鋼花管灌注樁在高速公路路基搶險中的應用

楊 洪， 柴 培 林

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

成安渝高速公路四川段是四川省高速公路網布局規劃中23個出川通道之一，是直接連接成渝經濟雙核路程最短、線路最優、技術標準最高的高速公路。項目總長約175 km，其中資陽段長約154 km，成都段長約21 km。項目起于成都繞城高速公路與成洛大道交叉點，路線以成都繞城高速、成都～資陽工業園區、樂至縣、安岳縣為控制點，止于安岳縣忠義鄉觀音橋附近的川渝界。該項目技術標準采用雙向六車道，路基寬33.5 m，設置橋梁224座(其中特大橋2座/12 252 m)，橋路比為19.06%；隧道4座(8 430 m)，隧占比為3.78%，互通式立交14座。

2018年7月，四川境內多次出現歷史罕見的強降雨，成安渝高速公路K15+900段(成都往重慶方向左側)被暴雨沖刷侵蝕，路基整體橫向滑移，坡面及瀝青混凝土路面開裂錯臺，路基整體結構失穩。成安渝高速公路K15路段封閉左幅，實行右幅雙向通行。為確保公路右幅的行車安全，防止裂縫向路基右幅繼續延伸，在中央分隔帶施做兩排鋼花管灌注樁，并在鋼花管內埋設3Φ25鋼筋，通過高壓注漿固結周圍回填體形成了一排剛性防護結構，實現了臨時保通目標。

2 路基塌陷原因分析

(1) 由于連續的特大暴雨導致公路右幅水溝淤積嚴重、排水不暢，路面積水后表水下滲增加了回填體的重量，軟化裂隙填充物產生靜水及動水圧，回填體沿填挖交界面順坡滑移造成路面沉降和開裂;

(2) 該段路基處于半挖半填段，左幅塌陷區域屬于高填方，填挖交界處理不滿足規范要求，填料不合格，壓實度不足;

(3) 左幅路堤坡腳擋墻排水孔堵塞導致排水不暢，進一步加劇了墻后回填體被水浸泡，擋墻受到剪切破壞開裂。

3 鋼花管灌注樁的設計

3.1 鋼花管灌注樁的布設

在中央分隔帶內設置了兩排鋼花管，在鋼花管內設置了3根Φ25精軋螺紋鋼筋，鋼花管交錯布置，橫向間距為0.6 m，縱向間距為0.8 m,鋼花管之間用100 mm×6 mm的角鋼交錯焊接，K15+863～K15+915段鋼花管長度為11 m，嵌入基巖的深度不小于5 m，K15+915～K15+970.9段鋼花管長度為15 m，嵌入基巖的深度不小于7 m。鋼花管布置情況見圖1。

圖1 中央分隔帶鋼花管布置圖

3.2 鋼花管及注漿參數

鋼花管采用直徑108 mm的無縫鋼管，壁厚5 mm，在鋼花管壁上設注漿孔，孔徑為10～16 mm,孔間距為15～20 cm,梅花形布置，尾部1 m范圍不留注漿孔而作為止漿段。鋼花管灌注樁見圖2。

圖2 鋼花管灌注樁示意圖

漿液采用純水泥漿，水灰比為1∶0.6，注漿壓力為0.5～0.8 MPa；注漿前進行壓漿試驗，通過試驗調整注漿參數，以保證漿液將回填體良好膠結。

4 鋼花管灌注樁施工

4.1 施工工藝流程

鋼花管灌注樁施工工藝流程為：施工準備→測量定位→鉆機就位→鉆孔施工→鋼花管下放安裝→鋼筋安裝→注漿→補漿、報驗→角鋼連接→鋼花管位移監測。鋼花管灌注樁施工工藝流程見圖3。

4.2 施工準備

施工前，拆除中央分隔帶的波形護欄，移植分隔帶內的綠化植物，清理和平整場地，反挖清除分隔帶內的種植土(厚度為30 cm)，右幅超車道設置圍擋，在圍擋頂部設置噴淋系統用于降塵。

做好安全警戒工作。由于塌陷處理處于龍泉山1#～2#隧道之間且兩隧道距離約1.4 km，封閉施工條件不能滿足交通安全行駛要求。故合理地采取了以下安全措施：在施工處前方10 km處設置斷道施工，逐漸合并為單向通車，擺放交通安全錐形桶并在公路醒目位置設置安全警示牌“前方施工車輛減速慢行”和“安全相關限速標志標牌”。在高速公路成都至重慶方向每隔500 m處派遣1名經培訓合格的專職安全員主要負責處理高速公路中行駛車輛的交通秩序，檢查安全隱患并及時要求整改。

在施工放樣前，測量人員和現場技術人員應熟悉設計圖紙，了解設計意圖；測量人員根據設計圖紙和相關數據及使用的控制點成果計算放樣數據，繪制放樣部位相關點位草圖，所有數據均應由測量人員相互校核，確保無誤后方能使用。

