淺談鋼管樁注漿加固法在既有公路路堤開挖中的應用

黃銘疆

（四川公路橋梁建設集團有限公司機械化施工分公司， 成都 610000）

淺談鋼管樁注漿加固法在既有公路路堤開挖中的應用

黃銘疆

（四川公路橋梁建設集團有限公司機械化施工分公司， 成都 610000）

既要保證新建跨線橋梁施工順利進行，又要保證既有線的正常運行，置于路堤邊坡上的承臺基坑開挖時，如何正確對既有公路路堤進行加固，是施工過程中保證通車安全、工程質量、工期計劃的重要環節。本文結合工程實例,介紹鋼管樁注漿加固法的工藝原理 ,施工流程以及技術措施。

鋼管樁注漿加固法；工藝原理；施工流程；技術措施

1 前言

我國經濟的不斷發展，帶來的是交通工程的更多建設和更大要求，為減少交通壓力適應交通量增長、緩堵保暢需求，高速公路擴容改造工程日益增多，上跨既有線路的橋梁大量興建。當橋墩設置于路堤邊坡上時，承臺基坑開挖形成臨空面，如不采取加固措施，勢必造成邊坡失穩引起垮塌，存在重大安全風險。目前在在通行線路加固的形式多種多樣，其絕大部分施工方案的主旨都既要保證新建跨線橋梁施工順利進行，又要保證既有線的正常運行。如何正確有效的對原有線進行開挖加固，是施工過程中保證通車安全、工程質量、工期計劃的重要環節。本文主要介紹鋼管樁注漿加固法在既有線路路堤邊坡開挖時的應用。

2 背景介紹

成彭高速公路擴容改造工程A標段位于成都市新都區大豐鎮，改造后將形成成彭高速公路、S105省道與繞城高速公路銜接轉換全新的大豐樞紐互通。

其中設計為上部鋼箱梁結構的C匝道第四聯（25m+3*38.5m+2*33m）與E匝道 1號橋第二聯（28m+44m+28m）將上跨繞城高速。C2-6#、C2-7#與 E1-13#、E1-14#墩緊鄰既有高速公路路肩處，置于4-7米路堤邊坡上（砂礫石填筑），承臺開挖深度大于 3米。原高速路車流量大，不能封閉施工，承臺基坑開挖嚴禁侵線放坡施工，固只能先對路堤進行加固，使邊坡絕對穩定后采取直面開挖方式，確保車輛通行安全。通過實用性、可靠性的綜合考慮，最終確定用鋼管樁注漿加固法進行加固。

圖1 鋼管樁立面示意圖

3 工藝原理

注漿導管伸入孔底，通過壓漿機不斷給壓，使土層顆粒間空隙充滿漿液，當孔底土層漿液達到飽和后，漿液液面上升并通過鋼管管壁留孔擠出，在鋼管外圍土層不斷滲透使之固結。注漿完成后再澆筑樁帽鎖住鋼管管頂，并在承臺基坑開挖形成的直立坡面進行噴錨支護。最終形成鋼管抗滑群樁以達到加固目的。主要配套設備見表1。

表1 主要施工配套設備

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4 工藝流程

4.1 鉆孔

鋼管樁和后序樁基承臺施工均不占用既有公路，先進行路堤幫寬填筑形成平臺。鋼管樁為φ159*6mm無縫鋼管，設于路肩范圍，寬度 0.75m，長度 3m+承臺寬度+3m，孔位以繞城高速縱向方向兩排錯位布置，橫向間距 0.35米，豎向間距0.5米，鉆入深度為12-13米（超出路堤邊坡高度約8米），用全站儀結合鋼尺精確定位。鋼管樁鉆孔為孔徑φ219mm的垂直孔，因地層多為砂礫石填筑料，縮孔明顯，鉆孔過程采用φ219mm鋼導管跟鉆勻速鉆進，嚴格控制鉆孔速度，以防止鉆孔彎曲和變形，造成鋼管下孔困難。鉆進過程中用壓縮空氣排渣，禁止用水，鉆進達到設計深度后，不要立即停鉆，在停止進尺的情況下，持續穩鉆1-2分鐘后即作清孔處理，以保證孔深，孔徑和孔內干凈。如圖2所示：

圖2 鋼管樁平面示意圖

4.2 鋼管制備及下孔

（1）鋼管采用φ159×6mm無縫鋼管，其長度與實際鉆孔孔深相對應。鋼管應盡量減少連接，若連接需將上下鋼管端部整圈打磨成3*3mm刨口后對齊滿焊。開挖范圍內嚴禁鋼管焊接。如圖3所示。

