微型钢管桩注浆技术在隧道加固工程中的应用

陶清平

摘  要：近年来，随着我国社会经济的迅速发展，随着高等级公路建设的增多，隧道工程也愈来愈多，在隧道施工过程中运用注浆加固技术来增加工程地质结构的稳固性，是确保施工安全和围岩稳固的重要方法[1]。笔者以G1816乌玛高速公路南阳山隧道为对象，重点分析了隧道微型钢管桩注浆加固技术的应用原理、应用特点及施工工艺流程等方面来探讨隧道微型钢管桩注浆加固技术及质量控制措施，期望能为读者提供参考。

关键词：微型钢管桩;注浆加固技术;隧道加固

中图分类号：TU44       文献标志码：A

0 引言

在进行隧道工程施工时，由于隧道通过区域地质情况差异大，有时会遇到浅埋破碎地质，遇到该种地质给工程的施工安全带来很大的隐患，对施工质量和进度带来许多不确定性，遇到该种情况最好的应对方案是对围岩进行加固，利用注浆加固是目前较成熟的处理方法。目前，注浆加固技术在建筑地基处理中得到了普遍的应用，在施工过程中也积累了丰富的经验，将该技术运用在隧道工程施工中，尤其是工期要求短的养护维修加固工程中其效益明显，该文重点探讨了该技术在隧道维修加固工程中的运用及质量控制措施，该技术对于运营期施工工期紧的养护维修加固工程具有重要意义。

1 概况

1.1 工程概况

南阳山隧道按山岭区高速公路分离式断面设计，双向四车道，设计行车速度为 80 km/h，隧道内轮廓为三心圆。在上下行洞室之间间隔 500 m～750 m 设置一处联络两主洞的车行横通道。

1.2 地形、地质构造概况

该项目位于秦祁昆仑褶皱系之次一级构造单元——祁连山褶皱带的东南端。南阳山隧道穿越南阳山，海拔高程约 2 150 m～2 438 m，地貌为侵蚀构造中低山地貌。南阳山属秦岭西延太子山山脉中南北走向的一条支脉。表面覆盖第四系地层，属侵蚀构造地貌地层岩性，南阳山隧道范围内主要出露第四系全新统和更新统地层，下伏上第三系临夏组泥岩，近水平沉积。

隧道洞身主要为下古生界震旦系～中奥陶系葫芦河群（（Z-O2）H）片岩、变安山岩、变泥质砂岩和华力西早期龙王沟单元花岗岩 γ14（D1L）。岩体节理、裂隙发育，多呈碎石状或块状，岩体完整性指数（Kv）小于 0.65。

南阳山隧道围岩级别的划分依照《公路工程地质勘察规范》（JTJ 064—98）、《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004），考虑影响该隧道围岩稳定性的主要因素，将隧道围岩具体划分为Ⅴ、Ⅵ级。

1.3 主要病害

经过现场调查，南阳山隧道主要病害：路面下沉或底鼓导致路面纵向、横向开裂，错台位置多发于路面中线纵向裂缝左右两侧。

2 隧道注浆加固技术的技术应用特点

2.1 注浆法的种类

在土木工程施工领域运用注浆法的技术较为成熟，相对来说，该技术在隧道施工领域中运用得就比较迟一些，还没有形成健全的理论体系和技术运用方法用，主要是隧道工程的施工条件较复杂，地质状况不确定性多。注浆法有5种。1）填充式注浆法。2）挤密式注浆法。3）渗透式注浆法。4）劈裂式注浆法。5）电动式注浆法。除了以上还有运用多种形式的复合式注浆法等[1]。

2.2 注浆法的工艺优点

注浆加固技术主要依赖液压或气压等外力作用下，将浆液灌注到地质情况不好的岩石缝隙中，使那些破碎的岩石结构可以形成完好的岩体结构，以提高岩层结构的稳固性。注浆加固技术的工艺优点主要表现在以下4个方面。1）所用到的施工设备数量较少，工艺流程简单。2） 可以形成挡水帷幕，改善施工环境。3） 应用该技术还可以处理断层碎裂带等。4）该技术可以成为稳定各个孔洞的井道内壁以及围堰封堵[1]。

