa，水泥浆强度要求达到20mpa，水灰比严格控制在0.4～0.45之间，充盈系数≥1.3。注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出，关闭注浆阀，拔出注浆管。
出现压力急剧上升或注浆管剧烈抖动等情况应立即停止注浆，马上松开回浆阀门，避免漏浆、爆管。
7、二次补浆
注浆后，由于浆体凝固收缩及沉淀，使用同配合比的水泥浆及时进行桩管内补浆，使孔口位达到浆体饱满。
8、微型桩冠梁施工
根据现场实际情况，微型桩群桩头采用c30钢筋混凝土冠梁连接。冠梁的尺寸根据现场需要而定，冠梁内下层纵向主筋与伸入冠梁内钢管双侧焊接牢固，桩伸入冠梁内不少于冠梁高度的1/2；冠梁内置φ22mm纵向钢筋(hrb400级)，箍筋采用φ12mmhpb300箍筋制作、间距20cm。
在场地泥泞，混凝土冠梁施工困难时，可设置两道φ20mm钢筋连接网将所有相邻微型桩两两双侧焊接相连、道间距30～40cm，以暂时替代冠梁的作用，增加桩群的整体性和刚度，一般钢管桩露出地面约50cm。
为了确保上述既有线路微型钢管桩的稳定性，微型桩冠梁施工后还增设一排钢筋混凝土抗滑桩，对路基边坡进行永久加固，具体操作如下：
1、钢板桩打设
在k512+411～642段表层土体饱水、抗剪强度低，基坑开挖易溜坍，该段抗滑桩开挖和桩间挡板安装前，先在抗滑桩的桩背、桩前和挡土板的背后用钢板桩(型号：fsp-iv，有效幅宽0.4m)加固，桩长9m。
2、抗滑桩施工
1)抗滑桩基础采用人工开挖，钢筋混凝土护壁，卷扬机提升出渣。护壁混凝土采用小型拌合站就地搅拌灌注，护壁模板采用钢模板组合而成，钢管架支撑加固。桩孔分节开挖，护壁分节高度1.0m。挖一节立即支护一节。护壁采用c20钢筋混凝土，护壁厚0.3m，基坑坑口设置c20钢筋混凝土锁口，锁口高出地面0.2m，厚0.3m。
2)桩身钢筋在加工场加工成型，运至现场吊装孔内绑扎，搭接接头交错设置，孔内混凝土浇筑，浇筑前将孔内浮土残渣等清理干净，护壁混凝土面上洒水湿润。桩身混凝土塌落度控制在80～120mm，采用串筒浇筑，插入式振捣棒振捣密实。桩身混凝土施工完毕后，地面以上采用塑料薄膜缠绕，洒水养生，至混凝土达到设计强度。
本实施例取得的效益如下：
1、经济效益：本实施例施工方法在时间紧迫、场地狭窄、泥泞等情况下，采用潜孔钻机引孔，挖掘机配合吊装下管(打设钢花管)及注浆加固等施工工艺，快速高效的控制了边坡蠕动体的进一步滑移，保证了既有线运营安全，节约成本105万元。
2、环保效益：本实施例微型钢管桩加固施工方法实际操作过程中，严格按业主要求，标准化施工，及时修筑排水沟进行排水，垃圾集中处理，避免了附近河流水污染和垃圾污染，取得了良好的环保效益。
3、节能效益：本实施例施工方法实际操作中机械和人员较多，在申请人现场合理安排组织下，极大提高了机械施工效率，降低了人工使用率，节约了人员和机械的投入量，且最大限度的保证了施工安全，具有一定的节能效果。
4、社会效益：2016年9月莆田地区受“莫兰蒂”，“鲇鱼”两次超强台风连续影响，造成永莆线k512+411～+642段路堑边坡发生山体开裂、下挫、滑塌等灾害，威胁行车安全。申请人采用本发明微型钢管桩加固施工方法对基边坡进行抢修，提前实现了线路的正常开通；保证了既有线的运营安全以及客运、货运的正常运输，取得了良好的社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。