劈裂注漿微型鋼管樁在公路路基加固中的應用

谷水兵，白兆強，司育強

（河南省地質礦產勘查開發局第三地質勘查院，河南洛陽471023）

劈裂注漿微型鋼管樁在公路路基加固中的應用

谷水兵*，白兆強，司育強

（河南省地質礦產勘查開發局第三地質勘查院，河南洛陽471023）

劈裂注漿是目前應用較廣的一種軟弱土層加固方法，微型鋼管樁也已在建筑基礎加固工程中得到了廣泛的應用，劈裂注漿型鋼管樁是把劈裂注漿加固土體與微型樁群結合在一起，最大限度地發揮其結合起來的加固機理和作用。

劈裂注漿；微型鋼管樁；路基；加固

劈裂注漿是目前應用較廣的一種軟弱土層加固方法，它既可應用于滲透性較好的砂層，又可應用于滲透性差的粘性土層。劈裂注漿采用高壓注漿工藝，將水泥或化學漿液等注入土層，以改善土層性質，在注漿過程中，注漿管出口的漿液對四周地層施加了附加壓應力，使土體發生剪切裂縫，而漿液則沿著裂縫從土體強度低的地方向強度高的地方劈裂，劈入土體中的漿體便形成了加固土體的網絡或骨架。鋼管樁在支擋結構中具有施工快捷方便、擾動小、見效快、適用范圍廣等特點，其加固作用主要體現在通過自身剛度抵抗下滑力。劈裂注漿型鋼管樁是一種不僅通過自身剛度抵抗下滑力，還通過注漿作用改善樁周土體的力學性能，變滑體為抗體在樁土共同作用下共同發揮抗滑支擋的作用。

1　工程概況

國道309線鵝莊大橋位于濟南309國道收費站東約1km處，橋臺兩側屬高邊坡路基，坡高達10余米，橋臺兩側北半幅出現了嚴重的下沉和路面開裂現象，裂縫寬約2～3cm，最大沉陷差25cm。由于沉陷量較大致使橋臺開裂，搭板和大橋北側第三塊大梁處面板位移，橋面瀝青混凝土產生裂縫。路面沉裂范圍為：路面寬10～12m，橋臺西側為80m，東側為70m。

為防止路基邊坡出現滑坡和路基沉陷裂縫，保證公路行人和行車的安全，對病害路段進行加固處理。

2　工程地質條件

（1）路基填土：棕褐色，以粉質粘土為主，偶見卵石，呈可塑狀態、稍濕。第一個鉆孔顯示呈中等壓密狀態，其它孔揭示，該層存在張開裂縫，且土質較軟，標貫擊數為4～6擊。該層在勘探區內廣泛分布，厚6.5～9.7m。含水率為15.5%～28.8%，密度1.92～2.08kg/cm3，干密度1.49～1.76kg/cm3，壓縮系數0.10～0.43。厚度6.5～9.7m左右，標貫擊數為4～6擊。

（2）粘土：棕褐色，以粉質粘土為主，偶見卵石，呈可塑狀態、稍濕。該層厚0～17.5m，在勘探區分布不均。含水率為17.3%～23.1%，密度1.95～2.06kg/cm3，干密度1.58～1.76kg/cm3，壓縮系數0.26～0.42。厚度0～17.5m左右，標貫擊數在6.5～15.0m范圍內為6～9擊、15.0～24.0m范圍內為11～12擊。

（3）卵石層：雜色，呈稍密狀態，粒徑大小不均，骨架顆粒間隙中充填有中粗砂，分布較廣泛，在鉆孔過程中全孔漏水。

3　路基沉陷裂縫原因

（1）鵝莊大橋附近高填方路基，結構不密實，孔隙率較大，產生沉陷變形較大。

（2）除存在上述原因外，其路基下部有強透水的卵石層，雨水浸濕后形成滲流通道，產生滲透變形，造成路基不均勻沉降。

（3）對于高填方路基，隨著裂縫沉陷的擴大，在雨水的浸泡下會形成比較軟弱的滑動面，發生側移。

4　加固方法和作用機理

路基填土和粘土，填筑的結構比較松散，下部為強透水的卵石層，產生病害原因一方面是在地下水作用下，產生滲漏潛蝕，先將卵石層上部覆蓋層的底部剝落流失，致使接觸帶附近空隙增加，沉降量加大，因此地下水活動不可忽視；另一方面是因為填土較高，不密實，路基壓實度不夠，空隙率較大，雨水浸濕后造成路基不均勻沉漿，產生縱向裂縫，而且路基邊坡高陡，并伴隨著向外滑移。基于此，采用采用劈裂注漿型鋼管樁進行加固治理。

