钢管桩注浆深度固结法在高速公路边坡定型锚固防护中的应用

摘要：结合广西百隆高速公路工程第八合同段高边坡加固防护工程施工实例，本文介绍了钢管桩注浆固结法在边坡加固防护中施工工艺、以及工程应用等，可为类似工程提供借鉴经验。

关键词：钢管桩注浆；固结；施工工艺

1 工程概况

隆林（黔桂界）至百色高速公路土建工程第8合同段，即K114+700～K123+700，标段长度9.000km，高边坡防护工程在本标段是一个重点，难点施工工程。塘房2号高架桥段右侧上边坡（K116+486～K116+640），边坡所在山体经长期剥蚀切割作用，地形连绵起伏，植被较发育。路基及桥面位于山体东北面斜坡下半部。山体相对高度180m左右，坡角35～70°，路基（桥面）设计标高与所对应区段山体最大相对高度135m左右。边坡（桥位）坡脚左侧为百色水利枢纽淹没区（也是乐里河河道区），水库设计正常畜水位标高为228m。地质情况：基岩为三叠系中统（T2）：岩性主要为砂岩夹粉砂质泥岩（或夹泥岩）。砂岩为砂状结构，粉砂质泥岩为粉砂泥质结构，薄层～中厚层状构造。岩石风化程度较重，节理裂隙很发育，岩体总体完整性差。同时从揭示的基岩看到，基岩遇水受晒易沿节（层）理裂隙崩解滑落（或掉块），岩石整体完整性差，极易产生楔形滑塌。

本区段边坡采用了如下加固防护方案：（1）预应力锚索锚固+现浇钢筋混凝土格梁规格为60cm×40cm（其中宽60cm面紧帖坡面，混凝土标号为C40），（2）钢管桩锚固+现浇钢筋混凝土格梁规格为40cm×30cm（混凝土标号为C30）。本文仅介绍钢管桩注浆固结法施工工艺及其在本工程具体应用。

2 钢管桩注浆固结法原理及方案选择

目前，钢管桩已经在国内外的一些基础托换、建筑物加固、挡土结构、边坡支护等工程中得到了大量的应用。钢管桩注浆适用于边坡岩石风化程度较重，节理裂隙很发育，岩体总体完整性差，岩体破碎的边坡；利用钢管桩导孔用一定的压力（1.0～1.2MPa）灌注水泥浆，注浆时在钢管中和钢管与钻孔壁之间均注水泥浆，使水泥浆液进入钢管与钢管之间的岩土体中，封闭和填充土体松散存在的裂隙和岩石风化强烈破碎的节理裂缝极发育区，起到固结改良岩土体的作用，进而提高岩土体的力学参数（C、φ值），增强边坡的稳定性。

2.1 钢管选用

钢管采用Φ48mm钢管，壁厚5.0m，无缝钢管制作（钢管单根长尽量按设计长度下料，减少接管接头），施工中要严格控制钢管管径、厚度和对钢管进行除锈。管壁采用台钻钻孔，孔眼大小及尺寸见图1。

图1 钢管开孔示意图

2.2 钢管桩布置

横向间距为3.0m，纵向间距、钢管桩成孔角度详见图2，单根设计锚固力≥140KN，并在钢管桩上部现浇钢筋混凝土格梁规格为40cm×30cm（砼标号为C30），将钢管桩顶端连成整体。

图2 横断面示意图

2.3 注浆参数的选定

注浆选用纯水泥浆，选用42.5R水泥，并掺入5%左右的膨胀剂，注浆终压力为1.0～1.2MPa，水灰比一次注浆采用0.45～0.50，二次注浆采用0.60～0.70。

3 施工工艺

施工工艺流程为：

3.1 钻孔

准确放出各钢管桩孔的位置，搭设脚手架，架装潜孔钻机并稳固。钻机选用便携式潜孔钻机QZ100K型号，其主要参数如下：钻孔直径110mm，钻孔深度30m，使用风压0.5～0.7MPa，耗风量12m3/min等。用仪器测定钻机导向架的倾角（与水平面夹角为25度），在钻进过程中随时检查倾斜度，钻孔端部的斜偏尺寸不应大于钢管桩长度的2%，孔位偏差±100mm、钻孔深度不小于设计深度。在边坡锚固的钻孔过程中应注意岩芯的拾取，并尽量提高岩芯采取率，以求不断地准确地划分地层、确定不稳定岩土体厚度，判断断裂破碎带、滑移面、软弱结构面的位置和厚度，从而验证设计所依据的地勘资料，必要时修改设计。

3.2 钢管桩加工及安装

钢管采用Φ48mm钢管，壁厚5.0m，无缝钢管制作（钢管单根长尽量按设计长度下料，减少接管接头），施工中要严格控制钢管管径、厚度和对钢管进行除锈。管壁采用台钻钻孔。

3.3 注浆

注浆是用注浆泵把液质的水泥质注浆体以一定压力注入孔中的过程，一定压力的注浆可以使注浆体渗入地层的裂隙和缝隙中，从而起到固结地层的作用，固结效果取决于注浆压力与地层的裂隙大小。注浆是钢管桩施工中最关键的工序之一，其效果直接影响到钢管桩的锚固性和永久性。

（1）注浆泵采用高压注浆泵Y180M-4型号，其主要参数如下：功率18.5Kw，理论排量54L/min，额定工作压力50.7MP等。

（2）选用水泥标号选用425#的新鲜普通硅酸盐水泥，对进场水泥应复查力学性能。搅拌浆液所用水中不含有影响水泥正常凝结、硬化的有害物质。外加剂的品种与用量由试验确定，掺入5%左右的膨胀剂，提高浆液的均匀性和稳定性。浆液为C40水泥浆，水灰比0.4～0.45，注浆压力按设计要求控制在1.0～1.2Mpa。

（3）注浆作业应连续紧凑，中途不得中断，使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成；在注浆过程中，边灌边提注浆管，保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm，严禁将导管拔出浆液面，以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于设计钢管桩的理论计算量，即注浆充盈系数不得小于1.0。液浆作业过程应做好注浆记录。

（4）二次注浆二次注浆采用水灰比0.60～0.70，注浆压力不得大于1.2Mpa，一次注浆完成8小时左右后，及时二次补浆。

3.4 现浇钢筋混凝土格梁

钢管桩头的两连接钢筋必须勾接在纵横格梁主筋的交接处并焊接固定牢固。格梁用C30钢筋混凝土浇筑，钢筋主筋为Φ25，箍筋为φ8，绑扎钢筋，立模时将其固定好，确认无误后再浇筑混凝土。

4 结束语

钢管桩固结注浆法在隆百高速公路中高边坡防护中大范围应用，取得了良好的工程效益，作为诸多锚固种类的一种，充分显示了工艺简单、施工速度快、施工机具便于调集、加固效果良好的特点。隆百高速公路已通车正常运营，各加固防护边坡稳定无滑塌，且本工程通过位移监测，得出滑坡在钢管压力注浆加固后达到了稳定，说明钢管注浆固结法治理滑坡为有效、值得推广和借鉴的治理方法。

参考文献：

[1]《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）

[2]张玉芳.京珠高速公路108滑坡及防治工程分析[J ] .西南交通大学学报，2003，38（6）：633637