隧道地基钢管桩注浆加固处理技术应用

移槭糖　设　摘要：本文通过与隧道软　３４３６ｍ，是洛湛铁路永岑段的控制　性工程之一，工程地质特征：上覆　软弱围岩，采用连续级配的碎石　弱地基传统的处理方法对照，着　重介绍了隧道软弱地基加固的新　或片石混凝土进行换填，换填后　地基承载力一般均能达到设计要　土层为第四系冲洪积、坡洪积、坡　残积、粉质粘土及软粉质粘土；下　伏地层为奥陶系中统缩尾岭群，　石英砂岩夹页岩。地表水及地下　水发育，风化带较厚，对隧道施工　工艺——注浆加固。该工艺通过　地基钢管桩注浆，有效地控制了　求。但是该方法存在很多弊病：　①施工安全环境差，清除软弱围　岩后，边墙拱脚出现“悬空”现象，　严重影响施工安全；②施工循环　周期长，为了控制围岩干扰面，横　地基下沉和围岩变形，突出了其　优越性。此外，还简述了注浆加　固法地基加固施工工艺流程及工　程应用等。　有一定影响。设计文件中Ⅲ级围　岩２２７０ｍ，ＩＶ级围岩３９０ｍ，Ｖ级围岩　７７６ｍ，工程地质条件差，施工难度　较大。　关键词：地基钢管桩加固　向往往采用左、中、右三次换填，　人工处理隧道软基需１Ｏ个工日　（根据现场统计）；③对周边围岩　干扰严重，遇到地下水丰富地段，　开挖后周边围岩随地下水流出形　［中图分类号］ＴＵ４７２　［文献标识码］Ｂ　２传统地基加固方法　在隧道地基工程中，对隧道　软弱地基进行注浆处理工艺从而　当隧道通过软弱围岩时，往　成边墙滑落引起较大变形或坍　塌；④处理效果不理想，在旱季处　理的地基到雨季后，由于地下水　干扰，往往引起地基不同程度的　下沉，影响运营安全；⑤处理带有　局限性，例如隧道底部软弱围岩　较厚，不能处理。　达到加固地基。目前得到了广泛　的应用。该工艺具有施工准备　快、循环周期短、加固效果理想等　诸多优点，对于隧道迅速通过地　质较差围岩段，保证合同工期以　及确保隧道运营安全起到了积极　作用。　．　往由于隧道基底围岩软弱、破碎，　地下水发育，全风化明显等原因，　实测隧道地基承载力小于设计　０．１５ＭＰａ时，需要对隧道基底进行　处理，消除隧道变形、下沉、边墙　挤压等隐患。　传统隧道软弱　地基处理方法是先　进行上断面开挖支　护，拉开一段距离　后，再进行隧道边　墙开挖支护，随后　分段挖除隧道底部　图１隧道地基加固工艺流程图　１工程概况　清水隧道位于洛湛铁路永岑　段第ＹＱ９标段，起止里程为：　ＤＩ（４３９＋３４６～ＤＩ（４４２＋７８２，全长　维普资讯 http://www.cqvip.com 广　槭携建彳殳　体布置见图２。注浆　隧道地基钢管桩注浆加固　当隧道地基承载力不能满足　钢管周边设置注浆　孔，注浆孔直径１０ｍｍ　～２０ｍｍ，纵向间距　设计要求时，可按一定参数打人　一２０ｃｍ～５０ｃｍ，具体设　置见图３。　定长度的注浆钢管，通过注浆　机对隧道地基围岩注入水泥浆　液，固化围岩，提高围岩强度。　３．３注浆量理论计　算　３．１隧道地基加固工艺流程（见　图１）　注浆前，首先应　该从理论上计算单根　钢管的注浆量，这样　不仅可以避免材料浪　费，还可以防止注浆　量过多引起压力过　隧道地基加固工艺流程为：　①按设计做好隧道上、下断面的　开挖及支护；②注浆准备，包括调　试注浆机、配置浆液等；③隧道底　部按１ｍ～３ｍ分段开挖至仰拱底　大，进而影响地基结构。计算理　论注浆量，首先取隧道底部原状　根据钢管长度，计算出注浆　量，在注浆时准确记录，避免偏差　太大，有时设计注浆压力是偏大　的，只能根据注浆量来控制，否则　部；④抽除地下水后立即施作仰　拱，暂时闭合成环，仰拱浇注时按　设计参数预留注浆孔（埋设钢　管）；⑤当仰拱混凝土强度达到设　围岩，进行孔隙率　测定，一般软　弱围岩的孔隙率　为０．１０～　０．２０。以１ｍ×１ｍ梅花型布置，所　用钢管桩内径Ｄ：６５ｍｍ，扩散半径　为ｒ＝０．５ｍ，孔隙率测定为ｆｌ＝ｏ．１５　较大注浆压力容易引起仰拱及填　充上鼓、变形甚至断裂。　３．４注浆压力控制　设计图纸的注浆压力一般控　制在０．５ＭＰａ～１ＭＰａ，在实际操作　时，这个压力只能作为参考值，建　议以注浆量来判定注浆是否完　成，以下举例说明注浆压力相对　过大的不妥之处。　隧道基底个别地段地下水较　计强度５０％后，立即施作仰拱填　充；⑥当填充混凝土强度达到设　计强度５０％后，按照前面预埋钢管　为例，来计算每米钢管桩的理论　注浆量。浆液分为两部分组成：　钢管内残留量和围岩内渗透量。　残留量：　＝兀×（０／２）。