1 工程概況

鋼筋砼大尺寸排水箱涵位于高速公路坎市互通工程A匝道，箱涵寬29.9m，長32.1m，結(jié)構(gòu)形式為雙孔13×6m，箱涵中軸線位于小溪河中。該箱涵場區(qū)屬于剝蝕丘陵夾沖洪積盆地地貌，地勢整體較為平緩；根據(jù)鉆探成果、區(qū)域地質(zhì)資料及調(diào)繪成果，場區(qū)未見斷裂構(gòu)造發(fā)育，也未見其他滑坡、泥石流、地面沉降等不良地質(zhì)作用；場地內(nèi)分布可溶巖，發(fā)育有溶洞，溶洞埋深較深，深度在20～61m，大部分為全填充，充填物為軟塑-可塑含礫粉質(zhì)粘土；地層表層有約3～5.8m厚的密實軟石層。

2 地基加固處理方案選擇

2.1 工程存在問題

2.1.1 通過箱涵所處地質(zhì)情況了解，其基礎(chǔ)以下地質(zhì)含可溶巖，發(fā)育有較深溶洞，因此為保障地基穩(wěn)定，亟須進行地基處理。

2.1.2 本互通改造項目需保障年底通車，工期緊，而該處箱涵工程為本項目控制性工程，是后期路基土石方、材料等唯一進出通道，因此急需控制工期，加快施工進度。

2.1.3 因工期緊，施工過程中為保障施工進度，施工方式需靈活、穩(wěn)定、安全可靠。

2.2 地基處理方案的選擇

根據(jù)箱涵所處位置的地質(zhì)、水文情況，有以下幾種地基加固處理方案：

2.2.1 方案一：采用48根直徑1200mm 鉆孔灌注樁作為涵底支撐，穿過淺層溶洞，摩擦樁平均樁長在40m以上。

2.2.2 方案二：涵底采用1500mm厚鋼筋砼擴大基礎(chǔ)，擴大基礎(chǔ)后再換填2500mm厚碎石+土工格柵。該方案需開挖原地面至少5m以上，且采用鋼板樁圍堰等支護形式。

2.2.3 方案三：采用中空、孔壁梅花形開孔的微型鋼管樁方案，即通過向中空鋼管樁進行注漿，在壓力作用下將水泥漿注滿鋼管樁，并滲透、填充、擠密周邊土地，以達到樁周土層加固的效果。

經(jīng)比選認為：方案一在溶洞區(qū)成樁較難，容易塌孔，且費用較高，工期較難保證；方案二危險性較高，當遇有洪水時，基坑容易被水回灌，易造成基坑坍塌，且先需實施鋼板樁圍堰，工藝較為復(fù)雜，施工工期較難保證；方案三對場地、機具要求不高，對周邊影響較小，施工便捷、靈活、安全可靠，適合作為箱涵地基加固處理方案。

2.3 微型鋼管樁處理方案的主要內(nèi)容

微型鋼管樁總計483根，鋼管為熱軋無縫鋼管，采用外徑￠108mm，內(nèi)徑￠96mm的注漿鋼花管，樁長6.5m，鋼管表面預(yù)留間距25cm的Φ2～3cm 小孔，呈梅花狀分布。微型管內(nèi)灌注M30 水泥漿，注漿壓力1～1.5MPa，箱涵底板設(shè)50cm厚C25 砼墊層，墊層底以下鋼管長6m，頂部外露0.5m與墊層頂部齊平，縱橫向間距1.5×1.5m 正方形布置。

根據(jù)現(xiàn)場場地條件和淺層地質(zhì)情況，為更好穿透較密實的淺層地質(zhì)，提高樁端阻力，最終采用預(yù)鉆孔埋入式微型鋼管樁。

圖1 地基處理設(shè)計圖

3 微型鋼管樁施工工藝流程及相關(guān)施工控制要點

3.1 微型鋼管樁主要施工工藝流程

施工準備—孔樁定位—機具就位—鉆孔成孔—機具移位—插入鋼管—注漿、成樁—清理現(xiàn)場并退場。

3.2 現(xiàn)場施工工藝要點

3.2.1 主要內(nèi)容：在施工前要先做好圖紙審核、試驗準備、測量準備和技術(shù)交底、材料設(shè)備準備等相關(guān)工作，同時還需對現(xiàn)場地質(zhì)、水文、地形、地貌進行詳細考查，做好基坑開挖及基坑防護、排水等準備工作，并根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況按圖做好箱涵墊層C25 砼的施工。