3 隧道微型钢管桩注浆加固施工的工艺流程

南阳山隧道的具体做法是：拆除两侧电缆槽，路面下挖 89 cm→在拱脚两侧φ108 mm×6 mm 注浆锁脚钢管， 锁脚钢管采用中89 mm×6 mm的注浆管，管长4 m，钢管前端呈尖锥状，管壁四周钻20 mm注浆孔，尾部1.5 m不设计注浆孔。纵向间距1 m，每侧各一根，打入角度为30°～45°。安装[27b 槽钢纵梁，开挖基底打设φ108 mm×6 mm的注浆钢管桩，纵横向間距 100 mm×120 mm，沿横撑两侧交错分布，平均桩长 6 m ，防止注浆堵塞原排水系统→布设横撑纵向连接筋，现浇 C30 混凝土底板及平均 17 cm 厚 C20 混凝土基层，恢复 路面→恢复其他附属设施。我们在南阳山隧道施工中采用的微型钢管桩长度、间距及布置方式如图1所示。

3.1 机械打入钢管桩

按照设计图和规范要求，首先按施工作业区域，根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放线，确定点位，做好标识，打桩机就位，将提前按设计施工图要求制作好的钢管打入设计深度，在打桩过程中如果发觉异常情况，要立即停止施工，分析原因，排除故障后再进行施工。

3.2 安装注浆管

按设计完成部分桩后，要及时进行注浆，注浆管由注浆机直接接入到孔内的钢管上，接口采用丝口连接，注浆管采用橡胶管输送。

3.3 拌制水泥浆

水泥浆采用专用机械进行拌制，水灰比控制在0.4～0.5。

3.4 多次加压注浆

由于一次注浆难以得到冲盈系数要求，达到注浆压力为0.5 MPa，一般需要多次间隙注浆，正常情况下需为2～3次才能达到要求。如果注浆压力小于设计压力，压力达到0.5 Pa以后，再持续注入2 min，然后拆除注浆管。经过一段时间，要对已注浆管进行检查，如果管内浆液已扩散，需要进行第二次补注浆液。同时在这种压力下持续操作10 min以上，确保每根管灌浆饱满，符合设计图要求和规范规定。

4 微型钢管桩注浆加固技术的质量控制

4.1 质量控制

在进行注浆法施工操作时，首先要对施工材料进行试验检测，在设计要求和规范规定后，才能用于工程实体[2]。在微型桩施工中，应仔细测量孔深、钢管长度及注浆饱满度，严格控制桩顶桩底标高。施工过程中应该随时检查施工状况，按施工图和规范规定的施工工艺对每根工程桩进行质量检查，检查重点是水泥用量、桩长、注浆和压力等。水泥浆液要严格按照批准的比例配置，水泥浆在搅拌桶内至少搅拌3 min后才可以开始注浆，浆液必须达到搅拌均匀方能使用。如果因设备出故障或其他原因导致浆液搅拌时间超过30 min，做废弃处理。

4.2 技术保障

做好施工准备工作，在进行施工前，项目管理人员以及施工技术人员应该先核查施工方案的合理性和可行性，熟悉施工设计图的要求和施工规范要求，预测在施工全程可能会碰见的施工问题以及重要环节，做好预案，准备与施工进度相适应的物资和材料，施工设备必须要保证工程的需要，确保注浆加固质量符合要求。注浆加固技术施工的重点问题就是施工人员技能素养，因此，要加强岗前培训，定期对施工人员实行施工技能培训讲座，唯有如此才能够确保注浆加固技术的质量[2]。

4.3 实施效果

南阳山隧道在加固维修工程中采用微型钢管桩注浆技术，大大加快了施工进度，完工后近几年的运行，采用该技术进行加固的路段没有发现路面变形和洞身收敛变形问题，说明该技术在隧道围岩加固中是合理可行的。

5 结语

总而言之，隧道注浆加固技术是在隧道维修加固工程施工过程中运用较为普遍的施工手段，该技术的运用可以确保隧道项目施工工期短、便于机械化施工、對围岩扰动小等特点，实现了隧道维修因地制宜、技术可行、经济合理、高效安全的目的，恢复了隧道结构安全性、耐久性及使用功能，满足正常运营要求;处理方法针对性强;达到了隧道维修在有安全保障的前提下进行结构加固，保证了施工的安全性。

参考文献

[1]周谟远，高岗荣，冯旭海.长距离水平注浆技术应用于地铁穿越既有建筑物工程[J].建井技术，2018，39（1）：49，58-60.

[2]和欣.隧道施工技术管理关键点及质量控制[J].价值工程，2018，37（31）：66-68.