破碎帶嵌巖型注漿微型鋼管樁施工技術

文｜廣東省建筑工程機械施工有限公司 顏良

一、工程概況

東莞市環莞快速路(成才路至常虎立交段)市政工程第十二、十三標段位于東莞市虎門鎮、長安鎮。第十二標段起止樁號為K9+000—K12+700，主路全長3.7公里；包括五座通道，最大跨度13.95米。道路等級為城市快速路，雙向六車道，設計行車速度為80km/h；第十三標段起止樁號為K12+700—K15+160，主路全長2.46公里，包括常虎立交主線橋及A、H、M匝道橋，兩座通道，常虎立交A、C、D、E、F、G、H、M、J、K、P、R匝 道，S上山公路，Q地方公路，收費站廣場，蓮湖路連接道路，蓮湖路主路及蓮湖路立交V、U匝道，橋梁最大跨度57米；道路等級為城市快速路，雙向六車道，設計行車速度為80km/h。該工程主要內容包括：道路工程；橋梁工程；通道工程；軟基處理工程；給排水工程；電氣工程；高邊坡防護工程；管溝基坑支護工程等。

施工過程中，發現現場某些施工區域地質結構復雜多變，存在破碎帶，對結構非常的不利，經甲方、設計、監理、地勘及施工單位現場反復比選，確定破碎帶的范圍，破碎帶處理設計采用嵌巖型注漿微型鋼管樁。

二、設計要求

1.采用的嵌巖微型注漿鋼管樁樁長估計15~29米，樁型為GGJ2鋼管規格 168X10，所有鋼管材料采用Q235號鋼材。要求樁端進入微風化巖內長度不少于2000mm，單樁承載力設計值約1200KN。

2.鋼管樁采用普通地質鉆機成孔，成孔直徑約220mm，孔內灌注純水泥漿，水泥強度等級為425，水灰比不大于0.5，要求樁身水泥立方體抗壓強度不小于25MPa，注漿壓力不小于0.3MPa。

3.樁徑容許偏差（-20，+50），垂直度1.0%，樁位中心偏差不得大于100mm；

三、施工難度及可行性措施

由于在破碎帶上施工，地質條件比較差，會出現如下問題：

1.鉆孔施工時，孔壁周圍經常有石塊等碎渣落下，往往導致鉆頭損壞或卡殼等現象發生。

2.孔壁往往由于土質松軟，局部塌下后導致覆蓋層松動，而如果遇到大面積坍塌情況發生時，往往會發生埋鉆事故。

3.鉆進過程中，出現鉆頭飄移而引起斜孔。

4.沉管過程垂直度不容易控制，后期注漿會引起樁位。

為了保證施工質量，我司采取如下措施：

1.鉆頭加導向措施，確保鉆孔的垂直度。

2.創新使用雙鋼管的措施，即加大鉆孔直徑，外圍鋼護筒沉管，內部鋼管樁鋼管沉管。外部鋼護筒起到保護鋼管樁鋼管免受破碎帶地質影響，確保施工質量。

3.采用對接焊接加內襯管的形式，保證接口質量，保證鋼管樁質量。具體如下所述：

鋼管底部加工2個“V”型缺口，并在下部6米長度范圍內每間隔1米開2個對稱φ20小孔，上下排小孔呈對稱正交布置。鋼管接長采用對接焊接，接頭位置采用內襯管的形式，保證對接質量。

四、嵌巖微型注漿鋼管樁施工流程

場地整平——制作鋼管——定位測量放線孔距——鉆孔機按方位鉆孔——清理鉆孔——安裝注漿機——鋪設下放鋼管——固定注漿管——攪拌水泥漿——到入水泥漿——拔出外圍鋼護筒——鋼管與樁壁之間注漿。

