商呈祥 温亮辉

(1.河北省高速公路张涿张家口管理处，河北张家口 075600;2.河北远中公路工程有限公司，河北石家庄 050000)

0 引言

张涿高速公路张家口段起点位于涿鹿县城东部的单家堡，与京化高速相接，终点位于张家口与保定市交界处(涿鹿县河东镇岔河村东)，路线全长83.6 km。该路段工程地质条件复杂，易于产生地质灾害，虽然在建设期对部分路段进行过相应的夯实和挤密地基处理措施，但最终因高强度、大雨量降水，致使雨水渗入地基和路基，导致路基局部路段出现不同程度的沉降、开裂侧向滑移。为保证公路建设与运营期的安全，对于此类地质病害，采用了钢花管注浆形成的微型桩方法进行了处理［1-4］。

1 工程概况

张涿高速公路K70+000～K78+000段为半挖半填路段，最大填方高度达15 m以上，填土宽度10 m，该路段为非自重湿陷性黄土，在路基载荷作用下，由于地表降水沿边坡和地面渗入，使得地基含水量增加，演变为软弱地基，其特点为:天然含水量增大，满足不了路堤荷载对天然地基承载力的要求，在建设期间，尤其是高强度、大雨量降水条件时，使路基发生了明显的侧向滑移，在路面上距路肩6.0 m～8.0 m出现一明显纵向裂缝，裂缝宽度3 cm～8 cm。经多种方法比选后，采用了钢花管注浆微型桩加固方法。微型桩方法通过孔内注浆显著增加了桩的摩阻力和抗水平荷载的能力，同时改善了邻近土层的结构，使密度增大，地基土的承载力提高。同时，钢管微型桩桩体所承受的荷载比普通钢筋混凝土桩桩体还要大，使桩土应力比更大。钢管微型桩所分担的荷载大，使基底下一定深度范围内土层中的附加应力更小，从而也就减少了持力层内可能产生的大量压缩变形，提高了地基土的承载力，使地基沉降不再发生，达到了沉降与侧向滑移病害地基加固的目的［5，6］。

2 微型钢管桩设计概况

1)钢花管微型桩桩身强度不小于20 MPa，单桩承载力不小于150 kN。

2)根据路基的填土高度，排距为1.5 m，行距为1.5 m，为等腰三角形布设，微型桩长为10 m(见图1)。

图1 K72+679～K72+705段微型桩布设平面示意图

3)根据微型桩钢管大小和构造要求，微型桩桩径为140 mm。钢管直径为50(见图2)。

图2 微型桩布设结构示意图

4)单孔注浆半径采用0.75 m～1.0 m。注浆充填系数选用3%～5%，单位长度注浆量为0.10 m3～0.30 m3。

3 微型钢管灌注桩施工工艺以及施工要点

3.1 微型钢管灌注桩施工工艺

1)桩位布置。

注浆孔坡角最低处开始布设，共布设5排，打穿路基进入地基6 m。

2)成桩工艺。

孔径不小于130 mm;到原地基后用130掏土至设计深度。

3)下注浆管。

成孔后，下入φ50钢管，注浆管下部开φ6花孔，其中花孔竖向间距为0.5 m，呈螺旋式。

4)桩身填筑。

以0.5～1.0碎石为骨料拌合水泥填桩顶处。每立方米碎石中拌入 300 kg P.s.a32.5 水泥。

5)制备浆液。

根据灌注所需的浓度制备浆液，浆液按水灰比为0.6∶1.0来配制，必要时可以加入适量的速凝剂，水泥选用P.s.a32.5矿渣硅酸盐水泥，水为一般人畜饮用水。用灰浆搅拌机将浆液充分搅拌均匀。

6)注浆。

浆液制备搅拌均匀后，用压力泵将浆液注入孔内，施工注浆采用自下而上分段挤密注浆的方法。在注浆的同时，形成桩身。注浆压力控制在2.0 MPa，闭浆5 min以上，注浆流量控制在50 L/min。

3.2 微型钢管灌注桩施工要点

通过现场多次试验，结合既有高速公路路基填土及地基的特点，对微型桩加固地基的施工机具提出如下类型:

1)成孔:在高速公路上进行成孔作业时，严禁采用湿法施工，应尽可能避免路基泥化和路面污染，必须采用风动成孔作业，根据现场实际情况，提出最有效的成孔设备配置和工艺配合。

2)当地基和路基填土为粘性土，且含水量大于25%时，使用冲击式潜孔钻机和地质30型钻机掏土组合，用冲击式潜孔钻机风动按设计要求孔径干法从面层开孔至路基顶面。然后移开冲击钻，用30型地质钻机就位，用打入法掏土，掏土器孔径略小于设计孔径，该组合的工效0.2 m/min ～0.4 m/min。

3)当地基和路基填土为粘质砂质土时，不受天然含水量限制，或粘性土含水量小于20%，使用冲击式钻机更换钻头，钻机施工一次完成，在路面钻进时采用风动冲击器钻进;钻至路基顶面时更换钻头，采用风动三棱切土钻具，钻头直径135 mm，钻头合金片呈120°镶嵌在φ50壁厚5 mm～10 mm空心管上，切片厚度15 mm～20 mm，切片切土角15°(该钻头已作为专利正在申报)，该钻具制造简单，使用方便，要求钻杆转速15 m/min，风动压力0.6 MPa，该组合工效 1 m/min。

4)当地基填土路基为含碎石或砂砾石土时，直接用冲击钻机钻至设计深度。发现塌孔或漏风时，应填入粘土，或加适量水进行二次成孔，以保证成孔顺利完成。

5)孔内填料和制作安装钢花管采用人工方式，注浆采用YSB-250/120型注浆泵，其泵量随时可以调节，注浆量用CJ-G5型灌浆记录仪控制。

4 结语

通过张涿高速公路病害治理工程的实践，取得如下的结论与建议:

1)钢花管注浆微型桩的桩径宜在0.10 m～0.15 m之间，其中的钢管既起到桩的支撑作用，同时可作为花管直接进行压力注浆，加固桩体周围的地基土。通过分析研究与工程实践，桩距推荐值为1.5 m～2.0 m，单桩承载力在150 kN以上，桩身强度大于20 MPa。

2)微型桩注浆时，注浆压力可根据经验或理论估算来确定。依据工程经验，考虑到地基条件及注浆目的，选用0.2 MPa～0.5 MPa的注浆压力，工作浆液流量不大于20 L/min。浆液充填系数值建议取0.05～0.10之间。

3)通过现场试验，针对地基和路基填土为粘性土、砂性土以及含碎石或砂砾石土三种情况，提出相应的微型桩施工配套机具最佳组合与施工要点。这种机具配合合理，施工功效高，在既有高速公路病害加固过程中施工机具移动方便，所需施工场地小，施工速度快，对既有高速公路交通影响较小。

［1］程永峰.微型桩基础在输电线路工程中的应用［M］.北京:中国电力出版社，2012.

［2］龙淑芝.树根桩技术在重力式挡墙地基加固中的应用［J］.公路工程，2011，36(4):136-138.

［3］张在保.树根桩在挡墙地基加固中的应用［J］.土工基础，2011，25(1):37-41.

［4］闫志刚，张国杉.树根桩技术在基础加固中的应用［J］.石家庄铁路职业技术学院学报，2008，7(1):6-10.

［5］刘 菊，魏焕卫，祝 健.采用微型桩处理地基下沉的设计和施工［J］.建筑技术，2007，9(38):671-672.

［6］苏荣臻，郑卫锋.青海地区微型桩杆塔基础应用分析及关键技术［J］.电力建设，2011，3(12):33-36.