黃銘疆

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司， 成都 610000）

淺談鋼管樁注漿加固法在既有公路路堤開(kāi)挖中的應(yīng)用

黃銘疆

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司， 成都 610000）

既要保證新建跨線橋梁施工順利進(jìn)行，又要保證既有線的正常運(yùn)行，置于路堤邊坡上的承臺(tái)基坑開(kāi)挖時(shí)，如何正確對(duì)既有公路路堤進(jìn)行加固，是施工過(guò)程中保證通車(chē)安全、工程質(zhì)量、工期計(jì)劃的重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹鋼管樁注漿加固法的工藝原理 ,施工流程以及技術(shù)措施。

鋼管樁注漿加固法；工藝原理；施工流程；技術(shù)措施

1 前言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，帶來(lái)的是交通工程的更多建設(shè)和更大要求，為減少交通壓力適應(yīng)交通量增長(zhǎng)、緩堵保暢需求，高速公路擴(kuò)容改造工程日益增多，上跨既有線路的橋梁大量興建。當(dāng)橋墩設(shè)置于路堤邊坡上時(shí)，承臺(tái)基坑開(kāi)挖形成臨空面，如不采取加固措施，勢(shì)必造成邊坡失穩(wěn)引起垮塌，存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。目前在在通行線路加固的形式多種多樣，其絕大部分施工方案的主旨都既要保證新建跨線橋梁施工順利進(jìn)行，又要保證既有線的正常運(yùn)行。如何正確有效的對(duì)原有線進(jìn)行開(kāi)挖加固，是施工過(guò)程中保證通車(chē)安全、工程質(zhì)量、工期計(jì)劃的重要環(huán)節(jié)。本文主要介紹鋼管樁注漿加固法在既有線路路堤邊坡開(kāi)挖時(shí)的應(yīng)用。

2 背景介紹

成彭高速公路擴(kuò)容改造工程A標(biāo)段位于成都市新都區(qū)大豐鎮(zhèn)，改造后將形成成彭高速公路、S105省道與繞城高速公路銜接轉(zhuǎn)換全新的大豐樞紐互通。

其中設(shè)計(jì)為上部鋼箱梁結(jié)構(gòu)的C匝道第四聯(lián)（25m+3*38.5m+2*33m）與E匝道 1號(hào)橋第二聯(lián)（28m+44m+28m）將上跨繞城高速。C2-6#、C2-7#與 E1-13#、E1-14#墩緊鄰既有高速公路路肩處，置于4-7米路堤邊坡上（砂礫石填筑），承臺(tái)開(kāi)挖深度大于 3米。原高速路車(chē)流量大，不能封閉施工，承臺(tái)基坑開(kāi)挖嚴(yán)禁侵線放坡施工，固只能先對(duì)路堤進(jìn)行加固，使邊坡絕對(duì)穩(wěn)定后采取直面開(kāi)挖方式，確保車(chē)輛通行安全。通過(guò)實(shí)用性、可靠性的綜合考慮，最終確定用鋼管樁注漿加固法進(jìn)行加固。

圖1 鋼管樁立面示意圖

3 工藝原理

注漿導(dǎo)管伸入孔底，通過(guò)壓漿機(jī)不斷給壓，使土層顆粒間空隙充滿漿液，當(dāng)孔底土層漿液達(dá)到飽和后，漿液液面上升并通過(guò)鋼管管壁留孔擠出，在鋼管外圍土層不斷滲透使之固結(jié)。注漿完成后再澆筑樁帽鎖住鋼管管頂，并在承臺(tái)基坑開(kāi)挖形成的直立坡面進(jìn)行噴錨支護(hù)。最終形成鋼管抗滑群樁以達(dá)到加固目的。主要配套設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 主要施工配套設(shè)備

