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微型钢管桩于隧道边坡加固应用

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摘要:莲花山隧道出口边、仰坡加固施工时采用了钢管桩,利用钢管桩有效的加固了土体的整体性,分散边仰坡土体失稳产生的集中应力,有效控制土体的位移及变形,增强边仰坡整体的稳定性。本文主要对在莲花山出口边、隧道建设过程中在仰坡加固施工过程中对于钢管桩施工技术的应用进行分析,这也会在一定程度上为今后隧道边仰坡加固施工建设提供借鉴以及经验。

关键词:边仰坡加固;钢管桩;注浆

1引言

隧道施工过程中经常会由于隧道的开挖从而出现非常多不同类型的地质灾害,比如说是边仰坡出现滑坡的几率非常高。而在隧道使用过程中隧道洞口安全将会直接对施工的安全性以及是否能进洞施工产生直接影响,需要多加重视隧道洞口的边仰坡安全。本文主要将柳州市莲花山隧道建设为例,对工程隧道的出口明洞施工过程中,边仰坡加固过程中微型钢管桩所起到的作用进行着重分析。莲花山隧道边仰坡在施工过程中由于受到当地土质性质的影响,在加上施工的季节恰好和当地的雨季重合,降水量非常大,使得洞口边仰坡出现裂缝,并且局部还出现滑动现象。为了对边仰坡进行加固达到施工要求从而能够进洞施工。在对以上情况进行分析之后决定采用微型钢管桩注浆的方法进行边仰坡加固处理,在对滑坡中的一部分滑动体通过微型桩与注浆体相结合的方式进行加固,最终加固成抗滑体保证其稳定性。此种加固方法的主要工艺原理体就是:通过在施工过程中在滑体上使用多根微型桩密布排列的方式,之后穿过滑动面直接嵌入滑床基岩最终形成锚固桩,这就会在一定程度上对滑体形成支挡,同时还能够多加对钢管桩进行利用对滑移体进行注浆加固,达到对滑移体土质进行改善的目的,通过微型钢管桩、滑带、周边的护体、滑床下的岩土几者相结合从而形成非常坚固的抗滑整体,使得边仰坡整体稳定性得到进一步提升。2工程概况莲花山隧道为柳州市莲花大道控制性工程,设计为小净距分离式隧道,左、右线隧道长度均为1875m,属长隧道。其隧道出口段洞顶板埋深8-30m,覆盖层为坡残积黏性土,硬塑状,自稳能力差,洞口段前期存在洗矿作业,经现场开挖揭露,洞口段围岩以新近矿渣堆积体为主。洞顶边仰坡设计坡比为1:1.25;坡面设置4.5m长Φ42注浆小导管,挂设Φ8@30cm钢筋网,喷射10cm厚C20混凝土。边仰坡施工完成后,于2016年11月24日出现第一道横向裂缝,11月29日出现纵向裂缝,截止至12月2日沉降累计最大值为24mm。为了进一步对现场边仰坡裂缝情况进行掌握,隧道地质结构相关专业人员需要进一步对现场进行勘察,在对其情况进行了解的基础之上判断其为山体浅层蠕动。其形成原因主要是由于施工开挖形成临空面,之后在降雨和地面坡层双重作用的影响作用下,坡体出现滑移现象。

3处理方案

3.1洞顶卸载(1)对截水沟前侧洞顶仰坡滑体进行卸载,卸载高度以现截水沟平台至第一道横向贯穿裂缝为准,卸载后原洞顶仰坡变为三级坡,各级边坡坡比为1:1.25,每级坡之间设置平台,宽度不小于5.0m。(2)洞身右侧边坡进行卸载,卸载高度于仰坡一致,边坡坡比为1:1.25。(3)每级平台设置截水沟,确保排水通畅,防水严实。

3.2坡面防护卸载后对新坡面进行防护,坡面打设4.5m长Φ42注浆小导管,管壁钻注浆孔,孔径为8mm,孔间距10cm,间排距1.5m,呈梅花形布置,注浆采用0.6:1水泥浆。坡面挂设Φ8@30cm钢筋网,同时喷10cm厚C20喷射混凝土。