圖3 φ159×6mm鋼管連接處處理示意圖

（2）鋼管下孔前，用臺鉆機在管壁上開孔，以便灌漿時能進入管壁與孔壁的間歇并滲入路堤土層，開孔直徑為φ12mm，沿鋼管豎向方向每隔15cm開4個，均勻分布在鋼管周長上，相鄰兩圈出漿孔錯開45°，呈梅花形布設。

（3）鋼管采用吊車起吊人工輔助下孔，下孔時必須保證鋼管豎直對中自由落入孔內，禁止強行壓入，下孔后通過100t拔管機取出φ219mm鋼導管。

4.3 水泥漿灌注

鋼管樁鉆孔宜間隔兩個孔施工，同時施工的兩個孔的距離不小于2m，每鉆完一孔應及時進行注漿。注漿材料采用M30純水泥砂，水灰比為1:1～1:1.5；注漿壓力0.2-0.4MPa，當地下水較豐富時注漿采用水泥—水玻璃漿，其參數為：水泥漿/水玻璃=1:0.6～1:0.8（體積比），水玻璃模數m=2.6，濃度35～40Be，，注漿壓力0.3～0.5MPa。待鋼管下孔就位后，采用孔底注漿法，將注漿管插至距底5-10cm，使漿液自孔壓入，超過注漿壓力上限開始慢拔注漿管，直至灌滿為止，若有收縮，應及時補注，待收縮穩定后停止壓漿。

4.4 樁帽澆注

為避免擾動土體，樁帽采用人工掏槽，靠行車道一側嚴禁超挖。樁帽開挖需快速進行，為便于施工，不設模板，綁扎鋼筋后立即澆筑混凝土。樁帽采用強度≥C30混凝土，縱向鋼筋采用Φ12螺紋鋼，橫向箍筋采用Φ16螺紋鋼，澆筑時，應先將樁帽位置清理平整。樁帽必須一次澆成型。混凝土中應加早強劑，以爭取工期，混凝土澆筑后應做好養護，宜用塑料薄膜遮蓋，以防止水分散失。如圖 4所示：

圖4 樁帽鋼筋布置示意圖

4.5 基坑掛網噴錨支護

4.5.1 錨桿注漿

（1）樁帽混凝土達到設計要求后進行承臺基坑直立坡面開挖并錨桿注漿。開挖時觀察鋼管樁周圍土體固結情況，采用分層開挖逐層噴錨支護，每次開挖深度不超過1m。

（2）錨桿長為4m，采用Φ48*3mm無縫鋼管，加工成帶孔花管，管身沿豎向方向每隔1.2m設置Φ14對稱倒刺。錨桿鉆入傾角為10°，呈@90*100cm梅花形布置，貼緊樁帽下沿分3層打入。鉆進時嚴格控制速度，防止錨桿彎曲和變形。

（3）錨桿鉆入后采用高壓風進行管內清理，并注入水泥漿，漿液采用水灰比為0.5:1，注漿壓力0.5-1.0MPa，漿液應該拌和均勻，一次拌和的漿液應在初凝前用完，漿體材料強度等級不低于M30。

4.5.2 掛網噴小石子混凝土

（1）采用φ8@200×200光圓鋼筋網，在現場進行編制，節點處綁扎，坡面按錨桿位置設90*100cm間距Φ14加強鋼筋，鋼筋網與坡面間距為4cm，并隨坡平順彎曲，必要時用墊塊支撐。

（2）坡面采用C20小石混凝土噴護，噴層厚度為8cm，噴射混凝土的嚴格按照設計配合比進行拌制。噴混凝土前應先噴水濕潤坡面，以確保混凝土與坡面的粘結。

（3）泄水孔采用φ50mmPVC管，按1.5m*1.5m間距梅花形布置，斜向上深入坡面20cm，傾斜5°。泄水管進水口用滲水土工布包裹，噴混凝土先將泄水孔出口PVC管的管口進行封閉，以免泄水孔被混凝土堵塞。如圖5所示。

圖5 掛網噴錨示意圖

5 技術措施

5.1 保證施工連續性措施

鋼管樁鉆孔過程會擾動既有路堤邊坡，要求整個工藝流程自成孔、清孔、下鋼管、下導管到水泥漿灌注為連續作業，現場施工勞力的安排為兩個作業班連續作業，現場備足施工材料和器具、設備配件，以保證施工的不間斷性。

