微型鋼管樁注漿技術(shù)在隧道加固工程中的應(yīng)用

陶清平

摘 ?要：近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，隨著高等級(jí)公路建設(shè)的增多，隧道工程也愈來(lái)愈多，在隧道施工過(guò)程中運(yùn)用注漿加固技術(shù)來(lái)增加工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，是確保施工安全和圍巖穩(wěn)固的重要方法[1]。筆者以G1816烏瑪高速公路南陽(yáng)山隧道為對(duì)象，重點(diǎn)分析了隧道微型鋼管樁注漿加固技術(shù)的應(yīng)用原理、應(yīng)用特點(diǎn)及施工工藝流程等方面來(lái)探討隧道微型鋼管樁注漿加固技術(shù)及質(zhì)量控制措施，期望能為讀者提供參考。

關(guān)鍵詞：微型鋼管樁;注漿加固技術(shù);隧道加固

中圖分類(lèi)號(hào)：TU44 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

在進(jìn)行隧道工程施工時(shí)，由于隧道通過(guò)區(qū)域地質(zhì)情況差異大，有時(shí)會(huì)遇到淺埋破碎地質(zhì)，遇到該種地質(zhì)給工程的施工安全帶來(lái)很大的隱患，對(duì)施工質(zhì)量和進(jìn)度帶來(lái)許多不確定性，遇到該種情況最好的應(yīng)對(duì)方案是對(duì)圍巖進(jìn)行加固，利用注漿加固是目前較成熟的處理方法。目前，注漿加固技術(shù)在建筑地基處理中得到了普遍的應(yīng)用，在施工過(guò)程中也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，將該技術(shù)運(yùn)用在隧道工程施工中，尤其是工期要求短的養(yǎng)護(hù)維修加固工程中其效益明顯，該文重點(diǎn)探討了該技術(shù)在隧道維修加固工程中的運(yùn)用及質(zhì)量控制措施，該技術(shù)對(duì)于運(yùn)營(yíng)期施工工期緊的養(yǎng)護(hù)維修加固工程具有重要意義。

1 概況

1.1 工程概況

南陽(yáng)山隧道按山嶺區(qū)高速公路分離式斷面設(shè)計(jì)，雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為 80 km/h，隧道內(nèi)輪廓為三心圓。在上下行洞室之間間隔 500 m～750 m 設(shè)置一處聯(lián)絡(luò)兩主洞的車(chē)行橫通道。

1.2 地形、地質(zhì)構(gòu)造概況

該項(xiàng)目位于秦祁昆侖褶皺系之次一級(jí)構(gòu)造單元——祁連山褶皺帶的東南端。南陽(yáng)山隧道穿越南陽(yáng)山，海拔高程約 2 150 m～2 438 m，地貌為侵蝕構(gòu)造中低山地貌。南陽(yáng)山屬秦嶺西延太子山山脈中南北走向的一條支脈。表面覆蓋第四系地層，屬侵蝕構(gòu)造地貌地層巖性，南陽(yáng)山隧道范圍內(nèi)主要出露第四系全新統(tǒng)和更新統(tǒng)地層，下伏上第三系臨夏組泥巖，近水平沉積。

隧道洞身主要為下古生界震旦系～中奧陶系葫蘆河群（（Z-O2）H）片巖、變安山巖、變泥質(zhì)砂巖和華力西早期龍王溝單元花崗巖 γ14（D1L）。巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，多呈碎石狀或塊狀，巖體完整性指數(shù)（Kv）小于 0.65。

南陽(yáng)山隧道圍巖級(jí)別的劃分依照《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ 064—98）、《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70—2004），考慮影響該隧道圍巖穩(wěn)定性的主要因素，將隧道圍巖具體劃分為Ⅴ、Ⅵ級(jí)。

1.3 主要病害

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，南陽(yáng)山隧道主要病害：路面下沉或底鼓導(dǎo)致路面縱向、橫向開(kāi)裂，錯(cuò)臺(tái)位置多發(fā)于路面中線(xiàn)縱向裂縫左右兩側(cè)。