3.3钢管桩加固(1)各级仰坡之间的平台施做4排Φ168钢管桩,钢管桩底位于设计仰拱以下3m。平面呈梅花形布置,排距1.3m,横向间距2.0m,横向宽度为平台横向宽度,桩顶设置30cm高冠梁,浆液采用水泥浆,水灰比为0.6:1。(2)Φ168钢管桩之间设置Φ70注浆钢花管,长度为8.0m,浆液采用双液浆,水泥-水玻璃浆液其参数为:水泥浆:水玻璃=1.0,水玻璃模数m=2.6,浓度为35-40Be,注浆压力为1-2Mpa。3.4钢管桩施工工艺及要点(1)施工工艺。在对边仰坡进行加固过程中微型钢管桩注浆加固施工具体的流程为:施工前准备工作、钻进成孔、安装钢管、封孔、注浆施工。(2)施工操作要点。①施工前准备工作。Φ168钢管桩桩顶标高根据现场地形计算取平均值,实际长度可根据现场地形调整,隧道开挖线范围以内钢管桩桩底标高于隧道轮廓线上1m,隧道开挖线以外钢管桩桩底标高位于仰拱以下3m,施工前对每根钢管放线定位并编号。②钻孔。一般通常会采用地质钻成孔的方式,钻机到达指定位置之后,钻头正对着桩位。在打孔正式开始之前首先需要对钻机底盘的水平度进行一定的调整,当底盘水平之后就能够开始钻孔。当对斜桩打孔时,一旦成孔就需要及时的采用钻机脚板垫高到要求的方法,通过罗盘对钻杆倾斜度进行检测。采用微型桩对边仰坡进行加固需要避免出现浆液沿着砂层大量流失以及穿孔现象的出现,可以通过在施工过程中跳孔、间歇施工以及在浆液中加入速凝剂等方式进一步避免上述两种现象出现。③安装钢管。在钢管安装需要对孔的清洁度进行保证,等孔清理干净之后需要及时将预先预先制作好的钢管安装到孔内,并保证钢管的长度需要保证能够在地面两百毫米以上,为后续注浆管的介入提供帮助。Φ168钢管桩壁厚7mm,注浆孔按120°螺旋形布置,竖向间距20cm,开孔直径为Φ15。连接管采用Φ146无缝钢管,壁厚7mm,两端搭接长度60cm,总长120cm,并与Φ168钢管焊接,确保连接牢固可靠。④封孔。在钢管下好之后可以采用人工的方式使用细石对钢管外侧进行填充,由于地形的复杂型以及本身所所用的细石数量相对较少可以通过手推车的方式人工运输到施工现场,并由相关人员对其进行振捣入孔,保证细石能够将钢管外侧的缝隙全部填满。⑤注浆施工。通过采用套管法进行注浆加固,一般来说注浆顺序为:首先纵向进行隔排施工,之后再改为横向,由中间向两端扩散,分两个工序进行隔排施作。注浆工艺:一般来说在注浆的过程中全孔一次注浆,如果存在成孔性相对较差的时候可以采用前进式的方式分为两段进行注浆。注浆压力:采用纯压式灌浆方式进行注浆,需要将注浆压力控制在0.8MPa~1.0MPa范围内,并通过在空口进浆管路上安装压力表的方式对注浆压力进行随时的调整。

4结论

(1)微型钢管桩本身的桩径相较于其他类型的钢管来说比较小,在一些地质环境非常复杂的工程施工现场中使用具有一定的优势,并且还能够在缝隙中进行穿孔,能够对大孔径支护桩施工中所遭遇的难点很好的进行解决;(2)微型钢管桩注浆所起到的加固效果非常良好,并且钢管桩本身刚度以及抗剪强度会比较大,能在一定程度上抵抗土体荷载;(3)其中微型钢管桩施工难度较小,可以通过焊接的方式进行连接,在很多不同的地层中都能够进行使用,并且使用简单的机械在短时间内快速成桩,在加上钢管重量较轻,整个的加固施工对滑裂土体所造成的扰动会非常小。

参考文献:

[1]俞振全.钢管桩的设计与施工[M].北京:地震出版社,1993.

[2]程良奎,范景伦.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]丁光文,王新.微型桩复合结构在滑坡整治中的应用[J].岩土工程技术,2004(1):47~50.

作者:周长武 单位:中铁十六局集团第一工程有限公司

钢管杂志责任编辑:张雨    阅读:人次