李元元

（四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司 ，四川 康定 626001）

1 施工概述

長(zhǎng)河壩隧道出口響水溝溝底局部基巖出露，表層為坡積碎石堆積土層，出口洞頂以上地面為灌木植被覆蓋，右側(cè)地表局部可見(jiàn)巖石出露，左側(cè)為厚層坡積碎石堆積土層。根據(jù)前期地質(zhì)勘測(cè)資料顯示，長(zhǎng)河壩隧道K17+935.5～K17+835段隧道路面以下為坡積碎石堆積土層。

長(zhǎng)河壩水電站水庫(kù)正常蓄水位為1690 m高程，長(zhǎng)河壩隧道洞口路面設(shè)計(jì)高程為1702.285 m，考慮水庫(kù)蓄水后庫(kù)水形成的毛細(xì)現(xiàn)象、波浪作用等因數(shù)的綜合影響，1693 m高程以下基本為庫(kù)水影響區(qū)，即洞口段坡積碎石土層的中下部均浸泡在庫(kù)水位以下。在水庫(kù)蓄水和泄水的過(guò)程中，庫(kù)水位升降將直接引起長(zhǎng)河壩隧道出口段隧道底部堆積體的干濕狀態(tài)交替，降低土體力學(xué)參數(shù)；水位升降也將致使坡積體內(nèi)水位勢(shì)產(chǎn)生變化，加大了水力滲透的滲流力和水力沖刷作用；堆積體結(jié)構(gòu)易使隧底沉降量加大，且由于隧底基巖面呈斜傾構(gòu)造，隧洞兩側(cè)墻腳易發(fā)生不均勻沉降，水庫(kù)蓄水后隧道底部土體沉降、變形極可能引起隧道出口段洞身結(jié)構(gòu)變形而發(fā)生破壞。綜合以上因數(shù)，對(duì)長(zhǎng)河壩隧道出口K17+935.5～K17+835隧底基礎(chǔ)進(jìn)行加筋幕墻補(bǔ)強(qiáng)加固，通過(guò)對(duì)隧道兩側(cè)墻腳及仰拱下設(shè)置注漿孔內(nèi)置外徑為φ89 mm壁厚5 mm的花管，結(jié)合土體注漿形成的帷幕墻對(duì)隧底地基進(jìn)行加固，由注漿花管和注漿固結(jié)后的土體形成復(fù)合基礎(chǔ)共同承擔(dān)隧道墻腳傳來(lái)的荷載，改變隧道地基地層承載力較低的性能，提高隧道墻腳底部及仰拱與微型樁及帷幕墻共同承載和變形協(xié)調(diào)的能力。

2 施工方法

2.1 灌漿孔編號(hào)定位

微型花管樁灌漿按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行。環(huán)間分兩序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，鉆孔和灌漿都必須按分序加密的原則進(jìn)行，其中墻腳處灌漿孔間排距為0.5 m×0.5 m，仰拱中部灌漿孔間距為1 m，花管孔位按梅花型布置。

灌漿孔定位：根據(jù)灌漿孔布置圖中的高程和樁號(hào)，用全站儀精確放出孔位，并用紅油漆作標(biāo)記，并標(biāo)明孔號(hào)。

灌漿孔編號(hào)：Ha-b-c。

其中：H——花管注漿；a——單元號(hào)，由洞口向內(nèi)按自然序列遞增，a=1，2，3，…；b——排號(hào)，對(duì)應(yīng)a單元，由左側(cè)向右側(cè)按自然序列遞增，b=1，2，3，…；c——孔號(hào)，對(duì)應(yīng)b排，由洞口向內(nèi)按自然序列遞增，c=1，2，3，…。

2.2 造孔

2.2.1 灌漿孔技術(shù)參數(shù)

1）孔徑，造孔設(shè)計(jì)孔徑為覆蓋層φ146 mm，基巖部位為 φ115 mm；2）孔深，深入基巖 0.5 m 為準(zhǔn)；3）灌漿孔角度，花管造孔外插角為5°，10°，仰拱部位兩排孔為90°。

2.2.2 造孔設(shè)備與機(jī)具

1）主要設(shè)備。YG-80工程錨固鉆機(jī)。

2）機(jī)具。φ146偏心跟管鉆具，φ146（壁厚8 mm）套管及連接手，液壓拔管機(jī)，ZDφ110沖擊器配套φ115釬頭。

2.2.3 造孔方法

在設(shè)計(jì)孔位上，人工或用風(fēng)鉆鑿出與孔徑相匹配的10cm左右深的槽（孔），為跟管鉆進(jìn)提供定位和導(dǎo)向作用。開(kāi)鉆前，讓偏心鉆頭伸出套管靴，正轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度時(shí)，張開(kāi)偏心鉆頭，方可進(jìn)行正常鉆進(jìn)。特別注意在確認(rèn)鉆頭到達(dá)孔底后，先回轉(zhuǎn)，待正常后，再開(kāi)風(fēng)進(jìn)行鉆進(jìn)。

