浅谈隧道不良地质段树根桩基底加固施工

摘  要：隧道不良地质包括基底富水、松散软弱、大变形、断层或隧底溶蚀破碎带等，为避免隧道无砟道床出现病害，需采用隧底加固措施。基于此，本文主要探讨了树根桩基底加固的施工工艺和质量控制。

关键词：树根桩;基底加固;注浆;施工

中图分类号：U452.11    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）09-0000-00

1 背景资料

某隧道主要穿越的围岩性质为千枚岩、夹板岩等软质岩，且节理裂隙发育，岩体破碎，地下水丰富。隧道施工后地下水系贯通，受水侵蚀造成地基软化，承载力降低，因此存在二衬开裂问题隐患，为消除隐患，在两侧边墙底部增设树根桩补强，桩长不小于8m。因仰拱开挖后底部为弧形，单线隧道空间狭小，且仰拱初支面上机械行走与操作困难，故导致施工缓慢，因此选择在仰拱施作完成后打设树根桩。

2 树根桩施工

2.1 施工工艺流程

平整场地→测量放样、地质雷达检测钢架和钢筋位置→桩位确定→钻设定位孔→钻机就位→钻进→测量钻孔深度、斜度、孔径→钢筋笼制作检验→吊放钢筋笼→M35微膨胀水泥砂浆灌注→封孔。

2.2 钻孔

（1）钻定位孔：采用Φ150mm取芯钻机在树根桩设计位置分别施作定位孔，定位孔直径为150mm，深度为50cm，倾斜度与树根桩设计角度相同。（2）钻机就位：树根桩采用ZGYX-420S-履带式露天潜孔钻机，根据试桩实验要求配备Φ150mm回转式钻头。设备进场后，按照对中、整平、固定的程序使钻机准确就位，就位时桩位误差不大于5cm，桩的倾斜角要满足设计要求，允许偏差少于1%。（3）钻孔：钻孔由经培训合格的施工人员操作。钻孔前，由技术人员对操作人员进行技术交底，孔位的布置、孔深、孔径及地质情况作为重点交底内容。钻具下放前，做好检查工作，钻进过程中，注意第一、二根钻杆的进尺，保证钻具与孔的中心垂直，均匀钻进。钻机钻进过程中应采取钻完一段后复钻一遍的方法，保证钻孔桩孔径要求。钻进中，通过调整钻机动力头输出的转速变化来适应岩层的变化，使钻进过程中钻机平稳。钻进过程中，随着钻孔深度的增加，相应接长钻杆，每节钻杆长度为2.Om。在树根桩的施工过程中发现，因钻孔有一定倾斜度，直接用钻机钻孔，容易造成偏孔和倾斜度不满足设计要求等问题，为了保证树根桩桩孔的角度采用φ150mm取芯钻机在桩位处提前钻设50cm深定位孔。且在钻孔过程中因围岩较软、受水浸泡，在基岩的钻进过程易卡钻、成孔难，因桩长较浅，在钻进过程中设置套管跟进，待钻孔完成后，将钢筋笼下放至设计位置，然后取出套管，此方法虽解决了钻孔问题，但孔径较设计孔径增大。（4）成孔检验。在钻孔完成后，对孔深、孔径和倾斜度等进行检查，未经验收或验收不合格的钻孔不得进行砂浆灌注施工;孔深、孔径、孔位、孔型和斜度等必须符合图纸要求。

2.3 钢筋笼

（1）制作安装。钢筋笼采取在加工场整体加工成型，验收合格后运输至现场。为了保证注浆管的固定，避免在注浆过程中钢管移位。故钢筋笼采用将3根φ16钢筋均匀焊于φ48钢管（外径）四周，φ16钢筋每1m设置一圈φ6圆钢箍筋。φ48钢管及φ16钢筋长度为8m，钢筋在底部制作成L型（防止钢筋笼插入岩层），钢筋笼底部与φ48钢管孔口的距离10cm;钢筋笼外侧设长度为30cm耳筋，环向均匀设置3个，纵向间距2m一道，确保保护层厚度为2.5cm。

（2）吊放。因洞内条件限制，不能使用吊车等机械设备，钢筋笼安放采取人工配合机械形式进行安装。1）吊放钢筋笼时应对准孔位，保持相对垂直，慢放入孔。入孔后不宜左右旋转，徐徐下放，保持平稳并严防孔口坍塌。若遇阻碍应停止下放，严禁猛提和强制下放，并在查明原因后及时进行处理。2）钢筋笼下放后容许偏差应符合下列规定：①钢筋笼中心与桩孔中心偏差≦10mm;②钢筋笼底面高程偏差≦±50mm。3）在钢筋笼入孔后，要采取一定的加固措施，防止钢筋笼在灌注过程中上浮。4）使用的钢筋表面应洁净、平直，无局部弯折。5）从事钢筋笼焊接施工的焊工必须持有焊工考试合格证，方能上岗作业。6）仔细施工作业，提高焊逢质量，防止焊点脱落、漏焊等现象的出现。

