一、隧道钢花管桩加固岩溶技术施工工艺

 

　　隧道钢花管桩工艺流程分为施作止浆墙、制作桩管、钻孔、下管、制浆、压浆等工序。

 

　　1、施作止浆墙

 

　　在钻孔前先在施作钢花管桩区域顶面浇注60cm厚的C15混凝士止浆墙，其目的一是将浆液控制在软基范围内，不向上冒浆，二是在止浆墙上搁置钻机可牢固地将钻机固定，保证了钻孔精度，有利于施工．待止浆墙达到设计强度后，再将钻机置于止浆墙上进行钻孔作业。

 

　　2、制管

 

　　在钻孔前首先要按设计要求制好钢花管，即将每根要桩的第一节钢管(S～6m)的一端压制成梭型做为注浆管头，再在每根钢管的管壁上钻3排注浆孔，孔径8m，呈梅花型布置，间距30～50cm。

 

　　3、钻孔

 

　　①先按图纸要求进行施工放样，将钢花管桩的具体位置定出，误差控制在50mm之内，所有钻孔统一编号，并注明施工次序。

 

　　②用深孔钻机钻孔，垂直偏差应小于1％，先钻外围孔，然后钻内部孔；钻孔穿过松软岩层或遇有塌孔掉块时，应先进行灌浆处理，然后再继续钻进在孔深达到设计要求，即嵌入基岩1米后，方可拔钻，然后清孔．钻孔结束后，孔内残留岩芯和沉淀不超过20cm。

 

　　③应详细记录钻孔深度及每个深度的地层情况，对涌水、漏水、断层、洞穴、破碎、换层、掉块等进行详细记录，作为分析钻孔情况的依据。

 

　　④在注浆前应进行孔壁冲洗与裂隙冲洗，以提高注浆效果，孔壁冲洗可采用风水联合冲洗或由导管通入大流量水从孔底向孔外冲洗的方法，冲洗压力不宜大于本段注浆压力的80%。

 

　　4、下管

 

　　在孔深达到设计要求后，要及时将钢花管插入，由于单根钢管长度一般为6米(设计为14．5米)，所以下管时要对钢花管进行焊接，焊接时一定要保证焊接质量，保证焊点处熔化金属均匀，焊点无脱落、无漏焊、无裂纹、无多孔性缺陷及明显的烧伤现象。

 

　　5、制浆

 

　　用强制性搅拌机将水泥、砂子和水搅拌均匀，配合比要先浓后稀，初期采用水：水泥：砂子=1：1：0．8，中期采用水：水泥：砂子=1．2：1：0．6，后期采用水：水泥：砂子=1．5：1：0．5(均为质量比)。

 

　　6、压浆

 

　　采用“先外后内，先疏后密，外密内疏，先少后多，先浓后稀”的原则进行压浆。压浆机械采用牛角注浆泵或泥浆泵，压力控制在2～3MPa。

 

　　先外后内：先从两侧墙注浆区钢花管开始压起，而后逐渐从两侧向中间转移，直至全部压注密实。

 

　　先疏后密：压注中应注意两侧墙的两排钢花管采取跳跃式灌注，即隔一个灌一个而后补注中间加密孔，逐步形成帏幕，使中间孔深注浆时不往外渗。

 

　　外密内疏：如果注浆压力始终升不起来，也不冒浆，则必须在两侧适当加桩、注浆，此时可用水泥水玻璃浆液灌注，配合比为水泥浆：水灰比=l：l，水泥：水玻璃=1：0．5(体积比)，水玻璃浓度34玻美尔，以便在较短的时间内封闭两侧，防止浆液外流和注浆量过大而达不到注浆效果，也就在两侧适当加密的前提下，保证中间部位钢花管按原设计施工。

 

　　先少后多，先浓后稀：压浆时两侧采取少量多灌注，多次扫孔，重复灌注直至终孔，开始时应少量先灌，并观察注浆过程，如果注浆难于结束，可加速凝剂或前述的水玻璃，待注浆量比较稳定时，再连续灌注，直至两侧孔全部完成为止，也就是遵循先少后多的原则，先浓后稀则是初期、中期压注要采用较浓稠的浆液，在注浆压力骤然上升后，改用较稀的浆液压注(初期视情况可适当加入速凝剂或水玻璃)。

