顏春嶺隧道微型樁基礎加固施工技術研究

柯鑫

摘 要：微型樁施工技術較為簡單，施工方便，施工機具小、適于狹窄施工作業區，承載力高，沉降量小，近年來迅速發展，在地基加固、基礎糾偏等方面廣泛應用，均取得一定的成功。該文介紹了微型樁技術在顏春嶺隧道明洞段及復合襯砌段玄武巖全風化層基底加固中的應用，闡述了微型樁施工工藝，探討了施工過程中出現坍孔、縮孔、埋鉆和卡鉆、鋼筋籠上浮、混凝土灌注堵管等問題的處理，以控制施工質量，期望為微型樁技術的研究與應用提供參考。

關鍵詞：微型樁 基底加固 施工工藝 質量控制

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（c）-0025-01

1 工程概況

顏春嶺隧道位于海南省海口市老城鎮。隧道段內上覆地層為第四系全新統坡殘積層（Q4d1+e1）膨脹土；巖芯呈土柱狀，土質不均，自由膨脹率Fs=29%～58%，具有弱膨脹性。普遍分布于隧道地表，一般厚1～7 m，屬Ⅱ級普通土。下伏基巖為第四系上更新統玄武巖（Q3β）；具有弱膨脹性，厚0～6 m，強風化帶（W3）巖芯較破碎，多呈塊狀、碎塊狀及短柱狀，氣孔發育強烈，厚1～16 m，屬Ⅳ級軟石；弱風化帶（W2）巖芯較完整，多呈柱狀，巖質堅硬，屬V級次堅石。

該隧道D2K14+640～740明洞段，D2K14+960～D2K15+095、D2K15+125～+460和D2K16+053～+076復合襯砌段基底位于玄武巖全風化層（弱膨脹性），需采用微型樁進行基底加固。

2 微型樁施工工藝

根據工程地質條件、工期要求、機械設備配備狀況，確定本隧道基底加固的鉆孔灌注樁采用履帶鉆機成孔，按照成孔、清孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土四個步驟進行施工。

2.1 施工準備

熟悉工程設計施工圖和工程地質資料，包括地質分層、土層含水量、物理力學特性以及地下水位，熟悉主要施工機械及其配套設備的技術性能資料。

2.2 測量放線

根據紅線點測量放出樁位，用紅油漆在地坪上做好標記。

2.3 成孔操作

2.3.1 工藝選擇

該工程采用旋挖鉆鉆孔方式、濕法成孔施工。結合本工程鉆孔樁的地質情況復雜、樁數多、工期緊等綜合因素，鉆進時采用旋挖斗鉆頭，清孔時采用旋挖撈砂鉆頭。

2.3.2 鋼護筒埋置深度

為防止鉆進過程中護筒外圈返漿引起塌孔、流塑狀軟弱地層縮孔，需埋置鋼護筒，護筒要高出自然地面20 cm，與孔外的空隙要密實回填。鋼護筒分節加工，頂部和底部各1m范圍作加強箍。每節護筒連接采用坡口焊，以減少護筒振埋時的阻力。

2.3.3 鉆孔

鉆進過程中，為保持鉆桿垂直，轉速不宜過大，同時鉆機安放穩固，以防過大顫動。

2.3.4 泥漿

泥漿具有護壁、排渣、冷卻潤滑鉆頭的作用，配備時，應采用膨潤土、火堿以及纖維素混合制成，其指標為：比重一般在1.05～1.20，粘度在17～20 s，砂率小于4%。鉆進時，在泥漿循環池中用攪漿機將泥漿攪拌好后，泵入孔內，旋挖鉆機均勻緩慢鉆進，同時控制好鉆進速度，隨時觀察孔內泥漿高度情況，如液面高度偏低應及時補加泥漿，補漿速度以保證液面始終在護筒面以上為標準，否則有塌孔的可能，影響成孔質量。

