颜春岭隧道微型桩基础加固施工技术研究

柯鑫

摘 要：微型桩施工技术较为简单，施工方便，施工机具小、适于狭窄施工作业区，承载力高，沉降量小，近年来迅速发展，在地基加固、基础纠偏等方面广泛应用，均取得一定的成功。该文介绍了微型桩技术在颜春岭隧道明洞段及复合衬砌段玄武岩全风化层基底加固中的应用，阐述了微型桩施工工艺，探讨了施工过程中出现坍孔、缩孔、埋钻和卡钻、钢筋笼上浮、混凝土灌注堵管等问题的处理，以控制施工质量，期望为微型桩技术的研究与应用提供参考。

关键词：微型桩 基底加固 施工工艺 质量控制

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（c）-0025-01

1 工程概况

颜春岭隧道位于海南省海口市老城镇。隧道段内上覆地层为第四系全新统坡残积层（Q4d1+e1）膨胀土；岩芯呈土柱状，土质不均，自由膨胀率Fs=29%～58%，具有弱膨胀性。普遍分布于隧道地表，一般厚1～7 m，属Ⅱ级普通土。下伏基岩为第四系上更新统玄武岩（Q3β）；具有弱膨胀性，厚0～6 m，强风化带（W3）岩芯较破碎，多呈块状、碎块状及短柱状，气孔发育强烈，厚1～16 m，属Ⅳ级软石；弱风化带（W2）岩芯较完整，多呈柱状，岩质坚硬，属V级次坚石。

该隧道D2K14+640～740明洞段，D2K14+960～D2K15+095、D2K15+125～+460和D2K16+053～+076复合衬砌段基底位于玄武岩全风化层（弱膨胀性），需采用微型桩进行基底加固。

2 微型桩施工工艺

根据工程地质条件、工期要求、机械设备配备状况，确定本隧道基底加固的钻孔灌注桩采用履带钻机成孔，按照成孔、清孔、安放钢筋笼、灌注混凝土四个步骤进行施工。

2.1 施工准备

熟悉工程设计施工图和工程地质资料，包括地质分层、土层含水量、物理力学特性以及地下水位，熟悉主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。

2.2 测量放线

根据红线点测量放出桩位，用红油漆在地坪上做好标记。

2.3 成孔操作

2.3.1 工艺选择

该工程采用旋挖钻钻孔方式、湿法成孔施工。结合本工程钻孔桩的地质情况复杂、桩数多、工期紧等综合因素，钻进时采用旋挖斗钻头，清孔时采用旋挖捞砂钻头。

2.3.2 钢护筒埋置深度

为防止钻进过程中护筒外圈返浆引起塌孔、流塑状软弱地层缩孔，需埋置钢护筒，护筒要高出自然地面20 cm，与孔外的空隙要密实回填。钢护筒分节加工，顶部和底部各1m范围作加强箍。每节护筒连接采用坡口焊，以减少护筒振埋时的阻力。

2.3.3 钻孔

钻进过程中，为保持钻杆垂直，转速不宜过大，同时钻机安放稳固，以防过大颤动。

2.3.4 泥浆

泥浆具有护壁、排渣、冷却润滑钻头的作用，配备时，应采用膨润土、火碱以及纤维素混合制成，其指标为：比重一般在1.05～1.20，粘度在17～20 s，砂率小于4%。钻进时，在泥浆循环池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻机均匀缓慢钻进，同时控制好钻进速度，随时观察孔内泥浆高度情况，如液面高度偏低应及时补加泥浆，补浆速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有塌孔的可能，影响成孔质量。

2.3.5 清孔

钻进过程中，要不间断的对孔位进行清洗，保证沉碴厚度小于10 cm。

2.4 混凝土灌注

2.4.1 选定配合比

配合比应根据混凝土的设计等级试配，要满足水灰比不大于0.35，坍落度宜控制在18～22 cm，配合比中可掺入外加剂。

2.4.2 初灌量

混凝土灌注前，应根据桩长、桩径计算初灌的灌注量，以保证成功埋管。钢筋笼安放完成后，立即开始灌注。

2.4.3 导管要求

导管的规格为内径300 mm，长度一般为2 m，最下端一节导管应稍长，宜为4.5～6 m，至少不能少于4 m，为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1 m或0.5 m。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止跑管撞坏钢筋笼并损坏导管；导管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度一般为250～400 mm。

2.4.4 混凝土灌注

首批混凝土灌注正常后，要紧凑地、连续不断地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升拆卸导管，保持导管的合理埋深。随着孔内混凝土的上升，需逐节拆除导管。灌注接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，应计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。

混凝土灌注过程中，应保证混凝土灌注连续进行，为防止环境污染，应将孔内溢出的泥浆引至泥浆循环池回收利用。灌注桩的混凝土面应高出设计0.5～1.0 m，以便凿除浮浆与桩头，确保桩身混凝土质量。

3 质量控制

3.1 坍孔

钻进时，应严格控制钻进速度，先慢后快，当钻头缓慢进入浆液面后，再匀速下到孔底；提钻时，严禁速度过快，宜控制在0.3～0.5 m/s。如发生坍孔，应立即分析原因并妥善处理，可加深埋护筒后继续钻进，也可将泥浆比重增大至1.15～1.40之间，同时在泥浆中加入干锯末，以增强泥浆的护壁效果。

3.2 缩孔

钻进过程中如发生缩孔，可用钻头反复扫孔进行纠偏，直到钻孔正直。

3.3 埋钻和卡钻

钻进过程中，如一次进尺太多或在松散砂层中钻进造成泥浆沉淀过快，容易出现埋钻现象如钻头底盖合拢不好，钻进时自动打开，容易出现卡钻现象。

如出现埋钻或卡钻现象，钻头周围沉淀的大量泥浆会形成很大的侧阻力，处理时应采取合理措施，首先消除侧阻力，同时应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，防止孔壁坍塌，以保证事故的成功处理。如处理不当，有可能造成钻杆扭断、动力头受损等严重后果。

3.4 钢筋笼上浮

混凝土灌注过程中，当混凝土面上返到达钢筋笼底端时，由于导管埋深较浅，混凝土灌注量相对过大，导致混凝土上返速度过大，产生很大的上冲力，从而引起钢筋笼上浮。

施工中应合理控制导管和钢筋笼的共同埋深。当混凝土面接近钢筋笼底部时，应控制导管的提升高度或减少混凝土的出料量，以降低超压力；当混凝土面已进入钢筋笼时，应尽量减小导管埋深，边提升导管边灌注混凝土，为防止导管进水不可提拔过多；如上浮高度过大，应立即拔除导管，吊出钢筋笼重新清孔。

3.5 灌注混凝土时堵管现象

（1）导管组装时要仔细、认真，使用前应经过隔水塞和压水试验，确保不渗水、漏水，导管接头的连接处需加密封圈。

（2）严格控制混凝土的原材料规格，禁止超粒径碎石混入管内造成堵管，保持混凝土具有良好的和易性。

（3）控制混凝土在导管中停留时间，每罐不得大于30 min。

4 结语

通过本工程的施工可发现，微型桩施工具有操作较为简便、安全度高、节约材料、施工方便，施工时间短以及桩顶位移小等多种优点，因而在隧道较差地质洞口边坡的加固工程中有着良好的应用前景，值得进一步研究和推广。

参考文献

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[2] 王斌，周良春，陈小勇.微型桩在隧道洞口边坡处治中的应用[J].西南公路，2009（4）：118-121.

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