×１　＝兀×０．０３２５。×１　＝Ｏ．００３ｍ。　位置打入注浆钢管；⑦计算理论　注浆量，然后对注浆钢管间隔注　浆，当相邻钢管有浆液流出后再　持续注浆ｌｍｉｎ即可；⑧采用高一　等级砂浆对注浆孔封闭，防止浆　液和地下水渗出；⑨进入下一循　环作业。　渗透量：　×（兀×ｒ　×１一　）×１　＝Ｏ．１５×（兀×Ｏ．５。×１一Ｏ．００３）×１　＝Ｏ．１１７ｍ。　为发育，形成了仰拱下相对连通　的流体围岩，虽然注浆钢管内径　仅为６５ｍｍ，根据连通器原理，地下　注浆所影响面的压强基本和压力　３．２钢管布置参数选择及注浆　钢管加工　地基加固参数选择与地基地　质情况有关，考虑因素总的说来　有两点：一是根据围岩的孔隙率，　二是根据地下水发育情况。当围　每米理论注浆量：　＋　表显示相近，以注浆压力　０．３ＭＰａ为例，例如影响面的半径　＝Ｏ．１２ｍ。　岩孔隙率较大和地下水发育时，　扩散半径相应较大，也就是注浆　为３ｍ，根据压力计算公式　Ｐ×　该范围压力Ｆ＝３００ｋＰａ×兀×　，钢管间距适当加大，反之注浆钢　管间距缩小。具体施工中间距一　般为５０ｃｍ～１００ｃｍ，为了使浆液均　匀分布，一般采用梅花型布置，具　维普资讯 http://www.cqvip.com

广　城携建设　９ｍ２＝８４８２ｋＮ，抵抗来至基底压力的　＝３０５＋３０００＋２５８０　由于压力过大，仰拱填充出现明　显裂纹，立即停止注浆，分析原　结构主要由以下三部分构成。　（１）混凝土自重：按填充５０ｃｍ　＝５８８５ｋＮ　厚度计算，该范围填充混凝土重　量为　＝Ｔｆ×９ｍ２×０．５ｍ×２２００ｋｇ／ｍ３　×９．８Ｎ／ｋｇ：３０５ｋＮ。　由上面计算得出，注浆压力　达到０．３ｋＰａ引起的压力　８４８２ｋＮ＞Ｗ＝５８８５ｋＮ，该范围来自　基底的压力相当大，加上分段处　理有很多施工连接缝，连接缝抗　因，然后计算出理论注浆量　０．１２ｍ。ｍ×５ｍ＝６ｍ。，并通过控制注　浆量和采用间隔注浆进行处理。　实际施工中，当注浆量达到０．６ｍ。，　（２）钢筋受拉所承受的力：钢　筋设计规范，单根中１８钢筋抗拉　为４９００００ＭＰａ×丌×０．Ｏ０９ｍ。＝　１２５ｋＮ；　拉会受一定影响，当单边受拉过　大时，可以对仰拱及填充造成一　定的破坏，甚至弓ｆ起仰拱及填充　断裂。　般注浆压力为０．３ＭＰａ～　０．６ＭＰａ，虽然个别注浆孑Ｌ没有设　一计注浆压力，但是根据孑Ｌ隙率计　算，地下软弱围岩固化已经满足　设计要求，通过对围岩进行量测　和预压，围岩变形得到控制，地基　承载力达到设计要求。　按单边３ｍ布置６榀×４根／榀　＝２４根计算，钢筋所能承受的拉力　为ｗ２＝２４×１２５＝３０００ｋＮ。　３．５注浆过程控制要点　除了上面提到的要注意注浆　压力和注浆量外，注浆过程中要　（３）混凝土自身抗拉强度所　承受的力：　合理安排注浆顺序，尽量采取先　中间、后两边的间隔注浆顺序，这　样做的目的是为了理想的挤压地　下软弱围岩向两边“流动”，使注　浆获得比较好的效果，同时，尽量　５结束语　随着我国铁路的跨越式发　单边抗折面积Ｓ＝３ｍ×０．５ｍ＝　１．５ｍ。；　根据（（水工混凝土试验规范》　（ＤＬ／Ｔ５１　５０２００　１），Ｃ２０混凝土轴心　极限抗拉强度Ｐ＝１．７２ＭＰａ；　×Ｓ　＝１．７２×１．５　展，为了确保工程质量，确保运营　安全，对隧道软弱地基的处理要　求将会更加严格，由于隧道地基　钢管桩注浆加固在施工中有着诸　多优点，这样工艺的应用将会更　加广泛。在施工中，只有控制好　注浆量和注浆压力这两个重点，　就能够加快地基处理速度，提高　地基处理的效果。　（作者单位：中铁十八局集团　减少注浆压力扩散面，减少对仰　拱及填充的扰动。注浆顺序见图　４。　＝２５８０ｋＮ；　单边所能承受的压力为　＋　十　３．６注浆主要材料、设备　材料：水泥浆或双浆液。　设备：压力０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａ　注浆机。　其他材料包括钢管、套管等，　不再复述。　有限公司，广西　南宁　５３００２２）　４应用实例　清水隧道洞口段ＤＫ４３９＋３４６　～＋４００隧道地基软弱，地下水十　分发育，设计采用中７５ｍｍ钢管桩　注浆加固，单根长５ｍ，注浆压力　０．５ＭＰａ～１ＭＰａ，提高地基承载　力。开始施作注浆时，由于地下　围岩呈“流体”状，按照设计注浆　压力进行注浆。注浆时间没有硬　性控制指标，只靠压力表来确定　注浆是否完成，当达到０．８ＭＰａ时，