2.3.5 清孔

鉆進過程中，要不間斷的對孔位進行清洗，保證沉碴厚度小于10 cm。

2.4 混凝土灌注

2.4.1 選定配合比

配合比應根據混凝土的設計等級試配，要滿足水灰比不大于0.35，坍落度宜控制在18～22 cm，配合比中可摻入外加劑。

2.4.2 初灌量

混凝土灌注前，應根據樁長、樁徑計算初灌的灌注量，以保證成功埋管。鋼筋籠安放完成后，立即開始灌注。

2.4.3 導管要求

導管的規格為內徑300 mm，長度一般為2 m，最下端一節導管應稍長，宜為4.5～6 m，至少不能少于4 m，為了配備適合的導管柱長度，上部導管長為1 m或0.5 m。導管在樁孔內的位置應保持居中，防止跑管撞壞鋼筋籠并損壞導管；導管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度一般為250～400 mm。

2.4.4 混凝土灌注

首批混凝土灌注正常后，要緊湊地、連續不斷地進行，嚴禁中途停工。灌注過程中，應經常用測錘探測混凝土面的上升高度，并適時提升拆卸導管，保持導管的合理埋深。隨著孔內混凝土的上升，需逐節拆除導管。灌注接近樁頂部位時，為了嚴格控制樁頂標高，應計算混凝土的需要量，嚴格控制最后一次混凝土灌入量。

混凝土灌注過程中，應保證混凝土灌注連續進行，為防止環境污染，應將孔內溢出的泥漿引至泥漿循環池回收利用。灌注樁的混凝土面應高出設計0.5～1.0 m，以便鑿除浮漿與樁頭，確保樁身混凝土質量。

3 質量控制

3.1 坍孔

鉆進時，應嚴格控制鉆進速度，先慢后快，當鉆頭緩慢進入漿液面后，再勻速下到孔底；提鉆時，嚴禁速度過快，宜控制在0.3～0.5 m/s。如發生坍孔，應立即分析原因并妥善處理，可加深埋護筒后繼續鉆進，也可將泥漿比重增大至1.15～1.40之間，同時在泥漿中加入干鋸末，以增強泥漿的護壁效果。

3.2 縮孔

鉆進過程中如發生縮孔，可用鉆頭反復掃孔進行糾偏，直到鉆孔正直。

3.3 埋鉆和卡鉆

鉆進過程中，如一次進尺太多或在松散砂層中鉆進造成泥漿沉淀過快，容易出現埋鉆現象如鉆頭底蓋合攏不好，鉆進時自動打開，容易出現卡鉆現象。

如出現埋鉆或卡鉆現象，鉆頭周圍沉淀的大量泥漿會形成很大的側阻力，處理時應采取合理措施，首先消除側阻力，同時應保證孔內有足夠的泥漿，保持孔內壓力，防止孔壁坍塌，以保證事故的成功處理。如處理不當，有可能造成鉆桿扭斷、動力頭受損等嚴重后果。

3.4 鋼筋籠上浮

混凝土灌注過程中，當混凝土面上返到達鋼筋籠底端時，由于導管埋深較淺，混凝土灌注量相對過大，導致混凝土上返速度過大，產生很大的上沖力，從而引起鋼筋籠上浮。

施工中應合理控制導管和鋼筋籠的共同埋深。當混凝土面接近鋼筋籠底部時，應控制導管的提升高度或減少混凝土的出料量，以降低超壓力；當混凝土面已進入鋼筋籠時，應盡量減小導管埋深，邊提升導管邊灌注混凝土，為防止導管進水不可提拔過多；如上浮高度過大，應立即拔除導管，吊出鋼筋籠重新清孔。

3.5 灌注混凝土時堵管現象

（1）導管組裝時要仔細、認真，使用前應經過隔水塞和壓水試驗，確保不滲水、漏水，導管接頭的連接處需加密封圈。

（2）嚴格控制混凝土的原材料規格，禁止超粒徑碎石混入管內造成堵管，保持混凝土具有良好的和易性。

（3）控制混凝土在導管中停留時間，每罐不得大于30 min。

4 結語

通過本工程的施工可發現，微型樁施工具有操作較為簡便、安全度高、節約材料、施工方便，施工時間短以及樁頂位移小等多種優點，因而在隧道較差地質洞口邊坡的加固工程中有著良好的應用前景，值得進一步研究和推廣。

參考文獻

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