劈裂注漿微型鋼管樁在公路路基加固中的應(yīng)用

谷水兵，白兆強(qiáng)，司育強(qiáng)

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)勘查院，河南洛陽(yáng)471023）

劈裂注漿微型鋼管樁在公路路基加固中的應(yīng)用

谷水兵*，白兆強(qiáng)，司育強(qiáng)

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)勘查院，河南洛陽(yáng)471023）

劈裂注漿是目前應(yīng)用較廣的一種軟弱土層加固方法，微型鋼管樁也已在建筑基礎(chǔ)加固工程中得到了廣泛的應(yīng)用，劈裂注漿型鋼管樁是把劈裂注漿加固土體與微型樁群結(jié)合在一起，最大限度地發(fā)揮其結(jié)合起來(lái)的加固機(jī)理和作用。

劈裂注漿；微型鋼管樁；路基；加固

劈裂注漿是目前應(yīng)用較廣的一種軟弱土層加固方法，它既可應(yīng)用于滲透性較好的砂層，又可應(yīng)用于滲透性差的粘性土層。劈裂注漿采用高壓注漿工藝，將水泥或化學(xué)漿液等注入土層，以改善土層性質(zhì)，在注漿過(guò)程中，注漿管出口的漿液對(duì)四周地層施加了附加壓應(yīng)力，使土體發(fā)生剪切裂縫，而漿液則沿著裂縫從土體強(qiáng)度低的地方向強(qiáng)度高的地方劈裂，劈入土體中的漿體便形成了加固土體的網(wǎng)絡(luò)或骨架。鋼管樁在支擋結(jié)構(gòu)中具有施工快捷方便、擾動(dòng)小、見(jiàn)效快、適用范圍廣等特點(diǎn)，其加固作用主要體現(xiàn)在通過(guò)自身剛度抵抗下滑力。劈裂注漿型鋼管樁是一種不僅通過(guò)自身剛度抵抗下滑力，還通過(guò)注漿作用改善樁周土體的力學(xué)性能，變滑體為抗體在樁土共同作用下共同發(fā)揮抗滑支擋的作用。

1　工程概況

國(guó)道309線鵝莊大橋位于濟(jì)南309國(guó)道收費(fèi)站東約1km處，橋臺(tái)兩側(cè)屬高邊坡路基，坡高達(dá)10余米，橋臺(tái)兩側(cè)北半幅出現(xiàn)了嚴(yán)重的下沉和路面開(kāi)裂現(xiàn)象，裂縫寬約2～3cm，最大沉陷差25cm。由于沉陷量較大致使橋臺(tái)開(kāi)裂，搭板和大橋北側(cè)第三塊大梁處面板位移，橋面瀝青混凝土產(chǎn)生裂縫。路面沉裂范圍為：路面寬10～12m，橋臺(tái)西側(cè)為80m，東側(cè)為70m。

為防止路基邊坡出現(xiàn)滑坡和路基沉陷裂縫，保證公路行人和行車的安全，對(duì)病害路段進(jìn)行加固處理。

2　工程地質(zhì)條件

（1）路基填土：棕褐色，以粉質(zhì)粘土為主，偶見(jiàn)卵石，呈可塑狀態(tài)、稍濕。第一個(gè)鉆孔顯示呈中等壓密狀態(tài)，其它孔揭示，該層存在張開(kāi)裂縫，且土質(zhì)較軟，標(biāo)貫擊數(shù)為4～6擊。該層在勘探區(qū)內(nèi)廣泛分布，厚6.5～9.7m。含水率為15.5%～28.8%，密度1.92～2.08kg/cm3，干密度1.49～1.76kg/cm3，壓縮系數(shù)0.10～0.43。厚度6.5～9.7m左右，標(biāo)貫擊數(shù)為4～6擊。

（2）粘土：棕褐色，以粉質(zhì)粘土為主，偶見(jiàn)卵石，呈可塑狀態(tài)、稍濕。該層厚0～17.5m，在勘探區(qū)分布不均。含水率為17.3%～23.1%，密度1.95～2.06kg/cm3，干密度1.58～1.76kg/cm3，壓縮系數(shù)0.26～0.42。厚度0～17.5m左右，標(biāo)貫擊數(shù)在6.5～15.0m范圍內(nèi)為6～9擊、15.0～24.0m范圍內(nèi)為11～12擊。

（3）卵石層：雜色，呈稍密狀態(tài)，粒徑大小不均，骨架顆粒間隙中充填有中粗砂，分布較廣泛，在鉆孔過(guò)程中全孔漏水。

3　路基沉陷裂縫原因

（1）鵝莊大橋附近高填方路基，結(jié)構(gòu)不密實(shí)，孔隙率較大，產(chǎn)生沉陷變形較大。

（2）除存在上述原因外，其路基下部有強(qiáng)透水的卵石層，雨水浸濕后形成滲流通道，產(chǎn)生滲透變形，造成路基不均勻沉降。

（3）對(duì)于高填方路基，隨著裂縫沉陷的擴(kuò)大，在雨水的浸泡下會(huì)形成比較軟弱的滑動(dòng)面，發(fā)生側(cè)移。

4　加固方法和作用機(jī)理

路基填土和粘土，填筑的結(jié)構(gòu)比較松散，下部為強(qiáng)透水的卵石層，產(chǎn)生病害原因一方面是在地下水作用下，產(chǎn)生滲漏潛蝕，先將卵石層上部覆蓋層的底部剝落流失，致使接觸帶附近空隙增加，沉降量加大，因此地下水活動(dòng)不可忽視；另一方面是因?yàn)樘钔凛^高，不密實(shí)，路基壓實(shí)度不夠，空隙率較大，雨水浸濕后造成路基不均勻沉漿，產(chǎn)生縱向裂縫，而且路基邊坡高陡，并伴隨著向外滑移?；诖?，采用采用劈裂注漿型鋼管樁進(jìn)行加固治理。

