淺談隧道不良地質段樹根樁基底加固施工

摘? 要：隧道不良地質包括基底富水、松散軟弱、大變形、斷層或隧底溶蝕破碎帶等，為避免隧道無砟道床出現病害，需采用隧底加固措施。基于此，本文主要探討了樹根樁基底加固的施工工藝和質量控制。

關鍵詞：樹根樁;基底加固;注漿;施工

中圖分類號：U452.11? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）09-0000-00

1 背景資料

某隧道主要穿越的圍巖性質為千枚巖、夾板巖等軟質巖，且節理裂隙發育，巖體破碎，地下水豐富。隧道施工后地下水系貫通，受水侵蝕造成地基軟化，承載力降低，因此存在二襯開裂問題隱患，為消除隱患，在兩側邊墻底部增設樹根樁補強，樁長不小于8m。因仰拱開挖后底部為弧形，單線隧道空間狹小，且仰拱初支面上機械行走與操作困難，故導致施工緩慢，因此選擇在仰拱施作完成后打設樹根樁。

2 樹根樁施工

2.1 施工工藝流程

平整場地→測量放樣、地質雷達檢測鋼架和鋼筋位置→樁位確定→鉆設定位孔→鉆機就位→鉆進→測量鉆孔深度、斜度、孔徑→鋼筋籠制作檢驗→吊放鋼筋籠→M35微膨脹水泥砂漿灌注→封孔。

2.2 鉆孔

（1）鉆定位孔：采用Φ150mm取芯鉆機在樹根樁設計位置分別施作定位孔，定位孔直徑為150mm，深度為50cm，傾斜度與樹根樁設計角度相同。（2）鉆機就位：樹根樁采用ZGYX-420S-履帶式露天潛孔鉆機，根據試樁實驗要求配備Φ150mm回轉式鉆頭。設備進場后，按照對中、整平、固定的程序使鉆機準確就位，就位時樁位誤差不大于5cm，樁的傾斜角要滿足設計要求，允許偏差少于1%。（3）鉆孔：鉆孔由經培訓合格的施工人員操作。鉆孔前，由技術人員對操作人員進行技術交底，孔位的布置、孔深、孔徑及地質情況作為重點交底內容。鉆具下放前，做好檢查工作，鉆進過程中，注意第一、二根鉆桿的進尺，保證鉆具與孔的中心垂直，均勻鉆進。鉆機鉆進過程中應采取鉆完一段后復鉆一遍的方法，保證鉆孔樁孔徑要求。鉆進中，通過調整鉆機動力頭輸出的轉速變化來適應巖層的變化，使鉆進過程中鉆機平穩。鉆進過程中，隨著鉆孔深度的增加，相應接長鉆桿，每節鉆桿長度為2.Om。在樹根樁的施工過程中發現，因鉆孔有一定傾斜度，直接用鉆機鉆孔，容易造成偏孔和傾斜度不滿足設計要求等問題，為了保證樹根樁樁孔的角度采用φ150mm取芯鉆機在樁位處提前鉆設50cm深定位孔。且在鉆孔過程中因圍巖較軟、受水浸泡，在基巖的鉆進過程易卡鉆、成孔難，因樁長較淺，在鉆進過程中設置套管跟進，待鉆孔完成后，將鋼筋籠下放至設計位置，然后取出套管，此方法雖解決了鉆孔問題，但孔徑較設計孔徑增大。（4）成孔檢驗。在鉆孔完成后，對孔深、孔徑和傾斜度等進行檢查，未經驗收或驗收不合格的鉆孔不得進行砂漿灌注施工;孔深、孔徑、孔位、孔型和斜度等必須符合圖紙要求。

2.3 鋼筋籠

（1）制作安裝。鋼筋籠采取在加工場整體加工成型，驗收合格后運輸至現場。為了保證注漿管的固定，避免在注漿過程中鋼管移位。故鋼筋籠采用將3根φ16鋼筋均勻焊于φ48鋼管（外徑）四周，φ16鋼筋每1m設置一圈φ6圓鋼箍筋。φ48鋼管及φ16鋼筋長度為8m，鋼筋在底部制作成L型（防止鋼筋籠插入巖層），鋼筋籠底部與φ48鋼管孔口的距離10cm;鋼筋籠外側設長度為30cm耳筋，環向均勻設置3個，縱向間距2m一道，確保保護層厚度為2.5cm。

（2）吊放。因洞內條件限制，不能使用吊車等機械設備，鋼筋籠安放采取人工配合機械形式進行安裝。1）吊放鋼筋籠時應對準孔位，保持相對垂直，慢放入孔。入孔后不宜左右旋轉，徐徐下放，保持平穩并嚴防孔口坍塌。若遇阻礙應停止下放，嚴禁猛提和強制下放，并在查明原因后及時進行處理。2）鋼筋籠下放后容許偏差應符合下列規定：①鋼筋籠中心與樁孔中心偏差≦10mm;②鋼筋籠底面高程偏差≦±50mm。3）在鋼筋籠入孔后，要采取一定的加固措施，防止鋼筋籠在灌注過程中上浮。4）使用的鋼筋表面應潔凈、平直，無局部彎折。5）從事鋼筋籠焊接施工的焊工必須持有焊工考試合格證，方能上崗作業。6）仔細施工作業，提高焊逢質量，防止焊點脫落、漏焊等現象的出現。

