顏春嶺隧道微型樁基礎(chǔ)加固施工技術(shù)研究

柯鑫

摘 要：微型樁施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，施工方便，施工機(jī)具小、適于狹窄施工作業(yè)區(qū)，承載力高，沉降量小，近年來(lái)迅速發(fā)展，在地基加固、基礎(chǔ)糾偏等方面廣泛應(yīng)用，均取得一定的成功。該文介紹了微型樁技術(shù)在顏春嶺隧道明洞段及復(fù)合襯砌段玄武巖全風(fēng)化層基底加固中的應(yīng)用，闡述了微型樁施工工藝，探討了施工過(guò)程中出現(xiàn)坍孔、縮孔、埋鉆和卡鉆、鋼筋籠上浮、混凝土灌注堵管等問(wèn)題的處理，以控制施工質(zhì)量，期望為微型樁技術(shù)的研究與應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：微型樁 基底加固 施工工藝 質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0025-01

1 工程概況

顏春嶺隧道位于海南省海口市老城鎮(zhèn)。隧道段內(nèi)上覆地層為第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4d1+e1）膨脹土；巖芯呈土柱狀，土質(zhì)不均，自由膨脹率Fs=29%～58%，具有弱膨脹性。普遍分布于隧道地表，一般厚1～7 m，屬Ⅱ級(jí)普通土。下伏基巖為第四系上更新統(tǒng)玄武巖（Q3β）；具有弱膨脹性，厚0～6 m，強(qiáng)風(fēng)化帶（W3）巖芯較破碎，多呈塊狀、碎塊狀及短柱狀，氣孔發(fā)育強(qiáng)烈，厚1～16 m，屬Ⅳ級(jí)軟石；弱風(fēng)化帶（W2）巖芯較完整，多呈柱狀，巖質(zhì)堅(jiān)硬，屬V級(jí)次堅(jiān)石。

該隧道D2K14+640～740明洞段，D2K14+960～D2K15+095、D2K15+125～+460和D2K16+053～+076復(fù)合襯砌段基底位于玄武巖全風(fēng)化層（弱膨脹性），需采用微型樁進(jìn)行基底加固。

2 微型樁施工工藝

根據(jù)工程地質(zhì)條件、工期要求、機(jī)械設(shè)備配備狀況，確定本隧道基底加固的鉆孔灌注樁采用履帶鉆機(jī)成孔，按照成孔、清孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土四個(gè)步驟進(jìn)行施工。

2.1 施工準(zhǔn)備

熟悉工程設(shè)計(jì)施工圖和工程地質(zhì)資料，包括地質(zhì)分層、土層含水量、物理力學(xué)特性以及地下水位，熟悉主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料。

2.2 測(cè)量放線

根據(jù)紅線點(diǎn)測(cè)量放出樁位，用紅油漆在地坪上做好標(biāo)記。

2.3 成孔操作

2.3.1 工藝選擇

該工程采用旋挖鉆鉆孔方式、濕法成孔施工。結(jié)合本工程鉆孔樁的地質(zhì)情況復(fù)雜、樁數(shù)多、工期緊等綜合因素，鉆進(jìn)時(shí)采用旋挖斗鉆頭，清孔時(shí)采用旋挖撈砂鉆頭。

2.3.2 鋼護(hù)筒埋置深度

為防止鉆進(jìn)過(guò)程中護(hù)筒外圈返漿引起塌孔、流塑狀軟弱地層縮孔，需埋置鋼護(hù)筒，護(hù)筒要高出自然地面20 cm，與孔外的空隙要密實(shí)回填。鋼護(hù)筒分節(jié)加工，頂部和底部各1m范圍作加強(qiáng)箍。每節(jié)護(hù)筒連接采用坡口焊，以減少護(hù)筒振埋時(shí)的阻力。

2.3.3 鉆孔

鉆進(jìn)過(guò)程中，為保持鉆桿垂直，轉(zhuǎn)速不宜過(guò)大，同時(shí)鉆機(jī)安放穩(wěn)固，以防過(guò)大顫動(dòng)。

2.3.4 泥漿

泥漿具有護(hù)壁、排渣、冷卻潤(rùn)滑鉆頭的作用，配備時(shí)，應(yīng)采用膨潤(rùn)土、火堿以及纖維素混合制成，其指標(biāo)為：比重一般在1.05～1.20，粘度在17～20 s，砂率小于4%。鉆進(jìn)時(shí)，在泥漿循環(huán)池中用攪漿機(jī)將泥漿攪拌好后，泵入孔內(nèi)，旋挖鉆機(jī)均勻緩慢鉆進(jìn)，同時(shí)控制好鉆進(jìn)速度，隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿高度情況，如液面高度偏低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)加泥漿，補(bǔ)漿速度以保證液面始終在護(hù)筒面以上為標(biāo)準(zhǔn)，否則有塌孔的可能，影響成孔質(zhì)量。

2.3.5 清孔

鉆進(jìn)過(guò)程中，要不間斷的對(duì)孔位進(jìn)行清洗，保證沉碴厚度小于10 cm。

2.4 混凝土灌注

2.4.1 選定配合比

配合比應(yīng)根據(jù)混凝土的設(shè)計(jì)等級(jí)試配，要滿足水灰比不大于0.35，坍落度宜控制在18～22 cm，配合比中可摻入外加劑。

