新店隧道钢管桩加固围岩的应用

李科

摘 要：对采用钢管桩注浆在新店隧道工程加固处理洞口围岩进行了分析，认为在软弱围岩中可以起到充填围岩裂隙，加固围岩，提高围岩的自稳性，减少地表下沉的作用，采用钢管桩注浆进行围岩加固有显著的效果。

关键词：钢管桩；注浆；地表下沉；自稳性

1 前言

巴中至万源高速公路是连接巴蜀山区的重要交通要道，是四川省高速公路的重要组成部分，对促进沿线革命老区经济快速发展具有重要的意义。新店隧道为我标段的重点工程，左线全长4895m，右线全长4938m。地质情况复杂，属构造剥蚀中山地貌，以薄层状粉砂质泥岩为主，斜坡度约为30°，斜坡为崩坡堆积层的块、碎石，裂隙较发育，地下水及地表水丰富。本文结合工程实例，阐述钢管桩注浆处理洞口滑坡堆积体的效果。

2 地质概况

新店隧道左线ZK191+431～ZK191+490洞口位于滑坡堆积体。

堆积体地形地貌：坡度为30°，山体较陡，沟谷发育，附近有柏林河。地层岩性：块石、粉砂質泥岩，埋深较浅，上覆块石，下伏强～中风化粉砂质泥岩，受风化等影响，岩体破碎，结构面结合差，属较软岩～极软岩。地下水：主要为基岩孔隙裂隙水，呈点滴状、线状渗出为主。

3 钢管桩注浆的设计

隧道穿越滑坡堆积体，岩体破碎，地表水、地下水发育。为确保隧道施工及后期运营安全，堆积体不加固，后期山体容易下滑，不能满足施工及运营安全，为了解决滑坡堆积体对隧道施工及运营的影响，需进行钢管桩注浆加固处理。结合地质情况的要求采用钢管桩注浆，在洞顶施工板式地梁，断面宽度33m，纵向间距1m，钢管桩采用φ168×7无缝钢花管，间距1m×1m，梅花型布置。采用纯压式注浆，浆液扩散半径为1m。注浆材料为普通水泥浆，注浆压力控制在0.5MPa～1.5MPa，注浆结束后取芯，并做芯样的抗压强度，抗压强度不低于3.0MPa。

4 加固原理

在堆积体施工钢管桩，注水泥浆，浆液在注浆压力的作用下填满堆积体空隙，加固周边围岩，并将其中的气体、水分排出，使松散的岩层固结，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性；在固结体的保护下进行开挖支护施工。其加固机理主要有以下几个方面。

4.1 充填加固堆积体作用

在超前探孔的配合下，确定堆积体范围，施工板式地梁钢管桩，其主要作用是水泥浆液填满空隙，排出山体的水、气体。

4.2 加固周边围岩

堆积体周边为软弱的围岩，堆积体空隙填满后，浆液还能扩散加固周边的围岩，使其具有自稳性。

5 钢管桩注浆施工

5.1 施工准备

（1）调查了解堆积体工程地质、水文情况；（2）施工材料、设备进场，性能良好能够满足施工需求；（3）现场钻孔取样，判定围岩、地下水、地表水及堆积体范围等情况；（4）注浆材料选定及注浆参数的确定；（5）施工机械：超前探孔钻机、取芯机、注浆机、打板机、施工作业平台。

5.2 施工步骤

（1）测量放样地梁及注浆孔位置，板式地梁采用C25钢筋混凝土。

（2）钻孔。钻孔要点：①移动钻机至设计地梁预留孔位处，将钻头对准孔位，调整钻机角度后固定，开孔时做到轻加压，慢提速。②钻孔记录：主要内容有按孔号、进尺、起始时间、围岩裂隙发育情况、地下水发育情况、堆积体位置等。③接长钢管、桩身钢管：接长钢管采用直缝钢管，每端搭接长度40cm，总长度为80cm，并与桩身钢管焊接，其中央采用融透焊接，两头采用钻孔后120°点焊，焊接牢固，且满足相关质量技术要求。钢管下管时使其缓慢放置孔底就位，防止钢管连接处破坏对孔周岩土体造成过大干扰。

（3）注浆：①选定注浆材料，选择普通水泥浆；②注浆参数确定；③注浆过程监控；④取芯进行注浆评估。

5.3 施工预案

注浆过程异常情况处理：①钻孔过程中遇见塌孔时，立即停钻，进行注浆处理；②地表有漏浆时，立即调整浆液配比，缩短凝胶时间，若仍跑浆，在漏浆处钻浅孔注浆固结。③当进浆时很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；亦可采用间歇式注浆，但停留时间不能超过浆液凝胶时间。

6 试验结果分析

（1）注浆后现场取芯。

根据芯样显示结果，注浆效果良好，多处能见到水泥浆块，固结程度较高，抗压强度达到5MPa左右，根据钻孔取芯浆液充填情况判断，浆液填充效果良好。

（2）注浆孔砂浆堵孔。注浆孔在取芯完成达到要求后，采用M30水泥砂浆进行全孔封堵填塞饱满。

（3）注浆过程P-t，Q-t曲线分析

经过分析注浆的P-t，Q-t曲线图，通过曲线图可以看出，注浆施工过程中P-t曲线呈逐渐上升，Q-t曲线呈逐渐下降，在注浆结束时，注浆压力均在1.2～1.5MPa，注浆速度在5L/min以下，满足注浆设计要求。

综合分析表明，通过钢管桩注浆并根据取芯出的岩芯中浆液固结体的含量，以及芯样的强度可以判断注浆效果良好，满足设计注浆效果。

7 结论

从以上的分析结果可知，经钢管桩注浆处理后的堆积体，大幅度提高围岩自稳性及地下水影响，可以消除施工及运营中堆积体对隧道的影响，减小围岩大变形带来的安全，消除山体滑坡风险源，对于堆积体施工中控制山体滑坡及围岩大变形来说，用钢管桩注浆处理堆积体是理想的，有显著效果的，同时施工较安全，工期短，节约成本，这也对运营后地下水对结构物的影响起着良好的作用，具有明显的技术和经济效益。

参考文献：

[1] TG B01—2014.公路工程技术标准[S].

[2] JTG D70—2004.公路隧道设计规范[S].

[3] JTG F60—2009.公路隧道施工技术规范[S].