2 隧道注漿加固技術(shù)的技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 注漿法的種類(lèi)

在土木工程施工領(lǐng)域運(yùn)用注漿法的技術(shù)較為成熟，相對(duì)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)在隧道施工領(lǐng)域中運(yùn)用得就比較遲一些，還沒(méi)有形成健全的理論體系和技術(shù)運(yùn)用方法用，主要是隧道工程的施工條件較復(fù)雜，地質(zhì)狀況不確定性多。注漿法有5種。1）填充式注漿法。2）擠密式注漿法。3）滲透式注漿法。4）劈裂式注漿法。5）電動(dòng)式注漿法。除了以上還有運(yùn)用多種形式的復(fù)合式注漿法等[1]。

2.2 注漿法的工藝優(yōu)點(diǎn)

注漿加固技術(shù)主要依賴(lài)液壓或氣壓等外力作用下，將漿液灌注到地質(zhì)情況不好的巖石縫隙中，使那些破碎的巖石結(jié)構(gòu)可以形成完好的巖體結(jié)構(gòu)，以提高巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。注漿加固技術(shù)的工藝優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。1）所用到的施工設(shè)備數(shù)量較少，工藝流程簡(jiǎn)單。2） 可以形成擋水帷幕，改善施工環(huán)境。3） 應(yīng)用該技術(shù)還可以處理斷層碎裂帶等。4）該技術(shù)可以成為穩(wěn)定各個(gè)孔洞的井道內(nèi)壁以及圍堰封堵[1]。

3 隧道微型鋼管樁注漿加固施工的工藝流程

南陽(yáng)山隧道的具體做法是：拆除兩側(cè)電纜槽，路面下挖 89 cm→在拱腳兩側(cè)φ108 mm×6 mm 注漿鎖腳鋼管， 鎖腳鋼管采用中89 mm×6 mm的注漿管，管長(zhǎng)4 m，鋼管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆20 mm注漿孔，尾部1.5 m不設(shè)計(jì)注漿孔?？v向間距1 m，每側(cè)各一根，打入角度為30°～45°。安裝[27b 槽鋼縱梁，開(kāi)挖基底打設(shè)φ108 mm×6 mm的注漿鋼管樁，縱橫向間距 100 mm×120 mm，沿橫撐兩側(cè)交錯(cuò)分布，平均樁長(zhǎng) 6 m ，防止注漿堵塞原排水系統(tǒng)→布設(shè)橫撐縱向連接筋，現(xiàn)澆 C30 混凝土底板及平均 17 cm 厚 C20 混凝土基層，恢復(fù) 路面→恢復(fù)其他附屬設(shè)施。我們?cè)谀详?yáng)山隧道施工中采用的微型鋼管樁長(zhǎng)度、間距及布置方式如圖1所示。

3.1 機(jī)械打入鋼管樁

按照設(shè)計(jì)圖和規(guī)范要求，首先按施工作業(yè)區(qū)域，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的間距、排距及設(shè)計(jì)提供的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn)，確定點(diǎn)位，做好標(biāo)識(shí)，打樁機(jī)就位，將提前按設(shè)計(jì)施工圖要求制作好的鋼管打入設(shè)計(jì)深度，在打樁過(guò)程中如果發(fā)覺(jué)異常情況，要立即停止施工，分析原因，排除故障后再進(jìn)行施工。

3.2 安裝注漿管

按設(shè)計(jì)完成部分樁后，要及時(shí)進(jìn)行注漿，注漿管由注漿機(jī)直接接入到孔內(nèi)的鋼管上，接口采用絲口連接，注漿管采用橡膠管輸送。

