淺談鋼管樁施工在隧道基底加固中的應(yīng)用

周光容

1 工程概況

襄渝線安康—梁家壩段增建第二線工程鄭家坪隧道位于四川省萬(wàn)源市境內(nèi),起訖里程 YDK 466+310～YDK 467+235,全長(zhǎng)925m。隧道設(shè)計(jì)坡度 -7.5‰,平面曲線半徑 2000 m。隧道位于大巴山山脈南部之低山河谷區(qū),群山起伏,河谷深切。上覆第四系全新統(tǒng)人工填筑碎石土,全新統(tǒng)滑坡堆塊石土,第四系全新統(tǒng)坡、崩積層)碎石土,第四系全新統(tǒng)、坡殘積層;下伏侏羅系下統(tǒng)(J1)砂巖、礫巖夾泥巖、頁(yè)巖及煤層。地質(zhì)構(gòu)造主要為鄭家坪向斜(YDK466+750附近)、鄭家坪 1號(hào)逆斷層(YDK 466+455附近)、鄭家坪 2號(hào)逆斷層(YDK 466+900附近)。本隧地下水對(duì)混凝土具有弱～中等硫酸鹽酸性侵蝕性。不良地質(zhì)為滑坡、巖堆、危巖落石及采空區(qū),特殊地質(zhì)為煤層瓦斯。

隧道開挖后在對(duì)隧底進(jìn)行進(jìn)一步物探和鉆孔驗(yàn)證后,確認(rèn)YDK 466+770～YDK 467+015在隧底以下 3m～8m存在煤層采空巷道,因此設(shè)計(jì)中對(duì)于 YDK466+765～YDK467+015段基底采用φ75鋼管樁注漿加固,鋼管樁樁長(zhǎng)為 10m,邊墻范圍鋼管樁間距 0.6m,注漿材料為 1∶1水泥漿,其余范圍間距 1m設(shè)置,注漿材料為 1∶1水泥砂漿,注漿壓力 0.5MPa～1MPa。

2 鋼管樁注漿加固的施工工藝及方法

2.1 鋼管樁注漿施工工藝流程

鋼管樁注漿施工工藝流程見圖 1。

2.2 鋼管樁施工主要施工設(shè)備

鋼管樁施工主要機(jī)具設(shè)備:本隧道采用的是 HGY-1500型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔,采用KBY-50/70注漿機(jī)進(jìn)行注漿。

2.3 鋼管樁注漿加固施工方法

1)測(cè)量布孔。在隧底初期支護(hù)施作完成后,進(jìn)行鋼管樁施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,測(cè)量孔位邊墻范圍按 0.6m間距交錯(cuò)布置,其余范圍按 1m間距交錯(cuò)布置(如圖 2所示)。

2)鉆機(jī)就位。鉆機(jī)應(yīng)就位在穩(wěn)固的地基之上,就位時(shí)應(yīng)使鉆機(jī)底部平整,支撐牢固,以確保鉆孔時(shí)不產(chǎn)生下沉、擺動(dòng)及偏移等現(xiàn)象。鉆孔時(shí)可采用多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆孔,就位時(shí)應(yīng)避免鉆機(jī)互相影響。就位時(shí)應(yīng)使鉆機(jī)準(zhǔn)確對(duì)位于已測(cè)量的點(diǎn)位之上,防止偏斜。