5.2 成孔質量控制措施

（1）鉆機安裝必須做到對中、水平、穩固，鉆軸、鉆頭與孔位中心必須保持“三點一線”鉆進時經常檢查鉆機安裝水平變化情況。

（2）鉆進過程中φ219mm鋼導管需保持全程跟進，離鉆頭間距不大于15cm，鋼導管采用螺紋連接以便拆裝和保證成孔豎直。

（3）在進尺較快孔段要作好壓鉆控制，防止孔斜發生。

（4）因清孔采用空壓機高壓送風清渣，鉆進過程實時檢查空壓機工作性能，避免停風造成土屑過多清孔困難，在終孔后保持吹孔不小于3min，將孔內土屑徹底清除。

5.3 鉆孔和吊放控制措施

鋼管的直徑、鉆孔直徑、鉆孔孔距、焊接長度、焊接質量均應符合設計要求。鋼管的吊裝長度必須根據實際的孔深進行計算，并保證孔口固定和焊接牢固，為防止孔邊渣土落入孔內，管頂外露地面30cm。

鋼管必須保持豎直，焊接時用水平尺校正固定，在吊放時，下孔受阻時嚴禁強行下管，必須查明原因修正后再下入，必要時可回填后再次成孔。

5.4 鋼管樁注漿技術措施

（1）下管前要仔細檢查注漿管的密封性，注漿管接頭要緊固密封。灌注時下入孔內的注漿管長度要確保距孔底在5-10CM之間。

（2）根據設計配合比其漿液強度和噴射混凝土強度必須具有實驗室配合比報告。

（3）壓漿機必須有產品合格證書，壓力表必須經評定校核并出示評定合格標簽，注漿時應勻速入管，注漿壓力嚴格作好控制。

（4）當壓漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿或周圍樁孔串漿,可以改為間歇壓漿、換孔壓漿或者適當減小漿液水灰比。

5.5 噴錨支護技術措施

（1）錨桿注漿時，當見到漿液從孔口外溢時，即可將注漿管逐步外拔，但應保持漿液外溢孔口直至拔出。注漿應連續進行，不得中斷，同時做好詳細完整的施工記錄。

（2）在噴射混凝土施工之前，清除坡面易掉落砂卵石，檢查斷面，潤濕坡面，采用PZ-6F混凝土噴射機進行噴射，噴射距離控制在0.8m-1.2m，噴射角度a=90度為最佳。噴射砼整面進行，不分段，根據施工規范要求噴射順序自上而下。噴射厚度（厚80mm），分2層噴射施工，每層噴射厚度控制在30-50mm之間，分層噴射應在前一層砼終凝1h后再進行噴射，第二次噴射前應先用清水清洗噴層面。向鋼筋網噴射時，噴頭應稍微傾斜，網后混凝土的流動性應大一些，使其噴射的砼密實性好。

5.6 承臺基坑開挖技術措施

承臺基坑開挖采用人工配合挖機開挖，挖掘機斗齒需緊貼樁帽邊緣進行豎向掏挖，人工及時清理開挖面碎土，保證整面平整。開挖時觀察鋼管樁周圍固結效果，如出現松散易塌情況，及時回填，在松散處斜向打入Φ48*3mm錨桿，注漿待固結后再作開挖，整個開挖過程逐層進行，每層深度控制在1m內。

5.7 壓漿試驗

鋼管樁注漿和錨桿注漿必須先進行壓力注漿的現場試驗，由承包方根據現場實際情況擬定試驗和加固效果檢測方案，并報業主和監理工程師審批同意，根據試驗結果確定合理的壓力注漿參數和質量檢測驗收標準。注漿材料強度作為主要檢測控制指標。

6 結語

經過施工前人員設備、原材料的充分準備以及對施工中各環節的嚴格控制，鋼管樁注漿加固法在既有公路路堤邊坡直立坡面開挖中的正確實施，充分體現了其實用、可靠且施工環節簡易安全的特性，值得在新建和擴容改造工程的廣泛應用。

本文以成彭高速擴容改造工程上跨成都市繞城高速匝道橋為背景，著重介紹了鋼管樁注漿法加固的施工工藝和技術措施，希望能對以后類似工程施工提供參考。

[1]成彭高速擴容改造工程A標段設計圖紙

[2]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》SL62-2014

[3]《公路橋涵施工技術規范》JTG/T F50-2011

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1007-6344（2017）10-0033-02