新店隧道鋼管樁加固圍巖的應用

李科

摘 要：對采用鋼管樁注漿在新店隧道工程加固處理洞口圍巖進行了分析，認為在軟弱圍巖中可以起到充填圍巖裂隙，加固圍巖，提高圍巖的自穩性，減少地表下沉的作用，采用鋼管樁注漿進行圍巖加固有顯著的效果。

關鍵詞：鋼管樁；注漿；地表下沉；自穩性

1 前言

巴中至萬源高速公路是連接巴蜀山區的重要交通要道，是四川省高速公路的重要組成部分，對促進沿線革命老區經濟快速發展具有重要的意義。新店隧道為我標段的重點工程，左線全長4895m，右線全長4938m。地質情況復雜，屬構造剝蝕中山地貌，以薄層狀粉砂質泥巖為主，斜坡度約為30°，斜坡為崩坡堆積層的塊、碎石，裂隙較發育，地下水及地表水豐富。本文結合工程實例，闡述鋼管樁注漿處理洞口滑坡堆積體的效果。

2 地質概況

新店隧道左線ZK191+431～ZK191+490洞口位于滑坡堆積體。

堆積體地形地貌：坡度為30°，山體較陡，溝谷發育，附近有柏林河。地層巖性：塊石、粉砂質泥巖，埋深較淺，上覆塊石，下伏強～中風化粉砂質泥巖，受風化等影響，巖體破碎，結構面結合差，屬較軟巖～極軟巖。地下水：主要為基巖孔隙裂隙水，呈點滴狀、線狀滲出為主。

3 鋼管樁注漿的設計

隧道穿越滑坡堆積體，巖體破碎，地表水、地下水發育。為確保隧道施工及后期運營安全，堆積體不加固，后期山體容易下滑，不能滿足施工及運營安全，為了解決滑坡堆積體對隧道施工及運營的影響，需進行鋼管樁注漿加固處理。結合地質情況的要求采用鋼管樁注漿，在洞頂施工板式地梁，斷面寬度33m，縱向間距1m，鋼管樁采用φ168×7無縫鋼花管，間距1m×1m，梅花型布置。采用純壓式注漿，漿液擴散半徑為1m。注漿材料為普通水泥漿，注漿壓力控制在0.5MPa～1.5MPa，注漿結束后取芯，并做芯樣的抗壓強度，抗壓強度不低于3.0MPa。

4 加固原理

在堆積體施工鋼管樁，注水泥漿，漿液在注漿壓力的作用下填滿堆積體空隙，加固周邊圍巖，并將其中的氣體、水分排出，使松散的巖層固結，形成具有一定強度和抗滲阻水能力的固結體，從而提高圍巖的整體性、抗滲性和穩定性；在固結體的保護下進行開挖支護施工。其加固機理主要有以下幾個方面。

4.1 充填加固堆積體作用

在超前探孔的配合下，確定堆積體范圍，施工板式地梁鋼管樁，其主要作用是水泥漿液填滿空隙，排出山體的水、氣體。

4.2 加固周邊圍巖

堆積體周邊為軟弱的圍巖，堆積體空隙填滿后，漿液還能擴散加固周邊的圍巖，使其具有自穩性。

5 鋼管樁注漿施工

5.1 施工準備

（1）調查了解堆積體工程地質、水文情況；（2）施工材料、設備進場，性能良好能夠滿足施工需求；（3）現場鉆孔取樣，判定圍巖、地下水、地表水及堆積體范圍等情況；（4）注漿材料選定及注漿參數的確定；（5）施工機械：超前探孔鉆機、取芯機、注漿機、打板機、施工作業平臺。

5.2 施工步驟

（1）測量放樣地梁及注漿孔位置，板式地梁采用C25鋼筋混凝土。

（2）鉆孔。鉆孔要點：①移動鉆機至設計地梁預留孔位處，將鉆頭對準孔位，調整鉆機角度后固定，開孔時做到輕加壓，慢提速。②鉆孔記錄：主要內容有按孔號、進尺、起始時間、圍巖裂隙發育情況、地下水發育情況、堆積體位置等。③接長鋼管、樁身鋼管：接長鋼管采用直縫鋼管，每端搭接長度40cm，總長度為80cm，并與樁身鋼管焊接，其中央采用融透焊接，兩頭采用鉆孔后120°點焊，焊接牢固，且滿足相關質量技術要求。鋼管下管時使其緩慢放置孔底就位，防止鋼管連接處破壞對孔周巖土體造成過大干擾。

（3）注漿：①選定注漿材料，選擇普通水泥漿；②注漿參數確定；③注漿過程監控；④取芯進行注漿評估。

5.3 施工預案

注漿過程異常情況處理：①鉆孔過程中遇見塌孔時，立即停鉆，進行注漿處理；②地表有漏漿時，立即調整漿液配比，縮短凝膠時間，若仍跑漿，在漏漿處鉆淺孔注漿固結。③當進漿時很大，壓力長時間不升高，則調整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，進行小泵量、低壓力注漿，以使漿液在裂隙中有相對停留時間，以便凝膠；亦可采用間歇式注漿，但停留時間不能超過漿液凝膠時間。

6 試驗結果分析

（1）注漿后現場取芯。

根據芯樣顯示結果，注漿效果良好，多處能見到水泥漿塊，固結程度較高，抗壓強度達到5MPa左右，根據鉆孔取芯漿液充填情況判斷，漿液填充效果良好。

（2）注漿孔砂漿堵孔。注漿孔在取芯完成達到要求后，采用M30水泥砂漿進行全孔封堵填塞飽滿。

（3）注漿過程P-t，Q-t曲線分析

經過分析注漿的P-t，Q-t曲線圖，通過曲線圖可以看出，注漿施工過程中P-t曲線呈逐漸上升，Q-t曲線呈逐漸下降，在注漿結束時，注漿壓力均在1.2～1.5MPa，注漿速度在5L/min以下，滿足注漿設計要求。

綜合分析表明，通過鋼管樁注漿并根據取芯出的巖芯中漿液固結體的含量，以及芯樣的強度可以判斷注漿效果良好，滿足設計注漿效果。

7 結論

從以上的分析結果可知，經鋼管樁注漿處理后的堆積體，大幅度提高圍巖自穩性及地下水影響，可以消除施工及運營中堆積體對隧道的影響，減小圍巖大變形帶來的安全，消除山體滑坡風險源，對于堆積體施工中控制山體滑坡及圍巖大變形來說，用鋼管樁注漿處理堆積體是理想的，有顯著效果的，同時施工較安全，工期短，節約成本，這也對運營后地下水對結構物的影響起著良好的作用，具有明顯的技術和經濟效益。

參考文獻：

[1] TG B01—2014.公路工程技術標準[S].

[2] JTG D70—2004.公路隧道設計規范[S].

[3] JTG F60—2009.公路隧道施工技術規范[S].