2.4 M35微膨脹砂漿灌注

砂漿采用罐車運輸至現場，通過CR10-30型液壓輸送泵進行泵送，采用外徑φ80mm軟管與導管密封連接對樹根樁進行澆筑。澆筑方量根據量筒內砂漿高度進行計算，砂漿灌注原理同灌注水下樁基混凝土相似，要保證砂漿由孔底向孔頂由下向上翻，灌注砂漿應連續澆筑，保證樁身的完整性和密實度。但在施工過程中，因加固地段富水，在灌注過程中發現溢出的砂漿受水稀釋濃度較低，達不到灌注要求，不能保證灌注質量，且周邊圍巖破碎，漿液從底部往上返時摩擦力較大，因此注漿壓力較低的情況下無法達到灌注要求。經過多次試驗和總結，采用水下灌注砼工藝，使用CR10-30型-臥式液壓二次構造柱輸送泵，工作壓力為10MPa，泵管與小導管采用抱箍連接（采用絲扣連接時，灌注完成后不易拆卸）;砂漿灌注泵送管采用鋼絲軟管，軟管內徑控制在5cm，泵送速度控制在10m3/h，每根灌注時間維持在4min以上。發現在灌注過程中，先從孔內溢出水，再溢出砂漿和水的混合物，最后溢出砂漿，待溢出物全部為砂漿且溢出的砂漿和灌入的砂漿完全一致時，確定灌注完成。

2.5 樁頂封孔錨固

樹根樁灌注砂漿初凝后，鑿除樁頂孔口以下15cm的砂漿，采用手持電鉆對二襯進行鉆孔植筋并對孔壁二襯進行鑿毛，孔口部位鑿成鍥形狀（圓錐形），因手持電鉆鉆進長度限制，鉆孔植筋深度15cm，鉆孔后植入C16鋼筋后再采用C35微膨脹細石混凝土進行封孔。

2.6 施工事故應急處理

（1）塌孔。塌孔主要表現在孔內水位突然下降又回升、孔口出現水泡、出碴顯著增加而不見進尺、鉆機負荷顯著增加等現象。主要原因為泥漿性能不符合要求、孔內水頭未能保證，機具碰撞孔壁、圍巖軟弱破碎等。發生塌孔后應立即查明塌孔深度，塌孔的處理方法為：向孔內不斷地投入黏土塊石混合料、反復填入，重新進行鉆孔。（2）孔位偏斜。1）因樹根樁有一定傾斜度，直接用鉆機鉆孔，容易造成偏孔和傾斜度不滿足設計要求，先采用φ150mm取芯鉆機在樁位處鉆設50cm深定位孔，可以有效保證樹根樁孔的角度。2）孔位偏斜是由于地質巖面傾斜、鉆架不穩、安裝未平等原因造成。可在偏斜處反復掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴重時，應回填粘質土到偏斜處頂面，待沖擊壓實后重新鉆孔。（3）鉆頭卡塞。在鉆進過程中，若發生鉆頭卡緊，而無法繼續鉆進的情況，主要采用以下幾點措施：1）使用電動卷揚機配以小型挖機，采用鋼絲繩套緊鉆桿，向上牽引鉆頭，將鉆頭從孔內取出;2）加強泥漿液的循環，清理孔內淤積，減緩鉆頭卡塞程度。（4）灌注過程中常見問題的處理。1）在注漿過程中，要防止出現串孔現象。串孔是指注漿從鄰近已鉆孔的樁內冒漿.為了避免出現該現象。一般采用跳孔施工。即間隔一個或兩個孔位施工，并在水泥漿中加入適量的早強劑，加快漿液的凝固時間。2）初期導管堵塞。因微膨脹砂漿和易性較差，注漿壓力太大，φ48鋼管注漿管輸出量不夠，導致堵管，可使用減水劑進行調解或初始輸出壓力調小再進行灌注。3）中期導管堵塞。灌注時間不宜過長，漿液在導管停留時間過長而發生堵管。具體處理方法是：調節砂漿和易性，調小注漿壓力在導管內持續繼續灌注，最后溢出砂漿，待溢出物全部為砂漿且溢出的砂漿和灌入的砂漿完全一致時，灌注完成。4）灌注過程中出現塌孔。一般采用小型挖機或人工將鋼筋籠提出，用粘土填滿鉆孔，再鉆孔施工。5）鋼筋籠上升。一般按要求嚴格控制灌注速度及壓力或在空口預埋鋼筋與鋼筋籠焊接固定牢固。

3 結語

樹根樁施工工藝過程中每一道工序都必須重視。本文以某隧道施工為例，可以看出該施工工藝滿足隧道樹根樁加固的質量要求，為今后樹根樁施工提供了參考，確保了樹根樁的施工質量。

收稿日期：2020-08-03

作者簡介：曾海銀（1985—），男，四川遂寧人，本科，工程師，研究方向：不良地質條件隧道基底加固。