跟管鉆進(jìn)過(guò)程中，邊加鉆桿邊加套管。套管使用φ146（壁厚8 mm）的連接手連接。跟管鉆進(jìn)至需要深度位置后，即可將跟管鉆頭、沖擊器、鉆桿提升出孔外。根據(jù)需要可一次跟管到位，或先跟管鉆進(jìn)至需要深度后再用常規(guī)釬頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。為防止套管靴打脫落，在套管尾部增加一個(gè)同步給進(jìn)裝置，套管靴與套管之間實(shí)行焊接。

2.2.4 造孔順序

先造環(huán)間Ⅰ序排孔，后造環(huán)間Ⅱ序排孔，同一環(huán)內(nèi)先造Ⅰ序孔，后造Ⅱ序孔。同一單元內(nèi)的同一次序孔可全部或部分鉆出后，再進(jìn)行灌漿，也可單孔分序鉆進(jìn)和灌漿。

2.2.5 花管制作及安裝

1）花管材料?；ü懿捎猛鈴溅?9壁厚5 mm的無(wú)縫鋼管。

2）花管制作。用φ20鉆頭的大型臺(tái)鉆打孔，間距20cm，梅花型布置，錐頭采用人工焊接成型，花管連接采用連接手絲扣連接。

3）花管安裝?；ü馨惭b采用人工一次安裝。

2.2.6 拔管施工

花管安裝完成后，用液壓拔管機(jī)把套管從孔內(nèi)拔出。拔管采用專(zhuān)用拔管機(jī)千斤頂及油泵，先將千斤頂?shù)牡匕逯糜趲r面靠深填實(shí)，用卡瓦卡住導(dǎo)管及千斤頂頂板再升動(dòng)油泵、千斤頂，導(dǎo)管順著千斤頂?shù)纳狄还?jié)一節(jié)地拔出。拔管過(guò)程中不能把花管從孔內(nèi)帶出來(lái)。

拔管時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題：1）在造孔過(guò)程中，因沖機(jī)器震動(dòng)使得該部位巖層的應(yīng)力釋放，引起巖體變形，使套管變形彎曲，導(dǎo)致套管不能拔出；2）由于該段巖層屬泥砂夾碎孤石極為破碎松散，在造孔過(guò)程中大量的砂石被吹出，致使巖體與套管間形成空洞；再造鄰孔時(shí)沖擊的震動(dòng)使得空洞塌陷，導(dǎo)致套管不能拔出；3）由于該段巖層屬泥砂夾碎孤石極為破碎松散，在灌漿過(guò)程中可能串漿而使未拔套管被凝結(jié)包裹不能拔出。

2.2.7 孔口封堵施工

在套管拔完后要保護(hù)好孔口，并及時(shí)安排人員進(jìn)行孔口封堵施工。孔口的封堵，先人工把孔口周邊的松散覆蓋層清理干凈，然后用棉紗或棉花把花管外壁和孔壁之間的空隙填充滿，并用鐵釬或鋼筋搗密實(shí)，充填深度要達(dá)到孔口以下1 m左右。在填充物填充密實(shí)后花管四周用砂漿封填密實(shí)，砂漿封填厚度不小于20 cm。待凝3 d后，方可進(jìn)行花管灌漿。

2.3 花管灌漿

2.3.1 制漿

制漿模式采用集中制漿、現(xiàn)場(chǎng)配漿的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將采用2個(gè)比級(jí)漿液比重來(lái)配置漿液，分別為0.8∶1，0.5∶1，必要時(shí)可摻加少許砂及速凝劑，漿液配置采用高速攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不少于30 s，用輸漿泵將原漿輸送至現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)漿桶，現(xiàn)場(chǎng)灌漿嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配比按需配漿。漿液從制備到用完的時(shí)間不大于4 h。灌漿結(jié)束后，立即清洗好設(shè)備及管路，以保證后續(xù)灌漿時(shí)的暢通性。