（1）加固方法：

①鉆孔。鉆孔孔徑75～90mm，均采用垂直孔。設計鉆孔間距為2.5m，排距3.0m，共設計鉆孔3排，梅花型布置，設計深度10m，樁位布置如圖1所示。

圖1　微型鋼管樁樁位布置示意圖

②制安鋼管。鋼管底部5.0m加工成花管，用臺鉆鉆出每排4個/m、直徑12mm的壓漿孔，按3個/2m焊接支撐定位筋。支撐定位筋、連接筋均應焊接牢固。

吊裝采用鉆機卷揚進行，因設計樁頂在地面下0.4m處。為保證鋼管標高準確，安裝時使用鋼尺進行測量控制，劈裂注漿微型鋼管樁安裝如圖2所示。

③劈裂注漿。灌漿采用水泥漿液，漿液水灰比為0.5～0.55，水泥為R32.5普通硅酸鹽水泥，漿液壓力采用0.5～1.0MPa，灌漿封口深度不小于1.0m。設計袖管灌漿深為924m。

灌漿終止時間，灌漿壓力穩定30min后即可終止灌漿。

圖2　劈裂注漿微型鋼管樁安裝示意圖

（2）作用機理：

①鋼管及其周圍的水泥漿體形成一個微型樁，多根微型樁密布在滑體上，穿過滑動面嵌入滑床基巖中成為錨固樁，從而對滑體產生支擋作用，增加抗滑力。

②劈裂注漿形成樹根樁，漿液凝固時具有粘聚性和吸水性，將滑體和不動體粘聚形成一個擴散狀的復合體，使滑帶土的性質得到改善，提高c、φ值，增大摩擦力，從而改善了滑面處巖土體的抗滑作用。

③通過水泥漿體的充填、擠密，使巖土體密度加大，空隙減少，滲透系數減小，從而減少地表水的滲入，提高滑體的穩定性。

圖3　注漿后形成的結構體示意圖

5　加固效果

劈裂注漿型鋼管樁即加固樁周圍和樁間的巖土體，提高了巖土體的側向抗力，并使兩排微型樁及其之間被加固的巖體形成了一連續的抗滑整體結構，在滑坡整治中起到抗滑樁的作用；同時，通過鋼管劈裂注漿，加固鋼管周圍的滑坡體、滑動帶及滑床下的穩定巖土體，使微型鋼管樁及其周圍的滑體、滑帶及滑床下的巖土體形成一個較堅固的抗滑整體。根據近幾年的實地勘察及儀器探測，本段路基再沒有出現沉陷，也沒有出現橫向裂縫，原有的裂縫也沒有出現進一步的加劇，加固效果良好，劈裂注漿微型鋼管樁注漿后形成的結構體如圖3所示。

6　結束語

劈裂注漿型鋼管樁，便于施工，對環境破壞小，鋼材和水泥用量較少，既保護了環境，又節約了成本，且加固治理效果良好，是治理滑坡和加固路基不均勻沉降及側滑的一種很好的措施。

［1］白云，侯學淵.軟土地基劈裂注漿加固的機理和應用［J］.巖土工程學報，1991（2）.

［2］凌均安.劈裂灌漿加固黃土地基的探討［J］.西部探礦工程，1995（4）.

［3］李征.微型鋼管樁邊坡加固技術及其應用的研究［D］.湖南大學，2011.

［4］李白.微型鋼管樁在巖石基坑支護工程中的應用研究［D］.中國海洋大學，2012.

［5］肖春錦.微型鋼管樁用于滑坡治理及理論分析［J］.路基工程，2010（4）.

TheApplication of Fracturing Grouting Micro Steel Pipe Piles in Highway Subgrade Reinforcement

GU Shui-bing，BAI Zhao-qiang，SI Yu-qiang
（No.3 Institute of Geological&Mineral Resources Survey of Henan Geological Bureau，Luoyang Henan 471023，China）

The fracturing grouting is a widely used method of soft soil reinforcement，and the micro steel pipe piles have been widely applied in construction foundation reinforcement engineering.The fracturing grouting steel pipe pile is the combination of splitting grouting with micro piles group in soil reinforcement，so as to maximize its reinforcement mechanism and role for its combination.

splitting grouting；micro steel pipe pile；subgrade；reinforcement

P642

B

1004-5716（2016）02-0036-03

2015-02-05

2015-02-06

谷水兵（1982-），男（漢族），河南扶溝人，工程師，現從事地質災害治理工程的施工、勘查、設計等巖土工程類工作。