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4 工藝流程

4.1 鉆孔

鋼管樁和后序樁基承臺(tái)施工均不占用既有公路，先進(jìn)行路堤幫寬填筑形成平臺(tái)。鋼管樁為φ159*6mm無(wú)縫鋼管，設(shè)于路肩范圍，寬度 0.75m，長(zhǎng)度 3m+承臺(tái)寬度+3m，孔位以繞城高速縱向方向兩排錯(cuò)位布置，橫向間距 0.35米，豎向間距0.5米，鉆入深度為12-13米（超出路堤邊坡高度約8米），用全站儀結(jié)合鋼尺精確定位。鋼管樁鉆孔為孔徑φ219mm的垂直孔，因地層多為砂礫石填筑料，縮孔明顯，鉆孔過(guò)程采用φ219mm鋼導(dǎo)管跟鉆勻速鉆進(jìn)，嚴(yán)格控制鉆孔速度，以防止鉆孔彎曲和變形，造成鋼管下孔困難。鉆進(jìn)過(guò)程中用壓縮空氣排渣，禁止用水，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不要立即停鉆，在停止進(jìn)尺的情況下，持續(xù)穩(wěn)鉆1-2分鐘后即作清孔處理，以保證孔深，孔徑和孔內(nèi)干凈。如圖2所示：

圖2 鋼管樁平面示意圖

4.2 鋼管制備及下孔

（1）鋼管采用φ159×6mm無(wú)縫鋼管，其長(zhǎng)度與實(shí)際鉆孔孔深相對(duì)應(yīng)。鋼管應(yīng)盡量減少連接，若連接需將上下鋼管端部整圈打磨成3*3mm刨口后對(duì)齊滿焊。開(kāi)挖范圍內(nèi)嚴(yán)禁鋼管焊接。如圖3所示。

圖3 φ159×6mm鋼管連接處處理示意圖

（2）鋼管下孔前，用臺(tái)鉆機(jī)在管壁上開(kāi)孔，以便灌漿時(shí)能進(jìn)入管壁與孔壁的間歇并滲入路堤土層，開(kāi)孔直徑為φ12mm，沿鋼管豎向方向每隔15cm開(kāi)4個(gè)，均勻分布在鋼管周長(zhǎng)上，相鄰兩圈出漿孔錯(cuò)開(kāi)45°，呈梅花形布設(shè)。

（3）鋼管采用吊車(chē)起吊人工輔助下孔，下孔時(shí)必須保證鋼管豎直對(duì)中自由落入孔內(nèi)，禁止強(qiáng)行壓入，下孔后通過(guò)100t拔管機(jī)取出φ219mm鋼導(dǎo)管。

4.3 水泥漿灌注

鋼管樁鉆孔宜間隔兩個(gè)孔施工，同時(shí)施工的兩個(gè)孔的距離不小于2m，每鉆完一孔應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿。注漿材料采用M30純水泥砂，水灰比為1:1～1:1.5；注漿壓力0.2-0.4MPa，當(dāng)?shù)叵滤^豐富時(shí)注漿采用水泥—水玻璃漿，其參數(shù)為：水泥漿/水玻璃=1:0.6～1:0.8（體積比），水玻璃模數(shù)m=2.6，濃度35～40Be，，注漿壓力0.3～0.5MPa。待鋼管下孔就位后，采用孔底注漿法，將注漿管插至距底5-10cm，使?jié){液自孔壓入，超過(guò)注漿壓力上限開(kāi)始慢拔注漿管，直至灌滿為止，若有收縮，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注，待收縮穩(wěn)定后停止壓漿。

4.4 樁帽澆注

為避免擾動(dòng)土體，樁帽采用人工掏槽，靠行車(chē)道一側(cè)嚴(yán)禁超挖。樁帽開(kāi)挖需快速進(jìn)行，為便于施工，不設(shè)模板，綁扎鋼筋后立即澆筑混凝土。樁帽采用強(qiáng)度≥C30混凝土，縱向鋼筋采用Φ12螺紋鋼，橫向箍筋采用Φ16螺紋鋼，澆筑時(shí)，應(yīng)先將樁帽位置清理平整。樁帽必須一次澆成型。混凝土中應(yīng)加早強(qiáng)劑，以爭(zhēng)取工期，混凝土澆筑后應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)，宜用塑料薄膜遮蓋，以防止水分散失。如圖 4所示：

圖4 樁帽鋼筋布置示意圖

4.5 基坑掛網(wǎng)噴錨支護(hù)