2.3.2 灌漿方法

該工程花管灌漿采用從孔口下射一根φ25鋼管作為射漿管，射漿管下至距孔底0.5 m左右，孔內(nèi)循環(huán)式灌漿，全孔一次性灌注。灌漿按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行，環(huán)間先灌Ⅰ序排孔，后灌Ⅱ序排孔，同一環(huán)內(nèi)先灌Ⅰ序孔，后灌Ⅱ序孔?；ü芄酀{按固結(jié)花管周?chē)邢薹秶鷥?nèi)土體設(shè)計(jì)，漿液有效擴(kuò)散半徑不小于0.5 m。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入量持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入量保持不變而壓力持續(xù)升高，不改變水灰比；灌漿過(guò)程中，灌漿壓力參數(shù)初壓為0.2 MPa、終壓為0.5 MPa。在實(shí)際灌漿過(guò)程中，當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，將采取鉗縫、表面封堵、低壓、限流、限量、加濃漿液和間歇灌漿以及掃孔復(fù)灌等原則進(jìn)行。

2.3.3 灌漿結(jié)束條件

花管灌漿在該灌漿段最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入量不大于1 L/min后繼續(xù)灌注30 min，灌漿方可結(jié)束。

2.3.4 封孔

1）灌漿結(jié)束后，采用“置換和壓力灌漿封孔法”進(jìn)行封孔，封孔灌漿水灰比為0.5∶1，灌漿壓力為該孔最大灌漿壓力。

2）灌漿孔待孔內(nèi)水泥漿液凝結(jié)后及鋼筋安裝完成后，灌漿孔上部空余部份采用M20砂漿人工封填搗實(shí)。

3 微型花管樁質(zhì)量檢查

根據(jù)微型花管樁灌漿設(shè)計(jì)技術(shù)要求和相關(guān)檢測(cè)規(guī)范，需進(jìn)行微型花管樁灌漿后的基礎(chǔ)進(jìn)行承載力復(fù)核。

3.1 基礎(chǔ)承載力檢測(cè)

3.1.1 試驗(yàn)儀器

1）承壓板。采用0.45 m×0.45 m×0.01 m鋼質(zhì)板，承壓面積為0.2 m2，滿足試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定要求。

2）加載裝置。包括壓力源和反力構(gòu)架，壓力源采用液壓裝置，其出力誤差小于全量程的1%，采取過(guò)載保護(hù)結(jié)構(gòu)；反力構(gòu)架由工字鋼和花管搭成的平臺(tái)反力裝置。

3）沉降觀測(cè)裝置。采用大量程百分表，相應(yīng)的分度值為0.01 mm，對(duì)稱(chēng)布置于鋼質(zhì)平板的4個(gè)角點(diǎn)處。

4）荷載測(cè)量。荷載值通過(guò)壓力傳感器測(cè)量，數(shù)字壓力顯示器可直接顯示力值（kN）。

3.1.2 操作步驟

1）在隧道邊墻拱腳注漿段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)孔位指定，選定試驗(yàn)區(qū)域，整平場(chǎng)地，開(kāi)挖試坑，試坑底面寬度大于承壓板寬度的3倍。試驗(yàn)前保持試坑土層的天然狀態(tài)，在開(kāi)挖試坑及安裝設(shè)備中，將坑內(nèi)地下水位降至坑底以下，并防止因降低地下水位面可能產(chǎn)生破壞土體的現(xiàn)象。

2）設(shè)備安裝次序與要求：安裝承壓板前整平試坑面，鋪約1 cm厚的中砂墊層，并用水平尺找平，承壓板與試驗(yàn)面平整接觸；安放加載千斤頂反力構(gòu)架，其中心與承壓板中心一致，當(dāng)調(diào)整反力構(gòu)架時(shí)，避免對(duì)承壓板施加壓力；安裝沉降觀測(cè)裝置，其固定點(diǎn)設(shè)在不受變形影響的位置處，沉降觀測(cè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置。

3）加載方式。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用相對(duì)穩(wěn)定法，采用手動(dòng)油泵逐級(jí)加載，共分2個(gè)階段。

第一階段加載：按工作荷載的25%分別加載，加載精度為2%，沉降測(cè)量的精度為0.01 mm。每次加載后，進(jìn)行下一次加載前，要保持該階段的加載值恒定不變，并且只有在每單位小時(shí)內(nèi)沉降小于等于0.25 mm時(shí)，才能進(jìn)行下一階段的加載。加載至工作荷載的50%時(shí)，最大沉降不超過(guò)6 mm；加載至工作荷載的100%后，在該荷載下持荷48 h，最終最大沉降不超過(guò)15 mm。

