工程建設(shè)中微型鋼管樁施工工藝研究

廉永杰

（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

1 工程概況

在施工終點(diǎn)的右線YK32+149-YK32+186為淺埋偏壓段，設(shè)計(jì)圍巖為Ⅴ級(jí)，襯砌類型為SVd，右線洞口段位于黃土沖溝右側(cè)半坡上，坡體連續(xù)較為平整，軸線與地形近似垂直相交；圍巖主要為風(fēng)積黃土，褐黃色，稍濕，稍密，孔隙較發(fā)育，具濕陷性。施工位置的右線明洞24.2m基底采用高壓旋噴樁處理，拱部超前支護(hù)采用20m長(zhǎng)φ108mm大管棚配合3m長(zhǎng)φ60mm小導(dǎo)管，YK32+186埋設(shè)約1m～10m。

2 方案比選

第一種進(jìn)洞方案：在明暗分界里程YK32+186處設(shè)計(jì)全環(huán)套拱，洞口段設(shè)計(jì)20m長(zhǎng)φ108mm管棚作為超前支護(hù)，開挖方式采用兩臺(tái)階預(yù)留核心土法，明洞及洞門淺埋段邊仰坡進(jìn)行分級(jí)開挖的方案，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察及測(cè)量，YK32+162～YK32+186段埋深1m～5m左右，根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)勘察資料該洞口邊仰坡土體存在土界面滑塌風(fēng)險(xiǎn)，易造成洞頂坍塌甚至冒頂，且兩臺(tái)階預(yù)留核心土開挖進(jìn)洞作業(yè)面安全隱患較大。

第二種進(jìn)洞方案：將明暗分界里程調(diào)整到Y(jié)K32+162處設(shè)計(jì)全環(huán)套拱，邊仰坡按照設(shè)計(jì)要求卸載分級(jí)刷坡，每級(jí)平臺(tái)設(shè)計(jì)φ108mm微型鋼管樁，管內(nèi)安裝鋼筋籠并注漿，YK32+162～YK32+186暗洞調(diào)整為明洞，YK32+177.8～YK32+202段采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基處理。洞身開挖采用CD法開挖減少作業(yè)面安全風(fēng)險(xiǎn)。缺點(diǎn)是邊仰坡卸載加固抗滑、明洞地基加固、CD法開挖、對(duì)山體原地貌地形造成一定破壞。通過(guò)兩種方案的綜合比較，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及安全風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估，最終選擇第二種方案進(jìn)洞。

3 總體施工方案

根據(jù)本地形及勘察資料出口端右線明暗交樁里程YK32+186調(diào)整為YK32+162，洞門形式按原設(shè)計(jì)施做，采取坡體卸載配合微型鋼管樁加固抗滑、旋噴樁地基處理、CD法開挖、φ108mm超前管棚配合φ60mm小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)進(jìn)洞施工方案。方案遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋”的原則。

4 總體施工步驟

施做右洞截水天溝→分級(jí)開挖臨時(shí)邊仰坡，施做微型鋼管樁→施做套拱及長(zhǎng)管棚→明洞高壓旋噴樁地基處理→明洞結(jié)構(gòu)施做及回填→施做暗洞結(jié)構(gòu)及后續(xù)工作。

圖1 工程施工終點(diǎn)右線縱斷面圖

4.1 微型鋼管樁施工要點(diǎn)

（1）最高一級(jí)臨時(shí)邊仰坡，開挖完成后進(jìn)行錨噴防護(hù)，然后開挖平臺(tái)并打入預(yù)加固臨時(shí)鋼管樁，樁長(zhǎng)15m，樁間距1m，施作平臺(tái)排水溝，臨時(shí)排水溝按寬0.4m，深0.4m施做，溝內(nèi)噴射C25混凝土厚度10cm加固防護(hù)。

（2）鉆孔垂直向下，孔深15.3m，鉆孔孔徑φ150mm，干鉆，嚴(yán)禁水鉆。

（3）鋼管：選用外徑108mm，壁厚6mm無(wú)縫鋼管，鋼管縱向連接采用焊接或絲扣連接，鋼管內(nèi)φ32螺紋鋼每隔100cm采用φ14螺紋鋼定位焊接在一起，孔底30cm為M30水泥砂漿墊層。