（1）加固方法：

①鉆孔。鉆孔孔徑75～90mm，均采用垂直孔。設(shè)計(jì)鉆孔間距為2.5m，排距3.0m，共設(shè)計(jì)鉆孔3排，梅花型布置，設(shè)計(jì)深度10m，樁位布置如圖1所示。

圖1　微型鋼管樁樁位布置示意圖

②制安鋼管。鋼管底部5.0m加工成花管，用臺(tái)鉆鉆出每排4個(gè)/m、直徑12mm的壓漿孔，按3個(gè)/2m焊接支撐定位筋。支撐定位筋、連接筋均應(yīng)焊接牢固。

吊裝采用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)進(jìn)行，因設(shè)計(jì)樁頂在地面下0.4m處。為保證鋼管標(biāo)高準(zhǔn)確，安裝時(shí)使用鋼尺進(jìn)行測(cè)量控制，劈裂注漿微型鋼管樁安裝如圖2所示。

③劈裂注漿。灌漿采用水泥漿液，漿液水灰比為0.5～0.55，水泥為R32.5普通硅酸鹽水泥，漿液壓力采用0.5～1.0MPa，灌漿封口深度不小于1.0m。設(shè)計(jì)袖管灌漿深為924m。

灌漿終止時(shí)間，灌漿壓力穩(wěn)定30min后即可終止灌漿。

圖2　劈裂注漿微型鋼管樁安裝示意圖

（2）作用機(jī)理：

①鋼管及其周圍的水泥漿體形成一個(gè)微型樁，多根微型樁密布在滑體上，穿過(guò)滑動(dòng)面嵌入滑床基巖中成為錨固樁，從而對(duì)滑體產(chǎn)生支擋作用，增加抗滑力。

②劈裂注漿形成樹(shù)根樁，漿液凝固時(shí)具有粘聚性和吸水性，將滑體和不動(dòng)體粘聚形成一個(gè)擴(kuò)散狀的復(fù)合體，使滑帶土的性質(zhì)得到改善，提高c、φ值，增大摩擦力，從而改善了滑面處巖土體的抗滑作用。

③通過(guò)水泥漿體的充填、擠密，使巖土體密度加大，空隙減少，滲透系數(shù)減小，從而減少地表水的滲入，提高滑體的穩(wěn)定性。

圖3　注漿后形成的結(jié)構(gòu)體示意圖

5　加固效果

劈裂注漿型鋼管樁即加固樁周圍和樁間的巖土體，提高了巖土體的側(cè)向抗力，并使兩排微型樁及其之間被加固的巖體形成了一連續(xù)的抗滑整體結(jié)構(gòu)，在滑坡整治中起到抗滑樁的作用；同時(shí)，通過(guò)鋼管劈裂注漿，加固鋼管周圍的滑坡體、滑動(dòng)帶及滑床下的穩(wěn)定巖土體，使微型鋼管樁及其周圍的滑體、滑帶及滑床下的巖土體形成一個(gè)較堅(jiān)固的抗滑整體。根據(jù)近幾年的實(shí)地勘察及儀器探測(cè)，本段路基再?zèng)]有出現(xiàn)沉陷，也沒(méi)有出現(xiàn)橫向裂縫，原有的裂縫也沒(méi)有出現(xiàn)進(jìn)一步的加劇，加固效果良好，劈裂注漿微型鋼管樁注漿后形成的結(jié)構(gòu)體如圖3所示。

6　結(jié)束語(yǔ)

劈裂注漿型鋼管樁，便于施工，對(duì)環(huán)境破壞小，鋼材和水泥用量較少，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了成本，且加固治理效果良好，是治理滑坡和加固路基不均勻沉降及側(cè)滑的一種很好的措施。

［1］白云，侯學(xué)淵.軟土地基劈裂注漿加固的機(jī)理和應(yīng)用［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，1991（2）.

［2］凌均安.劈裂灌漿加固黃土地基的探討［J］.西部探礦工程，1995（4）.

［3］李征.微型鋼管樁邊坡加固技術(shù)及其應(yīng)用的研究［D］.湖南大學(xué)，2011.

［4］李白.微型鋼管樁在巖石基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用研究［D］.中國(guó)海洋大學(xué)，2012.

［5］肖春錦.微型鋼管樁用于滑坡治理及理論分析［J］.路基工程，2010（4）.

TheApplication of Fracturing Grouting Micro Steel Pipe Piles in Highway Subgrade Reinforcement

GU Shui-bing，BAI Zhao-qiang，SI Yu-qiang
（No.3 Institute of Geological&Mineral Resources Survey of Henan Geological Bureau，Luoyang Henan 471023，China）

The fracturing grouting is a widely used method of soft soil reinforcement，and the micro steel pipe piles have been widely applied in construction foundation reinforcement engineering.The fracturing grouting steel pipe pile is the combination of splitting grouting with micro piles group in soil reinforcement，so as to maximize its reinforcement mechanism and role for its combination.

splitting grouting；micro steel pipe pile；subgrade；reinforcement

P642

B

1004-5716（2016）02-0036-03

2015-02-05

2015-02-06

谷水兵（1982-），男（漢族），河南扶溝人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)災(zāi)害治理工程的施工、勘查、設(shè)計(jì)等巖土工程類工作。