劈裂注浆微型钢管桩在公路路基加固中的应用

谷水兵，白兆强，司育强

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院，河南洛阳471023）

劈裂注浆微型钢管桩在公路路基加固中的应用

谷水兵*，白兆强，司育强

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院，河南洛阳471023）

劈裂注浆是目前应用较广的一种软弱土层加固方法，微型钢管桩也已在建筑基础加固工程中得到了广泛的应用，劈裂注浆型钢管桩是把劈裂注浆加固土体与微型桩群结合在一起，最大限度地发挥其结合起来的加固机理和作用。

劈裂注浆；微型钢管桩；路基；加固

劈裂注浆是目前应用较广的一种软弱土层加固方法，它既可应用于渗透性较好的砂层，又可应用于渗透性差的粘性土层。劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质，在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。钢管桩在支挡结构中具有施工快捷方便、扰动小、见效快、适用范围广等特点，其加固作用主要体现在通过自身刚度抵抗下滑力。劈裂注浆型钢管桩是一种不仅通过自身刚度抵抗下滑力，还通过注浆作用改善桩周土体的力学性能，变滑体为抗体在桩土共同作用下共同发挥抗滑支挡的作用。

1　工程概况

国道309线鹅庄大桥位于济南309国道收费站东约1km处，桥台两侧属高边坡路基，坡高达10余米，桥台两侧北半幅出现了严重的下沉和路面开裂现象，裂缝宽约2～3cm，最大沉陷差25cm。由于沉陷量较大致使桥台开裂，搭板和大桥北侧第三块大梁处面板位移，桥面沥青混凝土产生裂缝。路面沉裂范围为：路面宽10～12m，桥台西侧为80m，东侧为70m。

为防止路基边坡出现滑坡和路基沉陷裂缝，保证公路行人和行车的安全，对病害路段进行加固处理。

2　工程地质条件

（1）路基填土：棕褐色，以粉质粘土为主，偶见卵石，呈可塑状态、稍湿。第一个钻孔显示呈中等压密状态，其它孔揭示，该层存在张开裂缝，且土质较软，标贯击数为4～6击。该层在勘探区内广泛分布，厚6.5～9.7m。含水率为15.5%～28.8%，密度1.92～2.08kg/cm3，干密度1.49～1.76kg/cm3，压缩系数0.10～0.43。厚度6.5～9.7m左右，标贯击数为4～6击。

（2）粘土：棕褐色，以粉质粘土为主，偶见卵石，呈可塑状态、稍湿。该层厚0～17.5m，在勘探区分布不均。含水率为17.3%～23.1%，密度1.95～2.06kg/cm3，干密度1.58～1.76kg/cm3，压缩系数0.26～0.42。厚度0～17.5m左右，标贯击数在6.5～15.0m范围内为6～9击、15.0～24.0m范围内为11～12击。

（3）卵石层：杂色，呈稍密状态，粒径大小不均，骨架颗粒间隙中充填有中粗砂，分布较广泛，在钻孔过程中全孔漏水。

3　路基沉陷裂缝原因

（1）鹅庄大桥附近高填方路基，结构不密实，孔隙率较大，产生沉陷变形较大。

（2）除存在上述原因外，其路基下部有强透水的卵石层，雨水浸湿后形成渗流通道，产生渗透变形，造成路基不均匀沉降。

（3）对于高填方路基，随着裂缝沉陷的扩大，在雨水的浸泡下会形成比较软弱的滑动面，发生侧移。

4　加固方法和作用机理

路基填土和粘土，填筑的结构比较松散，下部为强透水的卵石层，产生病害原因一方面是在地下水作用下，产生渗漏潜蚀，先将卵石层上部覆盖层的底部剥落流失，致使接触带附近空隙增加，沉降量加大，因此地下水活动不可忽视；另一方面是因为填土较高，不密实，路基压实度不够，空隙率较大，雨水浸湿后造成路基不均匀沉浆，产生纵向裂缝，而且路基边坡高陡，并伴随着向外滑移。基于此，采用采用劈裂注浆型钢管桩进行加固治理。

（1）加固方法：

①钻孔。钻孔孔径75～90mm，均采用垂直孔。设计钻孔间距为2.5m，排距3.0m，共设计钻孔3排，梅花型布置，设计深度10m，桩位布置如图1所示。

图1　微型钢管桩桩位布置示意图

②制安钢管。钢管底部5.0m加工成花管，用台钻钻出每排4个/m、直径12mm的压浆孔，按3个/2m焊接支撑定位筋。支撑定位筋、连接筋均应焊接牢固。

吊装采用钻机卷扬进行，因设计桩顶在地面下0.4m处。为保证钢管标高准确，安装时使用钢尺进行测量控制，劈裂注浆微型钢管桩安装如图2所示。

③劈裂注浆。灌浆采用水泥浆液，浆液水灰比为0.5～0.55，水泥为R32.5普通硅酸盐水泥，浆液压力采用0.5～1.0MPa，灌浆封口深度不小于1.0m。设计袖管灌浆深为924m。

灌浆终止时间，灌浆压力稳定30min后即可终止灌浆。

图2　劈裂注浆微型钢管桩安装示意图

（2）作用机理：

①钢管及其周围的水泥浆体形成一个微型桩，多根微型桩密布在滑体上，穿过滑动面嵌入滑床基岩中成为锚固桩，从而对滑体产生支挡作用，增加抗滑力。

②劈裂注浆形成树根桩，浆液凝固时具有粘聚性和吸水性，将滑体和不动体粘聚形成一个扩散状的复合体，使滑带土的性质得到改善，提高c、φ值，增大摩擦力，从而改善了滑面处岩土体的抗滑作用。

③通过水泥浆体的充填、挤密，使岩土体密度加大，空隙减少，渗透系数减小，从而减少地表水的渗入，提高滑体的稳定性。

图3　注浆后形成的结构体示意图

5　加固效果

劈裂注浆型钢管桩即加固桩周围和桩间的岩土体，提高了岩土体的侧向抗力，并使两排微型桩及其之间被加固的岩体形成了一连续的抗滑整体结构，在滑坡整治中起到抗滑桩的作用；同时，通过钢管劈裂注浆，加固钢管周围的滑坡体、滑动带及滑床下的稳定岩土体，使微型钢管桩及其周围的滑体、滑带及滑床下的岩土体形成一个较坚固的抗滑整体。根据近几年的实地勘察及仪器探测，本段路基再没有出现沉陷，也没有出现横向裂缝，原有的裂缝也没有出现进一步的加剧，加固效果良好，劈裂注浆微型钢管桩注浆后形成的结构体如图3所示。

6　结束语

劈裂注浆型钢管桩，便于施工，对环境破坏小，钢材和水泥用量较少，既保护了环境，又节约了成本，且加固治理效果良好，是治理滑坡和加固路基不均匀沉降及侧滑的一种很好的措施。

［1］白云，侯学渊.软土地基劈裂注浆加固的机理和应用［J］.岩土工程学报，1991（2）.

［2］凌均安.劈裂灌浆加固黄土地基的探讨［J］.西部探矿工程，1995（4）.

［3］李征.微型钢管桩边坡加固技术及其应用的研究［D］.湖南大学，2011.

［4］李白.微型钢管桩在岩石基坑支护工程中的应用研究［D］.中国海洋大学，2012.

［5］肖春锦.微型钢管桩用于滑坡治理及理论分析［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（汉族），河南扶沟人，工程师，现从事地质灾害治理工程的施工、勘查、设计等岩土工程类工作。