钢花管灌注桩在高速公路路基抢险中的应用

杨 洪， 柴 培 林

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

成安渝高速公路四川段是四川省高速公路网布局规划中23个出川通道之一，是直接连接成渝经济双核路程最短、线路最优、技术标准最高的高速公路。项目总长约175 km，其中资阳段长约154 km，成都段长约21 km。项目起于成都绕城高速公路与成洛大道交叉点，路线以成都绕城高速、成都～资阳工业园区、乐至县、安岳县为控制点，止于安岳县忠义乡观音桥附近的川渝界。该项目技术标准采用双向六车道，路基宽33.5 m，设置桥梁224座(其中特大桥2座/12 252 m)，桥路比为19.06%；隧道4座(8 430 m)，隧占比为3.78%，互通式立交14座。

2018年7月，四川境内多次出现历史罕见的强降雨，成安渝高速公路K15+900段(成都往重庆方向左侧)被暴雨冲刷侵蚀，路基整体横向滑移，坡面及沥青混凝土路面开裂错台，路基整体结构失稳。成安渝高速公路K15路段封闭左幅，实行右幅双向通行。为确保公路右幅的行车安全，防止裂缝向路基右幅继续延伸，在中央分隔带施做两排钢花管灌注桩，并在钢花管内埋设3Φ25钢筋，通过高压注浆固结周围回填体形成了一排刚性防护结构，实现了临时保通目标。

2 路基塌陷原因分析

(1) 由于连续的特大暴雨导致公路右幅水沟淤积严重、排水不畅，路面积水后表水下渗增加了回填体的重量，软化裂隙填充物产生静水及动水圧，回填体沿填挖交界面顺坡滑移造成路面沉降和开裂;

(2) 该段路基处于半挖半填段，左幅塌陷区域属于高填方，填挖交界处理不满足规范要求，填料不合格，压实度不足;

(3) 左幅路堤坡脚挡墙排水孔堵塞导致排水不畅，进一步加剧了墙后回填体被水浸泡，挡墙受到剪切破坏开裂。

3 钢花管灌注桩的设计

3.1 钢花管灌注桩的布设

在中央分隔带内设置了两排钢花管，在钢花管内设置了3根Φ25精轧螺纹钢筋，钢花管交错布置，横向间距为0.6 m，纵向间距为0.8 m,钢花管之间用100 mm×6 mm的角钢交错焊接，K15+863～K15+915段钢花管长度为11 m，嵌入基岩的深度不小于5 m，K15+915～K15+970.9段钢花管长度为15 m，嵌入基岩的深度不小于7 m。钢花管布置情况见图1。

图1 中央分隔带钢花管布置图

3.2 钢花管及注浆参数

钢花管采用直径108 mm的无缝钢管，壁厚5 mm，在钢花管壁上设注浆孔，孔径为10～16 mm,孔间距为15～20 cm,梅花形布置，尾部1 m范围不留注浆孔而作为止浆段。钢花管灌注桩见图2。

图2 钢花管灌注桩示意图

浆液采用纯水泥浆，水灰比为1∶0.6，注浆压力为0.5～0.8 MPa；注浆前进行压浆试验，通过试验调整注浆参数，以保证浆液将回填体良好胶结。

4 钢花管灌注桩施工

4.1 施工工艺流程

钢花管灌注桩施工工艺流程为：施工准备→测量定位→钻机就位→钻孔施工→钢花管下放安装→钢筋安装→注浆→补浆、报验→角钢连接→钢花管位移监测。钢花管灌注桩施工工艺流程见图3。

4.2 施工准备

施工前，拆除中央分隔带的波形护栏，移植分隔带内的绿化植物，清理和平整场地，反挖清除分隔带内的种植土(厚度为30 cm)，右幅超车道设置围挡，在围挡顶部设置喷淋系统用于降尘。

做好安全警戒工作。由于塌陷处理处于龙泉山1#～2#隧道之间且两隧道距离约1.4 km，封闭施工条件不能满足交通安全行驶要求。故合理地采取了以下安全措施：在施工处前方10 km处设置断道施工，逐渐合并为单向通车，摆放交通安全锥形桶并在公路醒目位置设置安全警示牌“前方施工车辆减速慢行”和“安全相关限速标志标牌”。在高速公路成都至重庆方向每隔500 m处派遣1名经培训合格的专职安全员主要负责处理高速公路中行驶车辆的交通秩序，检查安全隐患并及时要求整改。

在施工放样前，测量人员和现场技术人员应熟悉设计图纸，了解设计意图；测量人员根据设计图纸和相关数据及使用的控制点成果计算放样数据，绘制放样部位相关点位草图，所有数据均应由测量人员相互校核，确保无误后方能使用。

