破碎带嵌岩型注浆微型钢管桩施工技术

文｜广东省建筑工程机械施工有限公司 颜良

一、工程概况

东莞市环莞快速路(成才路至常虎立交段)市政工程第十二、十三标段位于东莞市虎门镇、长安镇。第十二标段起止桩号为K9+000—K12+700，主路全长3.7公里；包括五座通道，最大跨度13.95米。道路等级为城市快速路，双向六车道，设计行车速度为80km/h；第十三标段起止桩号为K12+700—K15+160，主路全长2.46公里，包括常虎立交主线桥及A、H、M匝道桥，两座通道，常虎立交A、C、D、E、F、G、H、M、J、K、P、R匝 道，S上山公路，Q地方公路，收费站广场，莲湖路连接道路，莲湖路主路及莲湖路立交V、U匝道，桥梁最大跨度57米；道路等级为城市快速路，双向六车道，设计行车速度为80km/h。该工程主要内容包括：道路工程；桥梁工程；通道工程；软基处理工程；给排水工程；电气工程；高边坡防护工程；管沟基坑支护工程等。

施工过程中，发现现场某些施工区域地质结构复杂多变，存在破碎带，对结构非常的不利，经甲方、设计、监理、地勘及施工单位现场反复比选，确定破碎带的范围，破碎带处理设计采用嵌岩型注浆微型钢管桩。

二、设计要求

1.采用的嵌岩微型注浆钢管桩桩长估计15~29米，桩型为GGJ2钢管规格 168X10，所有钢管材料采用Q235号钢材。要求桩端进入微风化岩内长度不少于2000mm，单桩承载力设计值约1200KN。

2.钢管桩采用普通地质钻机成孔，成孔直径约220mm，孔内灌注纯水泥浆，水泥强度等级为425，水灰比不大于0.5，要求桩身水泥立方体抗压强度不小于25MPa，注浆压力不小于0.3MPa。

3.桩径容许偏差（-20，+50），垂直度1.0%，桩位中心偏差不得大于100mm；

三、施工难度及可行性措施

由于在破碎带上施工，地质条件比较差，会出现如下问题：

1.钻孔施工时，孔壁周围经常有石块等碎渣落下，往往导致钻头损坏或卡壳等现象发生。

2.孔壁往往由于土质松软，局部塌下后导致覆盖层松动，而如果遇到大面积坍塌情况发生时，往往会发生埋钻事故。

3.钻进过程中，出现钻头飘移而引起斜孔。

4.沉管过程垂直度不容易控制，后期注浆会引起桩位。

为了保证施工质量，我司采取如下措施：

1.钻头加导向措施，确保钻孔的垂直度。

2.创新使用双钢管的措施，即加大钻孔直径，外围钢护筒沉管，内部钢管桩钢管沉管。外部钢护筒起到保护钢管桩钢管免受破碎带地质影响，确保施工质量。

3.采用对接焊接加内衬管的形式，保证接口质量，保证钢管桩质量。具体如下所述：

钢管底部加工2个“V”型缺口，并在下部6米长度范围内每间隔1米开2个对称φ20小孔，上下排小孔呈对称正交布置。钢管接长采用对接焊接，接头位置采用内衬管的形式，保证对接质量。

四、嵌岩微型注浆钢管桩施工流程

场地整平——制作钢管——定位测量放线孔距——钻孔机按方位钻孔——清理钻孔——安装注浆机——铺设下放钢管——固定注浆管——搅拌水泥浆——到入水泥浆——拔出外围钢护筒——钢管与桩壁之间注浆。