4.5.1 錨桿注漿

（1）樁帽混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行承臺(tái)基坑直立坡面開(kāi)挖并錨桿注漿。開(kāi)挖時(shí)觀察鋼管樁周?chē)馏w固結(jié)情況，采用分層開(kāi)挖逐層噴錨支護(hù)，每次開(kāi)挖深度不超過(guò)1m。

（2）錨桿長(zhǎng)為4m，采用Φ48*3mm無(wú)縫鋼管，加工成帶孔花管，管身沿豎向方向每隔1.2m設(shè)置Φ14對(duì)稱倒刺。錨桿鉆入傾角為10°，呈@90*100cm梅花形布置，貼緊樁帽下沿分3層打入。鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制速度，防止錨桿彎曲和變形。

（3）錨桿鉆入后采用高壓風(fēng)進(jìn)行管內(nèi)清理，并注入水泥漿，漿液采用水灰比為0.5:1，注漿壓力0.5-1.0MPa，漿液應(yīng)該拌和均勻，一次拌和的漿液應(yīng)在初凝前用完，漿體材料強(qiáng)度等級(jí)不低于M30。

4.5.2 掛網(wǎng)噴小石子混凝土

（1）采用φ8@200×200光圓鋼筋網(wǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行編制，節(jié)點(diǎn)處綁扎，坡面按錨桿位置設(shè)90*100cm間距Φ14加強(qiáng)鋼筋，鋼筋網(wǎng)與坡面間距為4cm，并隨坡平順彎曲，必要時(shí)用墊塊支撐。

（2）坡面采用C20小石混凝土噴護(hù)，噴層厚度為8cm，噴射混凝土的嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行拌制。噴混凝土前應(yīng)先噴水濕潤(rùn)坡面，以確?；炷僚c坡面的粘結(jié)。

（3）泄水孔采用φ50mmPVC管，按1.5m*1.5m間距梅花形布置，斜向上深入坡面20cm，傾斜5°。泄水管進(jìn)水口用滲水土工布包裹，噴混凝土先將泄水孔出口PVC管的管口進(jìn)行封閉，以免泄水孔被混凝土堵塞。如圖5所示。

圖5 掛網(wǎng)噴錨示意圖

5 技術(shù)措施

5.1 保證施工連續(xù)性措施

鋼管樁鉆孔過(guò)程會(huì)擾動(dòng)既有路堤邊坡，要求整個(gè)工藝流程自成孔、清孔、下鋼管、下導(dǎo)管到水泥漿灌注為連續(xù)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工勞力的安排為兩個(gè)作業(yè)班連續(xù)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)備足施工材料和器具、設(shè)備配件，以保證施工的不間斷性。

5.2 成孔質(zhì)量控制措施

（1）鉆機(jī)安裝必須做到對(duì)中、水平、穩(wěn)固，鉆軸、鉆頭與孔位中心必須保持“三點(diǎn)一線”鉆進(jìn)時(shí)經(jīng)常檢查鉆機(jī)安裝水平變化情況。

（2）鉆進(jìn)過(guò)程中φ219mm鋼導(dǎo)管需保持全程跟進(jìn)，離鉆頭間距不大于15cm，鋼導(dǎo)管采用螺紋連接以便拆裝和保證成孔豎直。

（3）在進(jìn)尺較快孔段要作好壓鉆控制，防止孔斜發(fā)生。

（4）因清孔采用空壓機(jī)高壓送風(fēng)清渣，鉆進(jìn)過(guò)程實(shí)時(shí)檢查空壓機(jī)工作性能，避免停風(fēng)造成土屑過(guò)多清孔困難，在終孔后保持吹孔不小于3min，將孔內(nèi)土屑徹底清除。

5.3 鉆孔和吊放控制措施

鋼管的直徑、鉆孔直徑、鉆孔孔距、焊接長(zhǎng)度、焊接質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。鋼管的吊裝長(zhǎng)度必須根據(jù)實(shí)際的孔深進(jìn)行計(jì)算，并保證孔口固定和焊接牢固，為防止孔邊渣土落入孔內(nèi)，管頂外露地面30cm。

鋼管必須保持豎直，焊接時(shí)用水平尺校正固定，在吊放時(shí)，下孔受阻時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)行下管，必須查明原因修正后再下入，必要時(shí)可回填后再次成孔。