图3 钢花管灌注桩施工工艺流程图

4.3 测量定位

在放样过程中，经校核无误的设计图和测量数据用GPS动态测量法将钢花管孔位点进行放样，并在地面做好明显的标记，全部点位放样完成后，由测量负责人对现场施工人员进行测量技术交底工作。

4.4 钻 孔

采用液压潜孔钻机钻孔。由于回填体已经饱和，成孔时容易塌孔，遂采用钢花管跟管钻进。跟管为直径108 mm的无缝钢花管，每节跟管长度为1.5 m，跟管采用丝扣连接跟进至设计深度。钻孔直径为140 mm,钻孔深度超过钢花管的设计深度0.5 m,钻孔灌浆分两序施工。

4.5 锚筋的制作及安装

锚筋采用3根Φ25钢筋点焊成整体，锚筋体每2 m设置一道对中环，对中环采用直径89 mm的钢管，管节长5 cm，与锚筋体焊接成整体。DN20 PVC注浆管用扎丝与锚筋绑扎牢固，注浆管的出口初始位置距孔底端30 cm，锚筋体在制作厂统一加工制作，验收合格后运输至现场。

待孔深、孔径和嵌入基岩的深度满足设计要求后使用25 t吊车安装锚筋，锚筋安装时由人工配合控制下放速度，确保锚筋居中。

4.6 注 浆

水泥浆水灰比为1∶0.6，采用P42.5普通硅酸盐水泥,由高速搅拌机拌制。在钢花管孔口设置止浆塞，灌浆设计压力为0.5～0.8 MPa，终注压力一般为0.3～0.5 MPa，孔内循环全孔一次注浆。在终注压力下连续灌浆10 min，待注入率不大于5 L/min时可终止灌浆；或相邻孔、附近地表开始冒浆时亦可终止灌浆。

当个别孔的注浆压力达不到设计压力时，采用间歇二次或多次注浆方式。第一次注浆采用孔底自下而上压力注浆，孔口流出浆液10～15 s后停止注浆，待第一次注浆体终凝后开始第二次注浆，注浆压力达到设计要求、注入率满足规范要求时终止灌浆。

4.7 角钢加固

孔口处的钢花管采用100 mm×6 mm角钢纵横向焊接成整体以提高钢花管的整体刚度。对于露出路面高程以上的部分钢花管由人工切割，施工完成后重新恢复中央分隔带。

4.8 变形观测

沿高速公路纵向方向每隔5 m设置沉降观测点，将其布置在钢花管顶部位置，每天观测2～3次，每次观测完成后及时对钢花管的位移和沉降进行数据整理分析，当变形量和变形速率出现异常变化、钢花管周边土体出现开裂及其它现象时，应及时汇报并采取相应的应急措施。

5 质量控制

5.1 事前控制

制定完整的质量保证计划和施工方案，编制详细的技术交底文件，进行相关的质量培训；钢花管及钢筋进场时必须有出厂材质合格证书，且产品批号、型号、规格、生产厂家等标识清楚，钢管和钢筋堆放场应防潮、防雨、防锈蚀，原材到场经见证取样试验合格后方可使用。

5.2 事中控制

所有操作人员、现场管理人员需持证上岗，严格执行“三检制”。钢管外壁的注浆孔采用机械钻孔，钢管接长时采用丝扣连接，丝牙长度需满足规范要求；钻孔孔位按照设计图纸放样，钻孔过程中对钻孔角度勤复核，钻孔完成后对钻孔垂直度、孔深、孔径进行验收；纯水泥砂浆严格按照设计水灰比制浆，灌浆压力必需达到设计要求，注浆应饱满，每延米水泥消耗量约80～100 kg。

5.3 事后控制

注浆效果采取在钢花管旁40 cm内钻孔取芯进行检测，芯样能快速、直观地反映地质情况及注浆情况：通过注浆能将周围的土体固结形成柱状结构，与钢花管组成一道墙体用以抵抗内部渗水压力及滑移力。

6 结 语

由于水毁工程的特殊性：抢险工期紧、施工任务重、施工场地受限，在其左幅路基处置前利用钢花管灌注桩施工技术能够快速处置右幅水毁路基，通过注浆使钢花管周围土体固结形成整体，能有效抑制右侧路基的沉降滑移，临时保护内侧公路行车的安全性，为工程后期左幅水毁处置创造良好的施工条件，进而保证工程质量、安全、进度，为今后高速公路类似情况的处理积累丰富的施工经验。