2.4 M35微膨胀砂浆灌注

砂浆采用罐车运输至现场，通过CR10-30型液压输送泵进行泵送，采用外径φ80mm软管与导管密封连接对树根桩进行浇筑。浇筑方量根据量筒内砂浆高度进行计算，砂浆灌注原理同灌注水下桩基混凝土相似，要保证砂浆由孔底向孔顶由下向上翻，灌注砂浆应连续浇筑，保证桩身的完整性和密实度。但在施工过程中，因加固地段富水，在灌注过程中发现溢出的砂浆受水稀释浓度较低，达不到灌注要求，不能保证灌注质量，且周边围岩破碎，浆液从底部往上返时摩擦力较大，因此注浆压力较低的情况下无法达到灌注要求。经过多次试验和总结，采用水下灌注砼工艺，使用CR10-30型-卧式液压二次构造柱输送泵，工作压力为10MPa，泵管与小导管采用抱箍连接（采用丝扣连接时，灌注完成后不易拆卸）;砂浆灌注泵送管采用钢丝软管，软管内径控制在5cm，泵送速度控制在10m3/h，每根灌注时间维持在4min以上。发现在灌注过程中，先从孔内溢出水，再溢出砂浆和水的混合物，最后溢出砂浆，待溢出物全部为砂浆且溢出的砂浆和灌入的砂浆完全一致时，确定灌注完成。

2.5 桩顶封孔锚固

树根桩灌注砂浆初凝后，凿除桩顶孔口以下15cm的砂浆，采用手持电钻对二衬进行钻孔植筋并对孔壁二衬进行凿毛，孔口部位凿成锲形状（圆锥形），因手持电钻钻进长度限制，钻孔植筋深度15cm，钻孔后植入C16钢筋后再采用C35微膨胀细石混凝土进行封孔。

2.6 施工事故应急处理

（1）塌孔。塌孔主要表现在孔内水位突然下降又回升、孔口出现水泡、出碴显著增加而不见进尺、钻机负荷显著增加等现象。主要原因为泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证，机具碰撞孔壁、围岩软弱破碎等。发生塌孔后应立即查明塌孔深度，塌孔的处理方法为：向孔内不断地投入黏土块石混合料、反复填入，重新进行钻孔。（2）孔位偏斜。1）因树根桩有一定倾斜度，直接用钻机鉆孔，容易造成偏孔和倾斜度不满足设计要求，先采用φ150mm取芯钻机在桩位处钻设50cm深定位孔，可以有效保证树根桩孔的角度。2）孔位偏斜是由于地质岩面倾斜、钻架不稳、安装未平等原因造成。可在偏斜处反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘质土到偏斜处顶面，待冲击压实后重新钻孔。（3）钻头卡塞。在钻进过程中，若发生钻头卡紧，而无法继续钻进的情况，主要采用以下几点措施：1）使用电动卷扬机配以小型挖机，采用钢丝绳套紧钻杆，向上牵引钻头，将钻头从孔内取出;2）加强泥浆液的循环，清理孔内淤积，减缓钻头卡塞程度。（4）灌注过程中常见问题的处理。1）在注浆过程中，要防止出现串孔现象。串孔是指注浆从邻近已钻孔的桩内冒浆.为了避免出现该现象。一般采用跳孔施工。即间隔一个或两个孔位施工，并在水泥浆中加入适量的早强剂，加快浆液的凝固时间。2）初期导管堵塞。因微膨胀砂浆和易性较差，注浆压力太大，φ48钢管注浆管输出量不够，导致堵管，可使用减水剂进行调解或初始输出压力调小再进行灌注。3）中期导管堵塞。灌注时间不宜过长，浆液在导管停留时间过长而发生堵管。具体处理方法是：调节砂浆和易性，调小注浆压力在导管内持续继续灌注，最后溢出砂浆，待溢出物全部为砂浆且溢出的砂浆和灌入的砂浆完全一致时，灌注完成。4）灌注过程中出现塌孔。一般采用小型挖机或人工将钢筋笼提出，用粘土填满钻孔，再钻孔施工。5）钢筋笼上升。一般按要求严格控制灌注速度及压力或在空口预埋钢筋与钢筋笼焊接固定牢固。

3 结语

树根桩施工工艺过程中每一道工序都必须重视。本文以某隧道施工为例，可以看出该施工工艺满足隧道树根桩加固的质量要求，为今后树根桩施工提供了参考，确保了树根桩的施工质量。

收稿日期：2020-08-03

作者简介：曾海银（1985—），男，四川遂宁人，本科，工程师，研究方向：不良地质条件隧道基底加固。