5.4 鋼管樁注漿技術(shù)措施

（1）下管前要仔細(xì)檢查注漿管的密封性，注漿管接頭要緊固密封。灌注時(shí)下入孔內(nèi)的注漿管長(zhǎng)度要確保距孔底在5-10CM之間。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)配合比其漿液強(qiáng)度和噴射混凝土強(qiáng)度必須具有實(shí)驗(yàn)室配合比報(bào)告。

（3）壓漿機(jī)必須有產(chǎn)品合格證書(shū)，壓力表必須經(jīng)評(píng)定校核并出示評(píng)定合格標(biāo)簽，注漿時(shí)應(yīng)勻速入管，注漿壓力嚴(yán)格作好控制。

（4）當(dāng)壓漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周?chē)鷺犊状疂{,可以改為間歇壓漿、換孔壓漿或者適當(dāng)減小漿液水灰比。

5.5 噴錨支護(hù)技術(shù)措施

（1）錨桿注漿時(shí)，當(dāng)見(jiàn)到漿液從孔口外溢時(shí)，即可將注漿管逐步外拔，但應(yīng)保持漿液外溢孔口直至拔出。注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，同時(shí)做好詳細(xì)完整的施工記錄。

（2）在噴射混凝土施工之前，清除坡面易掉落砂卵石，檢查斷面，潤(rùn)濕坡面，采用PZ-6F混凝土噴射機(jī)進(jìn)行噴射，噴射距離控制在0.8m-1.2m，噴射角度a=90度為最佳。噴射砼整面進(jìn)行，不分段，根據(jù)施工規(guī)范要求噴射順序自上而下。噴射厚度（厚80mm），分2層噴射施工，每層噴射厚度控制在30-50mm之間，分層噴射應(yīng)在前一層砼終凝1h后再進(jìn)行噴射，第二次噴射前應(yīng)先用清水清洗噴層面。向鋼筋網(wǎng)噴射時(shí)，噴頭應(yīng)稍微傾斜，網(wǎng)后混凝土的流動(dòng)性應(yīng)大一些，使其噴射的砼密實(shí)性好。

5.6 承臺(tái)基坑開(kāi)挖技術(shù)措施

承臺(tái)基坑開(kāi)挖采用人工配合挖機(jī)開(kāi)挖，挖掘機(jī)斗齒需緊貼樁帽邊緣進(jìn)行豎向掏挖，人工及時(shí)清理開(kāi)挖面碎土，保證整面平整。開(kāi)挖時(shí)觀察鋼管樁周?chē)探Y(jié)效果，如出現(xiàn)松散易塌情況，及時(shí)回填，在松散處斜向打入Φ48*3mm錨桿，注漿待固結(jié)后再作開(kāi)挖，整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程逐層進(jìn)行，每層深度控制在1m內(nèi)。

5.7 壓漿試驗(yàn)

鋼管樁注漿和錨桿注漿必須先進(jìn)行壓力注漿的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，由承包方根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況擬定試驗(yàn)和加固效果檢測(cè)方案，并報(bào)業(yè)主和監(jiān)理工程師審批同意，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定合理的壓力注漿參數(shù)和質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。注漿材料強(qiáng)度作為主要檢測(cè)控制指標(biāo)。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)施工前人員設(shè)備、原材料的充分準(zhǔn)備以及對(duì)施工中各環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，鋼管樁注漿加固法在既有公路路堤邊坡直立坡面開(kāi)挖中的正確實(shí)施，充分體現(xiàn)了其實(shí)用、可靠且施工環(huán)節(jié)簡(jiǎn)易安全的特性，值得在新建和擴(kuò)容改造工程的廣泛應(yīng)用。

本文以成彭高速擴(kuò)容改造工程上跨成都市繞城高速匝道橋?yàn)楸尘?，著重介紹了鋼管樁注漿法加固的施工工藝和技術(shù)措施，希望能對(duì)以后類似工程施工提供參考。

[1]成彭高速擴(kuò)容改造工程A標(biāo)段設(shè)計(jì)圖紙

[2]《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL62-2014

[3]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011

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1007-6344（2017）10-0033-02