3.2.2 控制要點：根據(jù)圖紙準備微型鋼管樁材料時，因圖紙中鋼管有設(shè)銜接，且銜接處外焊接外徑Φ124mm 內(nèi)徑Φ110mm的鋼管，長度為35+35cm。鑒于現(xiàn)有市場無滿足要求的成品，為更好地保證鋼管的完整性，消除銜接薄弱點，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計和施工四方一致同意，要求廠家定做鋼管時加工鋼管長度為6.5m，減去銜接環(huán)節(jié)，以此更好地保證質(zhì)量和使用效果[1]。

在現(xiàn)場勘察周邊地質(zhì)水文時，如有偏差應(yīng)及時反饋調(diào)整圖紙和施工方案。標定或檢驗現(xiàn)場使用的儀器、設(shè)備、原材料時，要提前做水泥漿配合比試驗。因溪水流水量較小，小溪河改道后在臨水一側(cè)要做好沙袋圍堰，以保護基坑；箱涵周邊預(yù)留排水溝槽，并提前備好抽水機及小型發(fā)電機，保證及時排水。

3.3 鋼管樁定位

3.3.1 主要內(nèi)容：待墊層混凝土凝固，且能承受足夠的荷載時，根據(jù)設(shè)計圖紙要求，樁孔按縱橫向間距1.5×1.5m 正方形布置；使用放樣儀器（GPS、全站儀）在墊層上對微型鋼管樁位置進行準確放樣；使用紅色油漆或者記號筆在墊層上對孔位進行標識。

3.3.2 控制要點：孔位放樣應(yīng)選擇精度高的GPS或者全站儀進行測量放樣，孔位偏差控制在5cm范圍內(nèi)，并及時做好標記；鉆孔時，鉆桿中心點應(yīng)將放樣標記中心點保持在同一豎向中心線上。

3.4 機具就位

3.4.1 主要內(nèi)容：使用大小為4×1.75×2.45m 履帶式潛孔沖擊鉆機，鉆機根據(jù)鋼管樁孔位進行調(diào)整，并安排好注漿機、小型發(fā)電機等機具就位。

3.4.2 控制要點：機具設(shè)備要及時檢修和保養(yǎng)，鉆機就位后放置平穩(wěn)，避免在成孔過程中產(chǎn)生較大的晃動，影響成孔質(zhì)量。

3.5 鉆孔、成孔

3.5.1 主要內(nèi)容：使用潛孔鉆機在墊層上對準孔位鉆孔；為確保樁身直徑及鋼管插入，潛孔鉆采用直徑為Φ150mm的鉆桿；鉆孔過程中應(yīng)實時測量孔深，并根據(jù)鉆桿長度算出孔深，孔深宜超過設(shè)計孔深的1～5cm，以此確保樁身長度。

3.5.2 控制要點：鉆孔施工過程中，為確保樁身垂直度，應(yīng)固定好鉆機且鉆進角度始終與水平面垂直，保證孔位傾斜度不超過0.5%；鉆機鉆進過程中要做好鉆進記錄，隨時測量鉆桿長度，保證樁身長度，且一般超過設(shè)計孔深1～5cm。成孔后應(yīng)報告監(jiān)理，并對孔深及孔徑等指標進行檢測。若在鉆孔過程中出現(xiàn)偏孔、卡鉆的情況，可使鉆頭退出，然后在原孔位重鉆或回填后重鉆；若出現(xiàn)鉆頭掉落的情況，可在臨近位置選點鉆孔[2]。為避免施鉆過程引起動應(yīng)力，進而影響相鄰孔壁的穩(wěn)定，施工時可采用跳孔分批實施的方案。