1、50型铲车平整场地，根据现场地势找坡排水设置排水沟和集水井。

2、钢管制作：钢管底部加工2个“V”型缺口，并在下部6米长度范围内每隔1米开2个对称φ20小孔,上下排小孔。

3、测量放线：根据设计孔洞直径、间距、排距使用筷子打入地下定位。

4、成孔：采用高速油压钻机成孔，钻孔前复核测量基线、水准点及桩位，钻孔过程中不断检测桩中心及直径，并随时观察土质变化，对照复核地质报告，出入较大时应和勘察、设计单位联系，采取处理措施。每进深2m需要接一次钻杆，直至得到设计有效深度，成孔直径为220mm，管内灌注素水泥浆，桩端进入微风化岩层不小于2000mm。钻孔过程中，垂直度难以控制，我司采取以下方法。

1）确保钻机机身的平稳

在钻机钻进的过程中，由于钻机冲击力很大，机身必然受到很大的反作用力，机身在钻孔的过程中必然是不断地震动，那么我们要做的防护措施是：保证工作面的平整，将机身的四个角用钢筋与地面焊接牢固。

2）确保钻头的垂直钻进

钻头在遇到同一均匀地质时，会垂直的钻下去，当钻头处的地质不均匀时，钻头会向相对软弱的地址偏孔，我们的处理方法：在钻杆上加固导向，以通过减小钻杆的离心力，而保证在钻进过程中钻头不偏心。

5、清理桩孔：在倒入水泥浆之前，需对桩孔做干净清理，必须使孔底沉渣厚度小于40mm。

6、安装注浆机：在施工现场按要求确定位置把注浆机固定住，把搅拌的水泥浆倒入6mm钢板焊接制成的1m×1m×1m槽内，最后再由注浆机注入水泥浆。

7、钢管安装下放：采用起吊设备，将制作好的钢管，放入孔内，预估桩端埋深15.0~29.0m（现地面计起），待外钢护筒安放好后，安放钢管桩钢管。

1）钢管的对接焊接质量

钢管接长采用对接焊接，接头位置采用内衬管的形式，由于钢管长在7.2m—9.6m之间，而成桩的深度远远大于钢管长度，需要通过焊接工艺保证钢管桩所需钢管长度，由于作业面限制，我们必须在下完一节管后，焊接第二节管。在管对接焊接过程中，管的左右设置两个3米高的吊锤，呈十字交叉放置，在X方向、Y方向控制钢管的垂直度。

2）下管，通过拉绳摆动钢管，确保钢管沉管的垂直度。

＞＞钢管安装下放

8、安装下放注浆管：注浆机把注浆管直接联接到下入孔内的钢管底部，注浆管使用橡胶管输送。

9、搅拌水泥浆：水泥浆由专用机械拌浆，按水灰比按照0.45～0.5配制，采用42.5R水泥。

10、灌浆：即采用孔底返浆灌浆法，灌浆管插至孔底，直至孔口反出纯浆体为止时停止灌浆。注浆管要安装上压力表，注浆压力值一般为0.5Mpa，水灰比例一般在0.45～0.5之间，注浆后暂时不把管拔出，直到水泥浆从管外流出为宜，拔出注浆管，把钢管端部密闭，加压几分钟后，等到水泥浆再次从钢管外流出为止。

11、用吊车迅速将钢护筒在浆体未凝固前拔出。

12、加压注浆需多次：因一次注浆往往很难达到充盈系数要求，如果需要确保注浆压力达到0.5Mpa，需要多次间断性注浆，一般是4～5次，当浆液至管口时，即停止灌浆，关闭进浆阀，拆除注浆管。

灌浆后，由于浆体的凝固收缩及沉淀，要及时进桩管内补浆及采用水泥浆进行充填密实钢管与混凝土间隙，特别在桩孔内壁与钢管桩外侧会有空隙出现，所以施工中在水泥浆初凝后，必须对其空隙位进行补灌浆处理，使孔口位达到灌浆、充填饱满。

五、结束语

我司采用钻杆增加导向，双钢管措施，钢管对接焊接的措施，保证了钢管桩在破碎带地质条件下的施工质量，产生了一定的社会影响，取得了可观的经济效益，对我司以后相似项目具有一定的指导作用，同时，为钢管桩在破碎带施工技术方面做出了一定的贡献。