3)鉆孔。為便于安裝鋼管,設(shè)計(jì)中采用 φ89鉆孔,鉆孔前應(yīng)檢查機(jī)械設(shè)備是否正常。開鉆時(shí),可低速低壓,待鉆進(jìn)一定深度時(shí),可根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆速。鉆進(jìn)時(shí)鉆孔速度要均勻,特別是遇到加泥、加砂及破碎巖層后,要特別注意鉆進(jìn)速度,以防止卡鉆。當(dāng)遇到初期支護(hù)鋼架、鋼筋難以鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)改用特制的合金鉆頭進(jìn)行切割(隧底初期支護(hù)前應(yīng)盡量提前預(yù)留鋼管樁孔位,以便于后期施工)。當(dāng)個(gè)別地方底部遇到孤石等難以鉆進(jìn)時(shí),可使鉆桿適當(dāng)偏斜 1°～3°來(lái)調(diào)整鉆孔方向。鉆孔過(guò)程中應(yīng)檢查鉆孔的垂直度,并及時(shí)進(jìn)行糾偏。鉆孔過(guò)程中應(yīng)及時(shí)作好記錄,根據(jù)孔口巖屑判斷基底地質(zhì)情況,以用來(lái)指導(dǎo)施工。

4)清孔。當(dāng)檢查孔位、孔深及垂直度符合要求后,進(jìn)行清孔,清孔采用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。

5)安裝鋼管樁鋼管。鋼管樁鋼管采用φ75(d=5mm)無(wú)縫鋼管加工而成,鋼管前端為尖形,尾端 50 cm設(shè)止?jié){段。鋼管壁一周設(shè)四排注漿孔,注漿孔 φ6mm～φ8mm,間距 15 cm左右,梅花形布置。

6)注漿。注漿材料邊墻范圍內(nèi)采用 1∶1水泥漿,其余范圍內(nèi)采用 1∶1水泥砂漿。注漿前先檢查管路和機(jī)械設(shè)備狀況,確認(rèn)正常后做壓漿試驗(yàn),以選擇合適的注漿參數(shù),以此來(lái)進(jìn)行施工。注漿分兩次進(jìn)行,第一次注漿的漿液充分收縮后,進(jìn)行第二次注漿。注漿應(yīng)隔樁注漿,不得連續(xù)注漿,以確保漿液的固結(jié)效果。注漿初壓控制在 0.5 MPa～1 MPa,終壓控制在 2 MPa,持壓 3 min～5min后停止注漿。 注漿時(shí)應(yīng)確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填,方可終止注漿。注漿過(guò)程中壓力如突然升高,可能發(fā)生堵管,應(yīng)停機(jī)檢查。如發(fā)生串漿,應(yīng)立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口,也可采用木楔、棉紗、錨固劑或快硬水泥進(jìn)行封堵,直至不再串漿時(shí)繼續(xù)注漿。注漿結(jié)束后應(yīng)及時(shí)清除管內(nèi)漿液,并用不低于M 30的水泥砂漿充填,以增強(qiáng)鋼管樁的剛度和強(qiáng)度。注漿過(guò)程中應(yīng)安排專人負(fù)責(zé),并填寫好注漿記錄,以使注漿過(guò)程具有可追溯性。

7)注漿效果質(zhì)量檢驗(yàn)。在注漿段每隔 15 m設(shè)置檢查孔一個(gè),檢查孔取巖芯,觀察注漿充填情況,并檢查測(cè)量孔內(nèi)涌水量。

進(jìn)行壓水檢查,在 1MPa的壓力下,進(jìn)水量小于 2L/(min?m)。

當(dāng)注漿效果達(dá)不到質(zhì)量要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注或重注。

2.4 安全注意事項(xiàng)

1)作業(yè)人員作業(yè)時(shí)應(yīng)戴好各類防護(hù)用具;2)鉆孔機(jī)械應(yīng)固定牢靠;3)鉆孔時(shí)要掌握好鉆進(jìn)速度,防止斷桿;4)鉆桿安裝、拆卸時(shí)及鋼管樁安裝時(shí)要注意安裝及拆卸人員與鉆機(jī)操作手的配合,避免因未安裝或拆卸好而啟動(dòng)機(jī)械傷人;5)注漿時(shí),施工人員應(yīng)避免正對(duì)注漿管;6)注漿時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查管路的連接及機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況,防止因機(jī)械故障引發(fā)事故。

[1]羅啟斌,馬 磊.太中銀鐵路崗城隧道注漿施工技術(shù)研究[J].山西建筑,2009,35(6):335-336.