3.5.3 機具移位：待鉆孔完成后，機具及時移至下一根鋼管樁孔位。

3.5.4 插入鋼管：在鉆機移位后及時插入成品的鋼管樁和注漿管。為防止塌孔及泥漿雜物流入孔內(nèi)，及時采用水泥砂漿封堵孔口，注漿管應(yīng)露出孔口0.5m以上。

3.6 注漿、成樁

3.6.1 主要內(nèi)容：待封孔水泥砂漿達到強度且能承受注漿壓力后，應(yīng)及時對成樁孔進行壓力注漿；此處微型鋼管樁注漿采用M30 水泥漿。注漿采用孔底返漿法，水灰比0.5∶1，注漿壓力1～1.5MPa，且在注漿施工前進行注漿試驗，以調(diào)整注漿參數(shù)，注漿過程中直到孔口冒出原漿液為止，才可結(jié)束注漿，注漿結(jié)束后關(guān)閉閥門并靜止一段時間，待漿液凝固成樁。

3.6.2 控制要點：為確保成樁質(zhì)量，除嚴格檢查進場原材料的質(zhì)量外，還應(yīng)控制孔內(nèi)注漿的工藝。如控制漿液的水灰比，以保證注漿飽滿、密實；控制每孔的注漿過程應(yīng)連續(xù)一次完成。壓注水泥漿施工過程中要對注漿時間、注漿壓力及注漿量做好記錄，驗算注漿是否能達到設(shè)計要求，出現(xiàn)偏差時及時調(diào)整，偏差大無法調(diào)整時及時停止注漿，檢查問題，待解決后重新開始注漿。與此同時，注漿過程中還應(yīng)對現(xiàn)場水泥漿按規(guī)范頻率制作標準試件并按要求進行養(yǎng)護，到齡期后抗壓強度需滿足設(shè)計要求。

3.6.3 清理現(xiàn)場并退場：機具設(shè)備轉(zhuǎn)移或退場，清理施工場地并沖洗墊層，做好后續(xù)施工準備。

4 主要施工效益

4.1 施工靈活

本加固工程只需要較小型的履帶式潛孔沖擊鉆機，整機重量5.8t，整體尺寸小、重量輕，適用于交通不便的地段施工；同時，因沖擊鉆機調(diào)運靈活，周轉(zhuǎn)費用低，小范圍地段的地基加固經(jīng)濟效益較高。

4.2 施工速度較快

在工期較緊的情況下，相同的施工場地內(nèi)微型鋼管樁加固地基可安排多套機械設(shè)備平行施工，有利于加快工程進度；鉆孔灌注樁因泥漿池的用地需求以及所用設(shè)備較大，在固定場地內(nèi)無法安排多套機械同時施工，且很難加快工程施工進度。

4.3 施工質(zhì)量較容易控制

微型鋼管樁加固地基工序較少，施工過程中需控制鉆孔間距、鉆孔深度、水泥漿稠度、注漿壓力、注漿量等，相對于鉆孔灌注樁和擴大基礎(chǔ)，質(zhì)量通病較少，容易保證工程質(zhì)量。后期經(jīng)有關(guān)檢測單位檢測，工程質(zhì)量滿足設(shè)計要求，后期沉降跟蹤觀測，未發(fā)生明顯沉降。

5 結(jié)語

本箱涵地基加固通過使用微型鋼管樁進行施工處理，具有施工簡單、對場地要求低、機械設(shè)備周轉(zhuǎn)靈活、施工質(zhì)量較容易控制等特點，可以有效降低施工風險，保障施工質(zhì)量安全。本工程直接縮短將近2個月節(jié)點工期，為年底通車的目標任務(wù)打下了堅實的基礎(chǔ)，同時也減少了項目管理成本。微型鋼管樁是一種簡單、快捷、安全、經(jīng)濟的建筑施工技術(shù)，因此本次微型鋼管樁的施工應(yīng)用可以對類似工程提供值得參考的經(jīng)驗和思路。