陶清平
摘 ?要:近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展,隨著高等級公路建設(shè)的增多,隧道工程也愈來愈多,在隧道施工過程中運用注漿加固技術(shù)來增加工程地質(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烏瑪高速公路南陽山隧道為對象,重點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)用特點及施工工藝流程等方面來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
中圖分類號:TU44 ? ? ? 文獻標志碼:A
0 引言
在進行隧道工程施工時,由于隧道通過區(qū)域地質(zhì)情況差異大,有時會遇到淺埋破碎地質(zhì),遇到該種地質(zhì)給工程的施工安全帶來很大的隱患,對施工質(zhì)量和進度帶來許多不確定性,遇到該種情況最好的應(yīng)對方案是對圍巖進行加固,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,在施工過程中也積累了豐富的經(jīng)驗,將該技術(shù)運用在隧道工程施工中,尤其是工期要求短的養(yǎng)護維修加固工程中其效益明顯,該文重點探討了該技術(shù)在隧道維修加固工程中的運用及質(zhì)量控制措施,該技術(shù)對于運營期施工工期緊的養(yǎng)護維修加固工程具有重要意義。
1 概況
1.1 工程概況
南陽山隧道按山嶺區(qū)高速公路分離式斷面設(shè)計,雙向四車道,設(shè)計行車速度為 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)兩主洞的車行橫通道。
1.2 地形、地質(zhì)構(gòu)造概況
該項目位于秦祁昆侖褶皺系之次一級構(gòu)造單元——祁連山褶皺帶的東南端。南陽山隧道穿越南陽山,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。
南陽山隧道圍巖級別的劃分依照《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。
1.3 主要病害
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查,南陽山隧道主要病害:路面下沉或底鼓導(dǎo)致路面縱向、橫向開裂,錯臺位置多發(fā)于路面中線縱向裂縫左右兩側(cè)。
2 隧道注漿加固技術(shù)的技術(shù)應(yīng)用特點
2.1 注漿法的種類
在土木工程施工領(lǐng)域運用注漿法的技術(shù)較為成熟,相對來說,該技術(shù)在隧道施工領(lǐng)域中運用得就比較遲一些,還沒有形成健全的理論體系和技術(shù)運用方法用,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)電動式注漿法。除了以上還有運用多種形式的復(fù)合式注漿法等[1]。
2.2 注漿法的工藝優(yōu)點
注漿加固技術(shù)主要依賴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)點主要表現(xiàn)在以下4個方面。1)所用到的施工設(shè)備數(shù)量較少,工藝流程簡單。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)交錯分布,平均樁長 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。我們在南陽山隧道施工中采用的微型鋼管樁長度、間距及布置方式如圖1所示。
3.1 機械打入鋼管樁
按照設(shè)計圖和規(guī)范要求,首先按施工作業(yè)區(qū)域,根據(jù)設(shè)計要求的間距、排距及設(shè)計提供的標高進行測量放線,確定點位,做好標識,打樁機就位,將提前按設(shè)計施工圖要求制作好的鋼管打入設(shè)計深度,在打樁過程中如果發(fā)覺異常情況,要立即停止施工,分析原因,排除故障后再進行施工。
3.2 安裝注漿管
按設(shè)計完成部分樁后,要及時進行注漿,注漿管由注漿機直接接入到孔內(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
水泥漿采用專用機械進行拌制,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次才能達到要求。如果注漿壓力小于設(shè)計壓力,壓力達到0.5 Pa以后,再持續(xù)注入2 min,然后拆除注漿管。經(jīng)過一段時間,要對已注漿管進行檢查,如果管內(nèi)漿液已擴散,需要進行第二次補注漿液。同時在這種壓力下持續(xù)操作10 min以上,確保每根管灌漿飽滿,符合設(shè)計圖要求和規(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
在進行注漿法施工操作時,首先要對施工材料進行試驗檢測,在設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定后,才能用于工程實體[2]。在微型樁施工中,應(yīng)仔細測量孔深、鋼管長度及注漿飽滿度,嚴格控制樁頂樁底標高。施工過程中應(yīng)該隨時檢查施工狀況,按施工圖和規(guī)范規(guī)定的施工工藝對每根工程樁進行質(zhì)量檢查,檢查重點是水泥用量、樁長、注漿和壓力等。水泥漿液要嚴格按照批準的比例配置,水泥漿在攪拌桶內(nèi)至少攪拌3 min后才可以開始注漿,漿液必須達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{液攪拌時間超過30 min,做廢棄處理。
4.2 技術(shù)保障
做好施工準備工作,在進行施工前,項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)計圖的要求和施工規(guī)范要求,預(yù)測在施工全程可能會碰見的施工問題以及重要環(huán)節(jié),做好預(yù)案,準備與施工進度相適應(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)施工的重點問題就是施工人員技能素養(yǎng),因此,要加強崗前培訓,定期對施工人員實行施工技能培訓講座,唯有如此才能夠確保注漿加固技術(shù)的質(zhì)量[2]。
4.3 實施效果
南陽山隧道在加固維修工程中采用微型鋼管樁注漿技術(shù),大大加快了施工進度,完工后近幾年的運行,采用該技術(shù)進行加固的路段沒有發(fā)現(xiàn)路面變形和洞身收斂變形問題,說明該技術(shù)在隧道圍巖加固中是合理可行的。
5 結(jié)語
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程中運用較為普遍的施工手段,該技術(shù)的運用可以確保隧道項目施工工期短、便于機械化施工、對圍巖擾動小等特點,實現(xiàn)了隧道維修因地制宜、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、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,滿足正常運營要求;處理方法針對性強;達到了隧道維修在有安全保障的前提下進行結(jié)構(gòu)加固,保證了施工的安全性。
參考文獻
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