1、50型鏟車平整場地，根據現場地勢找坡排水設置排水溝和集水井。

2、鋼管制作：鋼管底部加工2個“V”型缺口，并在下部6米長度范圍內每隔1米開2個對稱φ20小孔,上下排小孔。

3、測量放線：根據設計孔洞直徑、間距、排距使用筷子打入地下定位。

4、成孔：采用高速油壓鉆機成孔，鉆孔前復核測量基線、水準點及樁位，鉆孔過程中不斷檢測樁中心及直徑，并隨時觀察土質變化，對照復核地質報告，出入較大時應和勘察、設計單位聯系，采取處理措施。每進深2m需要接一次鉆桿，直至得到設計有效深度，成孔直徑為220mm，管內灌注素水泥漿，樁端進入微風化巖層不小于2000mm。鉆孔過程中，垂直度難以控制，我司采取以下方法。

1）確保鉆機機身的平穩

在鉆機鉆進的過程中，由于鉆機沖擊力很大，機身必然受到很大的反作用力，機身在鉆孔的過程中必然是不斷地震動，那么我們要做的防護措施是：保證工作面的平整，將機身的四個角用鋼筋與地面焊接牢固。

2）確保鉆頭的垂直鉆進

鉆頭在遇到同一均勻地質時，會垂直的鉆下去，當鉆頭處的地質不均勻時，鉆頭會向相對軟弱的地址偏孔，我們的處理方法：在鉆桿上加固導向，以通過減小鉆桿的離心力，而保證在鉆進過程中鉆頭不偏心。

5、清理樁孔：在倒入水泥漿之前，需對樁孔做干凈清理，必須使孔底沉渣厚度小于40mm。

6、安裝注漿機：在施工現場按要求確定位置把注漿機固定住，把攪拌的水泥漿倒入6mm鋼板焊接制成的1m×1m×1m槽內，最后再由注漿機注入水泥漿。

7、鋼管安裝下放：采用起吊設備，將制作好的鋼管，放入孔內，預估樁端埋深15.0~29.0m（現地面計起），待外鋼護筒安放好后，安放鋼管樁鋼管。

1）鋼管的對接焊接質量

鋼管接長采用對接焊接，接頭位置采用內襯管的形式，由于鋼管長在7.2m—9.6m之間，而成樁的深度遠遠大于鋼管長度，需要通過焊接工藝保證鋼管樁所需鋼管長度，由于作業面限制，我們必須在下完一節管后，焊接第二節管。在管對接焊接過程中，管的左右設置兩個3米高的吊錘，呈十字交叉放置，在X方向、Y方向控制鋼管的垂直度。

2）下管，通過拉繩擺動鋼管，確保鋼管沉管的垂直度。

＞＞鋼管安裝下放

8、安裝下放注漿管：注漿機把注漿管直接聯接到下入孔內的鋼管底部，注漿管使用橡膠管輸送。

9、攪拌水泥漿：水泥漿由專用機械拌漿，按水灰比按照0.45～0.5配制，采用42.5R水泥。

10、灌漿：即采用孔底返漿灌漿法，灌漿管插至孔底，直至孔口反出純漿體為止時停止灌漿。注漿管要安裝上壓力表，注漿壓力值一般為0.5Mpa，水灰比例一般在0.45～0.5之間，注漿后暫時不把管拔出，直到水泥漿從管外流出為宜，拔出注漿管，把鋼管端部密閉，加壓幾分鐘后，等到水泥漿再次從鋼管外流出為止。

11、用吊車迅速將鋼護筒在漿體未凝固前拔出。

12、加壓注漿需多次：因一次注漿往往很難達到充盈系數要求，如果需要確保注漿壓力達到0.5Mpa，需要多次間斷性注漿，一般是4～5次，當漿液至管口時，即停止灌漿，關閉進漿閥，拆除注漿管。

灌漿后，由于漿體的凝固收縮及沉淀，要及時進樁管內補漿及采用水泥漿進行充填密實鋼管與混凝土間隙，特別在樁孔內壁與鋼管樁外側會有空隙出現，所以施工中在水泥漿初凝后，必須對其空隙位進行補灌漿處理，使孔口位達到灌漿、充填飽滿。

五、結束語

我司采用鉆桿增加導向，雙鋼管措施，鋼管對接焊接的措施，保證了鋼管樁在破碎帶地質條件下的施工質量，產生了一定的社會影響，取得了可觀的經濟效益，對我司以后相似項目具有一定的指導作用，同時，為鋼管樁在破碎帶施工技術方面做出了一定的貢獻。