微型樁基礎(chǔ)加固技術(shù)在隧道加固工程中的應(yīng)用

雷明林，武 剛，潘俊濤

(云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院，云南 昆明 650051)

0 前 言

為保障經(jīng)過加固施工后的公路質(zhì)量和安全性都能達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，不論是小面積，還是全方位的加固施工都要按照要求進(jìn)行。樁體通過打孔灌注一定量的水泥漿，再加一些鋼筋澆筑成直徑不超過350 mm的灌注樁，即是常說的微型樁。微型樁的承重能力特別強(qiáng)且沉降量不高，尤其適用于面積小的施工場地[1]。建筑物應(yīng)用微型樁技術(shù)來進(jìn)行加固，能有效減少投入資金，同時微型樁技術(shù)所需要運(yùn)用的相關(guān)儀器較小，便于在范圍小的建設(shè)區(qū)域展開工作，且微型樁技術(shù)施工加固過程中發(fā)出的噪音較小，特別適合應(yīng)用于對噪音分貝控制要求高的地區(qū)。

1 工程概況

本文所探討的工程為某雙向四車道的公路隧道，進(jìn)口里程為DK501+081，出口里程為DK601+508，總長度為483 m，隧道洞口和隧道進(jìn)出口位置在同一水平位置，隧道垂直距離為40 m，基本屬于濕陷性黃土。結(jié)合土質(zhì)形成的多種結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行地形檢測時，將黃土主要分為第四系新黃土和相應(yīng)的老黃土。使用微型樁技術(shù)對屬于DK501+081～DK501-361的暗挖路段進(jìn)行加固，經(jīng)過加固的路段質(zhì)量和安全性能較好。

2 微型樁基礎(chǔ)加固原理及優(yōu)勢

微型樁加固技術(shù)就是采用靜力壓漿將水泥漿充分地填充在公路隧道工程中間的樁基周圍以及周邊有空隙的地方，從而對公路隧道進(jìn)行加固。碳酸化、水化以及水解反應(yīng)都屬于水泥的特點，而這些特點能讓樁基和微型樁之間更好地粘結(jié)，促進(jìn)樁基與其周圍的黃土充分接觸，也使黃土和微型樁能進(jìn)行更好的摩擦，從而不僅起到穩(wěn)定加固樁基的作用，而且可明顯提高地基的承重能力。

微型樁加固技術(shù)的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在具有較高的承重能力，由于樁基周圍的黃土和巖石結(jié)合地比較緊密，樁基周圍、底端以及巖石很難出現(xiàn)變形，因而樁體在長時間內(nèi)也不會出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。由于微型樁體積較小，所以在加固過程中對之前的樁基、周圍土層以及巖體的結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生太大的影響，可以在不破壞之前隧道建設(shè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提高公路的承重能力。

微型樁在進(jìn)行灌注水泥漿時，要將預(yù)留的樁頭混凝土一起澆筑，讓微型樁能承受到上層結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，從而保證加固后的質(zhì)量以及安全。同時，微型樁加固施工過程簡單便捷，噪音小，少振動，在0.7 m×1.9 m的平面空間內(nèi)、凈空高度≥2.1 m即能展開加固施工。壓力注漿使微型樁與地基土緊密結(jié)合，樁和土體連接成一體，施工時樁孔孔徑小，因而對基礎(chǔ)和地基土幾乎都不產(chǎn)生附加應(yīng)力，施工時對原有基礎(chǔ)影響小，也不干擾建筑物的正常使用。由此可見，利用微型樁技術(shù)進(jìn)行建筑的加固對施工環(huán)境的要求更低。微型樁加固如圖1所示。

圖1 微型樁加固示意圖

3 微型樁基礎(chǔ)加固施工應(yīng)用

3.1 微型樁基礎(chǔ)加固技術(shù)的施工步驟

1)仰拱初支工字鋼合龍，并在公路隧道仰拱初支留出大約82 mm徑長的微型樁鉆孔位置，鉆孔位置設(shè)計為每隔1 m的距離均勻分布在隧道中心線，仰拱初支必須相對穩(wěn)定，達(dá)到施工要求后才能使用微型樁技術(shù)進(jìn)行施工。

2)開始應(yīng)用微型樁技術(shù)展開施工，同時要全面檢查微型樁鉆孔的成孔效果。

3)保證微型樁完全符合標(biāo)準(zhǔn)后通過鋼筋將仰拱綁扎固定，然后對仰拱進(jìn)行混凝土澆筑以及養(yǎng)護(hù)。

4)確保公路隧道的混凝土澆筑及凝固程度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2 做好施工準(zhǔn)備工作以及測量標(biāo)記

施工部門在收到公路隧道設(shè)計圖和相關(guān)地質(zhì)勘測材料時，也要針對施工區(qū)域展開全面的檢測和觀察，研究該地理位置的土質(zhì)問題、土層水含量以及周圍巖石的分布情況等各種因素，同時提前檢查施工使用的機(jī)器設(shè)備，保證其具體良好的穩(wěn)定性，并清楚了解相關(guān)技術(shù)操作流程[2]。為避免微型樁鉆孔出現(xiàn)較大誤差，在測量的過程中要及時對鉆孔位置做好標(biāo)記。