（4）鋼管樁埋設(shè)，采取從兩側(cè)向中間對(duì)稱鉆孔，鉆孔完成后清空孔內(nèi)雜物，應(yīng)測(cè)定空中地下水情況，如孔中水位超過(guò)2m，應(yīng)先抽水后方可灌注30cm深M30水泥漿，灌注材料的和易性和塌落度應(yīng)符合要求，合格后方可吊裝鋼管樁。

（5）微型鋼管樁注漿：外徑Φ108mm管內(nèi)居中穿φ30mm注漿管，水泥漿水灰比1：1，注漿壓力為0.5Mpa～1.0Mpa；采用單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：①注漿壓力逐步提高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，并穩(wěn)定10min；②注漿量不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%；③進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4。注漿結(jié)束后，將管口封堵，以防漿液倒流管外或雜物進(jìn)入。

4.2 高壓旋噴樁地基加固

在YK32+177.8～YK32+202段，高壓旋噴樁垂直打入仰拱以下黃土層2.5m～5m不等，樁間距為120cm，樁徑為60cm，梅花形布置。

4.3 CD法施工工藝及控制要點(diǎn)

4.3.1 超前支護(hù)施工工藝

本工程在YK32+162～YK32+164套拱內(nèi)拱部127°范圍內(nèi)設(shè)置一環(huán)φ108mm大管棚，管棚長(zhǎng)度20m，環(huán)向間距40cm，管棚外插角1°～3°左右，管體采用1：1水泥漿，注漿壓力：初壓0.5Mpa～ 1.0Mpa，終壓2.0Mpa。

圖2 長(zhǎng)管棚正面布置圖

4.3.2 CD法施工工藝

YK32+149～YK32+162為淺埋偏壓段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，如采用原設(shè)計(jì)兩臺(tái)階預(yù)留核心土法，施工安全隱患較大，提出該里程段采用CD法進(jìn)行開挖，既保證了施工質(zhì)量，也大大提高了施工安全。

4.3.3 施工工藝步驟

（1）開挖左側(cè)導(dǎo)坑上斷面：左側(cè)上導(dǎo)坑拱部初期支護(hù)，左側(cè)上導(dǎo)坑中隔墻臨時(shí)初期支護(hù)。

（2）開挖左側(cè)導(dǎo)坑下斷面：左側(cè)下導(dǎo)坑邊墻初期支護(hù)，左側(cè)下導(dǎo)坑中隔墻臨時(shí)初期支護(hù)，左側(cè)下導(dǎo)坑仰拱初期支護(hù)。

（3）開挖右側(cè)上導(dǎo)坑上斷面：右側(cè)上導(dǎo)坑拱部初期支護(hù)，右側(cè)上導(dǎo)坑仰拱臨時(shí)支護(hù)。

（4）開挖右側(cè)導(dǎo)坑下斷面：右側(cè)下導(dǎo)坑邊墻初期支護(hù)，仰拱初期支護(hù)。

由于地質(zhì)條件，原設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)臺(tái)階開挖方法難以確保安全。施工過(guò)程中采用了超前大管棚預(yù)支護(hù)，開挖采用的CD法施工工藝在施工過(guò)程中提高了工作效率，又確保了安全。

圖3 CD法施工工序橫斷面圖

5 結(jié)語(yǔ)

工程施工終點(diǎn)的右線淺埋偏壓段，通過(guò)各種方案的比選，將以往的黃土沖溝淺埋偏壓段暗洞改為明洞，并在此基礎(chǔ)之上加上山體卸載配合微型鋼管樁、濕陷地基高壓旋噴樁處理、超前小導(dǎo)管配合超前大管棚預(yù)支護(hù)、將以往兩臺(tái)階施工工藝改為CD法等措施以確保開挖作業(yè)面安全，在右線淺埋偏壓段成功實(shí)施，提高了工作效率，確保了在建工程的安全性和可靠度，并為同類工程提供了另外的思路，具有一定的參考借鑒價(jià)值。