 

　　二、隧道钢花管桩加固岩溶技术注意事项

 

　　1、注浆过程中，发现冒浆时，应根据具体情况采用嵌缝表面封堵、加浓浆液和降低压力等方法加以处理。

 

　　2、注浆过程中，发生串浆时，如被串孔正在钻进，则应立即停钻；如串浆量不大时，可在注浆的同时，在被串孔内通入水流，使水泥浆不致充填孔内；如串浆量大时，可用止浆塞塞于被串孔串浆部位上方1～2米，对注浆孔继续注浆。注浆结束后，应立即将被串孔内的止浆塞取出，并扫孔洗净待后再注。

 

　　3、在软基吸浆量大注浆难于结束时，一般可限流，间歇注浆，浆液中掺速凝剂或压注水泥水玻璃等。

 

　　4、注浆过程中如回浆变浓，应改稀后继续压注，若无效，再次改稀压浆，如回浆仍变浓，即可结束压浆。

 

　　5、注浆过程中如因故中断，要尽可能缩短中断时间，及早恢复注浆，若中断时间超过30分钟，应立即设法冲洗钻孔；如冲洗无效，则应在重新注浆前进行扫孔。恢复注浆前，开始应使用最大水灰比的浆液压注，如吸浆量与中断前相似，即可采用中断前的水灰比；如吸浆量较中断前减少较多，则浆液逐渐加浓。恢复注浆后，如吸浆量比中断前减少很多，且在极短时间内停止吸浆，则认为该段注浆段不合格，应在附近补孔注浆。

 

　　三、隧道钢花管桩加固岩溶技术检测效果

 

　　采用地质钻钻孔取芯法对桩问土进行检测，按钢花管数量的3％进行抽检，经检测强度均符合设计要求。

 

　　压浆后，经取芯检验，空溶洞全部被水泥砂浆压注密实，钢花管间土体承载力显著提高，对以端承桩形式受力的钢花管桩群起到了显著的加强作用，钢花管以桩群形式嵌入基岩受力，有效地增强了抗压及抗剪能力，对列车的高速运营提供了较高的安全系数。

 

　　四、隧道钢花管桩加固岩溶施工技术小结

 

　　尽管钢花管桩群施工技术目前还没有详细的论证和很多的使用于铁路地基加固，但由于它本身具有的诸多优点，相信会越来越多地应用到工程实践中。通过干溪沟和万家山等几座隧道的应用实践，我们认为钢花管群桩加固软基具有如下特点：

 

　　(1)钢花管水泥砂浆构件是由钢管与砂浆形成的组合结构构件，兼有纵向受力主筋和横向箍筋的作用，理论分析和工程实践都表明，其与钢筋混凝土相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材约30%。

 

　　(2)钢花管本身便是劲性骨架，先安放钢花管再压浆，可省去模筑混凝土的支架，可大大节省材料，缩短工期。

 

　　(3)钢花管可以穿透岩石夹层，保证夹层下部基础密实，与其它复合地基相比，它具有适应环境能力强的优点。

 

　　(4)注浆压力较大，可以对周围土体起到固结强化的作用，采用群桩施工可使之形成一固结整体。

 

　　(5)由于有钢花管注浆后形成钢筋砼桩，其承载力大大提高，与旋喷桩相比，其不仅适应地质能力强，而且操作工艺简单，注浆参数及工艺要求不高，但能取得较好的效果，在岩溶范围较小或地质复杂的地段应用可取得比其它方法更好的效果。

 

　　(6)其缺点是工程质量完全靠施工过程控制，成桩后的质量好坏不易检测。

 

　　参考文献：

 

　　[1]李治国，隧道岩溶处理技术[J]，铁道工程学报，2011，6(4)

 

　　[2]张德和，隧道穿越溶洞堆积物的设计与施工[J]，地下空间，2011，9（6）