3.3 制作成孔具體方法

1)合適的鉆孔工藝。微型樁鉆孔技術(shù)方法與現(xiàn)場實際的公路隧道情況和要求相結(jié)合，主要運(yùn)用螺旋鉆孔的方式，該技術(shù)的特點首先在于鉆孔不需要使用水泥或者穩(wěn)定液進(jìn)行穩(wěn)定加固，形成的鉆孔干凈利落；其次是如果需要深于55 m左右的鉆孔，可選用φ200 mm的鋼管；再者鉆孔的噪音小、振動聲不大，適合在黏土以及黃土等土質(zhì)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。

2)鋼護(hù)筒埋設(shè)。要在鉆孔位置埋設(shè)鋼護(hù)筒，并且鋼護(hù)筒要高出地面25 cm左右，要將孔周圍的空隙填充密實，防止在鉆孔過程中護(hù)筒外圈出現(xiàn)水泥漿導(dǎo)致鉆孔不符合標(biāo)準(zhǔn)或出現(xiàn)塌陷。要分小段對護(hù)筒進(jìn)行固定，為減少埋設(shè)護(hù)筒出現(xiàn)的阻力，尤其是頂端和底端固定的同時還要使用坡口焊連接。

3)進(jìn)行鉆孔。在鉆孔的過程中，要保證鉆桿是垂直進(jìn)行工作的，保持轉(zhuǎn)速均勻，加強(qiáng)鉆孔設(shè)備的穩(wěn)定性，防止因出現(xiàn)較大的振動導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)移動，進(jìn)而保證形成的鉆孔符合標(biāo)準(zhǔn)。

4)制作混合泥漿。施工人員將護(hù)筒合理安裝并固定好之后，還要嚴(yán)格控制水泥的混合比例，泥漿的合理配制能夠在護(hù)筒內(nèi)部形成一定的水頭高度，保證成孔符合標(biāo)準(zhǔn)。同時，在鉆孔過程中泥漿是不斷流動的，這樣可以帶動鉆孔出現(xiàn)的碎石磨成石渣并從孔內(nèi)帶出來。近年來泥漿制作中也添加了膨潤土，這種泥土能明顯降低泥漿沖孔阻力。此外，泥漿的混合比例標(biāo)準(zhǔn)要根據(jù)實際的鉆孔情況來確定，制作時可以在水泥中先加入水，再添加膨潤土，使用拌和機(jī)對泥漿進(jìn)行攪拌。

5)成孔清潔。鉆孔過程中孔的底部會出現(xiàn)石渣的沉淀，從而降低成孔的承重能力，因此，要對成孔進(jìn)行清潔并檢查成孔質(zhì)量，防止出現(xiàn)成孔塌陷的問題?；诖?，需要在成孔作業(yè)后進(jìn)行質(zhì)量檢查并立即開展清孔處理，規(guī)避孔壁坍塌等問題的出現(xiàn)。在這一過程中若出現(xiàn)一次清孔效果不明顯的狀況，則需要開展二次清孔，保障混凝土灌注質(zhì)量。第一次清孔針對的作業(yè)對象主要是黏度較高的泥漿，為實現(xiàn)該類物質(zhì)的優(yōu)化處理，工作人員需要對泥漿粗顆粒大小進(jìn)行判別。二次清孔作業(yè)在推進(jìn)時需要做好鋼筋籠與導(dǎo)管的插入作業(yè)，從而保障孔內(nèi)水頭壓力，避免出現(xiàn)塌孔事故。

3.4 澆筑混凝土

1)混凝土混合比率?；炷恋闹谱鞅嚷适墙?jīng)過多次實驗總結(jié)得出的，混合比率具有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。例如水和灰的比率要低于0.30以及坍落度一定要在19 mm左右，并在制作時加入高效堿水劑。

2)安放導(dǎo)管。根據(jù)實際施工情況，需要準(zhǔn)備直徑290 mm且長度2.2 m的導(dǎo)管，最下面的導(dǎo)管長度設(shè)計為5.0 m左右較合適，而上方導(dǎo)管則設(shè)為1.0 m左右，為了保證鋼筋籠的完整性，盡量將導(dǎo)管安放在微型樁中心的位置。

3)灌注混凝土。在安裝好鋼筋籠后即可立刻進(jìn)行灌注。灌注之前，要根據(jù)微型樁的直徑以及長度等數(shù)值計算出合理的灌注量，混凝土灌注工作一旦開始要持續(xù)進(jìn)行，中途不能停止，保證灌注一次成功[3]。同時，在灌注過程中要使用測錘檢測混凝土灌注高度，方便之后拆除導(dǎo)管。在灌注到一定高度時對導(dǎo)管進(jìn)行分段拆除，當(dāng)混凝土澆灌量快達(dá)到微型樁頂部時應(yīng)及時控制灌注速度，保證微型樁的干凈整潔。此外，要做好環(huán)境保護(hù)工作，如果有泥漿溢出應(yīng)及時引流到泥漿回收池中循環(huán)使用，灌注樁的混凝土面要盡量比實際規(guī)定高1.0 m左右，方便上層泥漿清除工作，進(jìn)而提高微型樁的整體施工質(zhì)量。

4 結(jié)束語

合理、規(guī)范地使用微型樁基礎(chǔ)加固技術(shù)對公路隧道進(jìn)行加固，能明顯保證公路隧道的施工質(zhì)量、提高施工安全性，值得大范圍推廣使用。

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