圖3 鋼花管灌注樁施工工藝流程圖

4.3 測量定位

在放樣過程中，經校核無誤的設計圖和測量數據用GPS動態測量法將鋼花管孔位點進行放樣，并在地面做好明顯的標記，全部點位放樣完成后，由測量負責人對現場施工人員進行測量技術交底工作。

4.4 鉆 孔

采用液壓潛孔鉆機鉆孔。由于回填體已經飽和，成孔時容易塌孔，遂采用鋼花管跟管鉆進。跟管為直徑108 mm的無縫鋼花管，每節跟管長度為1.5 m，跟管采用絲扣連接跟進至設計深度。鉆孔直徑為140 mm,鉆孔深度超過鋼花管的設計深度0.5 m,鉆孔灌漿分兩序施工。

4.5 錨筋的制作及安裝

錨筋采用3根Φ25鋼筋點焊成整體，錨筋體每2 m設置一道對中環，對中環采用直徑89 mm的鋼管，管節長5 cm，與錨筋體焊接成整體。DN20 PVC注漿管用扎絲與錨筋綁扎牢固，注漿管的出口初始位置距孔底端30 cm，錨筋體在制作廠統一加工制作，驗收合格后運輸至現場。

待孔深、孔徑和嵌入基巖的深度滿足設計要求后使用25 t吊車安裝錨筋，錨筋安裝時由人工配合控制下放速度，確保錨筋居中。

4.6 注 漿

水泥漿水灰比為1∶0.6，采用P42.5普通硅酸鹽水泥,由高速攪拌機拌制。在鋼花管孔口設置止漿塞，灌漿設計壓力為0.5～0.8 MPa，終注壓力一般為0.3～0.5 MPa，孔內循環全孔一次注漿。在終注壓力下連續灌漿10 min，待注入率不大于5 L/min時可終止灌漿；或相鄰孔、附近地表開始冒漿時亦可終止灌漿。

當個別孔的注漿壓力達不到設計壓力時，采用間歇二次或多次注漿方式。第一次注漿采用孔底自下而上壓力注漿，孔口流出漿液10～15 s后停止注漿，待第一次注漿體終凝后開始第二次注漿，注漿壓力達到設計要求、注入率滿足規范要求時終止灌漿。

4.7 角鋼加固

孔口處的鋼花管采用100 mm×6 mm角鋼縱橫向焊接成整體以提高鋼花管的整體剛度。對于露出路面高程以上的部分鋼花管由人工切割，施工完成后重新恢復中央分隔帶。

4.8 變形觀測

沿高速公路縱向方向每隔5 m設置沉降觀測點，將其布置在鋼花管頂部位置，每天觀測2～3次，每次觀測完成后及時對鋼花管的位移和沉降進行數據整理分析，當變形量和變形速率出現異常變化、鋼花管周邊土體出現開裂及其它現象時，應及時匯報并采取相應的應急措施。

5 質量控制

5.1 事前控制

制定完整的質量保證計劃和施工方案，編制詳細的技術交底文件，進行相關的質量培訓；鋼花管及鋼筋進場時必須有出廠材質合格證書，且產品批號、型號、規格、生產廠家等標識清楚，鋼管和鋼筋堆放場應防潮、防雨、防銹蝕，原材到場經見證取樣試驗合格后方可使用。

5.2 事中控制

所有操作人員、現場管理人員需持證上崗，嚴格執行“三檢制”。鋼管外壁的注漿孔采用機械鉆孔，鋼管接長時采用絲扣連接，絲牙長度需滿足規范要求；鉆孔孔位按照設計圖紙放樣，鉆孔過程中對鉆孔角度勤復核，鉆孔完成后對鉆孔垂直度、孔深、孔徑進行驗收；純水泥砂漿嚴格按照設計水灰比制漿，灌漿壓力必需達到設計要求，注漿應飽滿，每延米水泥消耗量約80～100 kg。

5.3 事后控制

注漿效果采取在鋼花管旁40 cm內鉆孔取芯進行檢測，芯樣能快速、直觀地反映地質情況及注漿情況：通過注漿能將周圍的土體固結形成柱狀結構，與鋼花管組成一道墻體用以抵抗內部滲水壓力及滑移力。

6 結 語

由于水毀工程的特殊性：搶險工期緊、施工任務重、施工場地受限，在其左幅路基處置前利用鋼花管灌注樁施工技術能夠快速處置右幅水毀路基，通過注漿使鋼花管周圍土體固結形成整體，能有效抑制右側路基的沉降滑移，臨時保護內側公路行車的安全性，為工程后期左幅水毀處置創造良好的施工條件，進而保證工程質量、安全、進度，為今后高速公路類似情況的處理積累豐富的施工經驗。