2.4.2 初灌量

混凝土灌注前，應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)、樁徑計(jì)算初灌的灌注量，以保證成功埋管。鋼筋籠安放完成后，立即開(kāi)始灌注。

2.4.3 導(dǎo)管要求

導(dǎo)管的規(guī)格為內(nèi)徑300 mm，長(zhǎng)度一般為2 m，最下端一節(jié)導(dǎo)管應(yīng)稍長(zhǎng)，宜為4.5～6 m，至少不能少于4 m，為了配備適合的導(dǎo)管柱長(zhǎng)度，上部導(dǎo)管長(zhǎng)為1 m或0.5 m。導(dǎo)管在樁孔內(nèi)的位置應(yīng)保持居中，防止跑管撞壞鋼筋籠并損壞導(dǎo)管；導(dǎo)管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度一般為250～400 mm。

2.4.4 混凝土灌注

首批混凝土灌注正常后，要緊湊地、連續(xù)不斷地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。灌注過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常用測(cè)錘探測(cè)混凝土面的上升高度，并適時(shí)提升拆卸導(dǎo)管，保持導(dǎo)管的合理埋深。隨著孔內(nèi)混凝土的上升，需逐節(jié)拆除導(dǎo)管。灌注接近樁頂部位時(shí)，為了嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，應(yīng)計(jì)算混凝土的需要量，嚴(yán)格控制最后一次混凝土灌入量。

混凝土灌注過(guò)程中，應(yīng)保證混凝土灌注連續(xù)進(jìn)行，為防止環(huán)境污染，應(yīng)將孔內(nèi)溢出的泥漿引至泥漿循環(huán)池回收利用。灌注樁的混凝土面應(yīng)高出設(shè)計(jì)0.5～1.0 m，以便鑿除浮漿與樁頭，確保樁身混凝土質(zhì)量。

3 質(zhì)量控制

3.1 坍孔

鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，先慢后快，當(dāng)鉆頭緩慢進(jìn)入漿液面后，再勻速下到孔底；提鉆時(shí)，嚴(yán)禁速度過(guò)快，宜控制在0.3～0.5 m/s。如發(fā)生坍孔，應(yīng)立即分析原因并妥善處理，可加深埋護(hù)筒后繼續(xù)鉆進(jìn)，也可將泥漿比重增大至1.15～1.40之間，同時(shí)在泥漿中加入干鋸末，以增強(qiáng)泥漿的護(hù)壁效果。

3.2 縮孔

鉆進(jìn)過(guò)程中如發(fā)生縮孔，可用鉆頭反復(fù)掃孔進(jìn)行糾偏，直到鉆孔正直。

3.3 埋鉆和卡鉆

鉆進(jìn)過(guò)程中，如一次進(jìn)尺太多或在松散砂層中鉆進(jìn)造成泥漿沉淀過(guò)快，容易出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象如鉆頭底蓋合攏不好，鉆進(jìn)時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，容易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。

如出現(xiàn)埋鉆或卡鉆現(xiàn)象，鉆頭周圍沉淀的大量泥漿會(huì)形成很大的側(cè)阻力，處理時(shí)應(yīng)采取合理措施，首先消除側(cè)阻力，同時(shí)應(yīng)保證孔內(nèi)有足夠的泥漿，保持孔內(nèi)壓力，防止孔壁坍塌，以保證事故的成功處理。如處理不當(dāng)，有可能造成鉆桿扭斷、動(dòng)力頭受損等嚴(yán)重后果。

3.4 鋼筋籠上浮

混凝土灌注過(guò)程中，當(dāng)混凝土面上返到達(dá)鋼筋籠底端時(shí)，由于導(dǎo)管埋深較淺，混凝土灌注量相對(duì)過(guò)大，導(dǎo)致混凝土上返速度過(guò)大，產(chǎn)生很大的上沖力，從而引起鋼筋籠上浮。

施工中應(yīng)合理控制導(dǎo)管和鋼筋籠的共同埋深。當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底部時(shí)，應(yīng)控制導(dǎo)管的提升高度或減少混凝土的出料量，以降低超壓力；當(dāng)混凝土面已進(jìn)入鋼筋籠時(shí)，應(yīng)盡量減小導(dǎo)管埋深，邊提升導(dǎo)管邊灌注混凝土，為防止導(dǎo)管進(jìn)水不可提拔過(guò)多；如上浮高度過(guò)大，應(yīng)立即拔除導(dǎo)管，吊出鋼筋籠重新清孔。

3.5 灌注混凝土?xí)r堵管現(xiàn)象

（1）導(dǎo)管組裝時(shí)要仔細(xì)、認(rèn)真，使用前應(yīng)經(jīng)過(guò)隔水塞和壓水試驗(yàn)，確保不滲水、漏水，導(dǎo)管接頭的連接處需加密封圈。

（2）嚴(yán)格控制混凝土的原材料規(guī)格，禁止超粒徑碎石混入管內(nèi)造成堵管，保持混凝土具有良好的和易性。

（3）控制混凝土在導(dǎo)管中停留時(shí)間，每罐不得大于30 min。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程的施工可發(fā)現(xiàn)，微型樁施工具有操作較為簡(jiǎn)便、安全度高、節(jié)約材料、施工方便，施工時(shí)間短以及樁頂位移小等多種優(yōu)點(diǎn)，因而在隧道較差地質(zhì)洞口邊坡的加固工程中有著良好的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步研究和推廣。

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