第二階段減載：加載至設(shè)計(jì)荷載后按相反的程序減載至0，減載與第一階段相同的方法和要求記錄各階段的加載值和沉降值。

4）試驗(yàn)終止。試驗(yàn)一般宜進(jìn)行至試驗(yàn)土層達(dá)到破壞階段終止。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止試驗(yàn)：在本級(jí)荷載下，沉降急劇增加，承壓板周?chē)霈F(xiàn)裂縫和隆起；在本級(jí)荷載下，持續(xù)24 h沉降速率加速或近似等速發(fā)展；總沉降量超過(guò)承壓板直徑（或?qū)挾龋┑?/12；根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，最大壓力為設(shè)計(jì)荷載1.0倍。

當(dāng)需要卸載觀測(cè)回彈時(shí)，每級(jí)卸載量可為加載增量的2倍，歷時(shí)1 h，每隔15 min觀測(cè)一次。荷載安全卸除后繼續(xù)觀測(cè)3 h。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

1）在此次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中未出現(xiàn)沉降急劇增加，承壓板四周未出現(xiàn)裂縫和隆起，持續(xù)24 h沉降速率加速或近似等速發(fā)展的情況，當(dāng)加載至設(shè)計(jì)要求承載力1400 kn/m2時(shí)，總沉降量為8.392 mm，小于承壓板寬度的1/12，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，最大壓力達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的1.0倍時(shí)終止試驗(yàn)。

2）加載至設(shè)計(jì)荷載50%時(shí)，最大沉降為3.688 mm，小于設(shè)計(jì)技術(shù)要求最大沉降6 mm的要求；加載至設(shè)計(jì)荷載的100%后，在該荷載下持續(xù)48 h，最終最大沉降為8.392 mm，小于設(shè)計(jì)技術(shù)要求中的最終最大沉降不超過(guò)15 mm的要求。

3）特征值的確定。根據(jù)此次地基承載力試驗(yàn)加載和卸載P～S曲線可以看到（見(jiàn)圖1），在設(shè)計(jì)荷載1400 kN/m2的范圍內(nèi)。加載階段地基先后經(jīng)過(guò)彈性變形階段和塑形變形階段。加載至設(shè)計(jì)荷載100%時(shí)，總沉降量為8.392 mm，在卸載至0后，殘余沉降為5.289 mm，恢復(fù)的彈性變形為3.103 mm。

圖1 地基承載力試驗(yàn)P～S曲線

此次載荷試驗(yàn)依據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求按工作荷載的25%加載，荷載增量為350 kPa，由4組荷載于沉降值繪制的P～S曲線，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，不能確定臨塑形荷載值（比例界限值）。

整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，未出現(xiàn)技術(shù)要求及相關(guān)規(guī)范中提到的承壓板周?chē)霈F(xiàn)裂縫和隆起，持續(xù)24 h沉降速率加速或近似等速度發(fā)展以及總沉降量大于承壓板寬度的1/12確定極限荷載的情況，可知極限荷載值大于1400 kN/m2。

4）承載力基本值f0的確定。從此次地基承載力試驗(yàn)P～S曲線可以看到，在設(shè)計(jì)荷載1400 kN/m2的范圍內(nèi)，加載階段，沒(méi)有出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。比例界限不明確，極限荷載不能確定。承載力基本值f0以沉降標(biāo)準(zhǔn)取值。

此次試驗(yàn)屬于低壓縮土，對(duì)加荷段近似采用線性插值，取S=0.015b=6.750 mm對(duì)應(yīng)的荷載值為1157 kN/m2。

3.3 檢測(cè)結(jié)論

在設(shè)計(jì)荷載1400 kN/m2的范圍內(nèi)，未出現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范中確定極限荷載的情況，可知極限荷載大于1400 kN/m2；承載力基本值f0以沉降標(biāo)準(zhǔn)取值，對(duì)應(yīng)的荷載值為1157 kN/m2；加載至工作荷載50%、100%時(shí)，最大沉降分別小于設(shè)計(jì)最大沉降6 mm和15 mm的要求，由試驗(yàn)結(jié)果可知基礎(chǔ)承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在長(zhǎng)河壩隧道拱腳覆蓋層基礎(chǔ)加固處理中，運(yùn)用微型花管樁對(duì)拱腳覆蓋層進(jìn)行鉆孔、灌漿加固，改善覆蓋層基礎(chǔ)穩(wěn)定性，在實(shí)施后通過(guò)一系列的檢查方法，對(duì)施工成果進(jìn)行了科學(xué)有效的證實(shí)。通過(guò)施工技術(shù)創(chuàng)新，在施工中得到了實(shí)踐的證明，為今后類(lèi)似工程覆蓋層基礎(chǔ)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。