3.3 拌制水泥漿

水泥漿采用專(zhuān)用機(jī)械進(jìn)行拌制，水灰比控制在0.4～0.5。

3.4 多次加壓注漿

由于一次注漿難以得到?jīng)_盈系數(shù)要求，達(dá)到注漿壓力為0.5 MPa，一般需要多次間隙注漿，正常情況下需為2～3次才能達(dá)到要求。如果注漿壓力小于設(shè)計(jì)壓力，壓力達(dá)到0.5 Pa以后，再持續(xù)注入2 min，然后拆除注漿管。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，要對(duì)已注漿管進(jìn)行檢查，如果管內(nèi)漿液已擴(kuò)散，需要進(jìn)行第二次補(bǔ)注漿液。同時(shí)在這種壓力下持續(xù)操作10 min以上，確保每根管灌漿飽滿(mǎn)，符合設(shè)計(jì)圖要求和規(guī)范規(guī)定。

4 微型鋼管樁注漿加固技術(shù)的質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制

在進(jìn)行注漿法施工操作時(shí)，首先要對(duì)施工材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，在設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定后，才能用于工程實(shí)體[2]。在微型樁施工中，應(yīng)仔細(xì)測(cè)量孔深、鋼管長(zhǎng)度及注漿飽滿(mǎn)度，嚴(yán)格控制樁頂樁底標(biāo)高。施工過(guò)程中應(yīng)該隨時(shí)檢查施工狀況，按施工圖和規(guī)范規(guī)定的施工工藝對(duì)每根工程樁進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查重點(diǎn)是水泥用量、樁長(zhǎng)、注漿和壓力等。水泥漿液要嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的比例配置，水泥漿在攪拌桶內(nèi)至少攪拌3 min后才可以開(kāi)始注漿，漿液必須達(dá)到攪拌均勻方能使用。如果因設(shè)備出故障或其他原因?qū)е聺{液攪拌時(shí)間超過(guò)30 min，做廢棄處理。

4.2 技術(shù)保障

做好施工準(zhǔn)備工作，在進(jìn)行施工前，項(xiàng)目管理人員以及施工技術(shù)人員應(yīng)該先核查施工方案的合理性和可行性，熟悉施工設(shè)計(jì)圖的要求和施工規(guī)范要求，預(yù)測(cè)在施工全程可能會(huì)碰見(jiàn)的施工問(wèn)題以及重要環(huán)節(jié)，做好預(yù)案，準(zhǔn)備與施工進(jìn)度相適應(yīng)的物資和材料，施工設(shè)備必須要保證工程的需要，確保注漿加固質(zhì)量符合要求。注漿加固技術(shù)施工的重點(diǎn)問(wèn)題就是施工人員技能素養(yǎng)，因此，要加強(qiáng)崗前培訓(xùn)，定期對(duì)施工人員實(shí)行施工技能培訓(xùn)講座，唯有如此才能夠確保注漿加固技術(shù)的質(zhì)量[2]。

4.3 實(shí)施效果

南陽(yáng)山隧道在加固維修工程中采用微型鋼管樁注漿技術(shù)，大大加快了施工進(jìn)度，完工后近幾年的運(yùn)行，采用該技術(shù)進(jìn)行加固的路段沒(méi)有發(fā)現(xiàn)路面變形和洞身收斂變形問(wèn)題，說(shuō)明該技術(shù)在隧道圍巖加固中是合理可行的。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隧道注漿加固技術(shù)是在隧道維修加固工程施工過(guò)程中運(yùn)用較為普遍的施工手段，該技術(shù)的運(yùn)用可以確保隧道項(xiàng)目施工工期短、便于機(jī)械化施工、對(duì)圍巖擾動(dòng)小等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了隧道維修因地制宜、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、高效安全的目的，恢復(fù)了隧道結(jié)構(gòu)安全性、耐久性及使用功能，滿(mǎn)足正常運(yùn)營(yíng)要求;處理方法針對(duì)性強(qiáng);達(dá)到了隧道維修在有安全保障的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，保證了施工的安全性。

參考文獻(xiàn)

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