钢管桩在抑制隧道地表山体滑坡方面的应用

钢管桩在抑制隧道地表山体滑坡方面的应用在隧道施工过程中，常因地质问题出现诸如塌方、涌水、岩爆、泥石流等地质灾害。不仅严重影响工程进展，增加工程造价，有时甚至会发生重大安全事故。因此，在隧道开挖阶段如何超前预报隧道掘进方向的地质构造，准确查出围岩性状、结构面的发育，特别是溶洞、断层、破碎带和含水情况，以便及时采取有效的预防措施，这对于确保施工安全至关重要。一、工程概况巴洒老寨2号隧道位于小勐养至磨憨高速公路第七合同段，为单洞式双向行驶单车道隧道，起讫里程为K20+005～K21+350，全长345米，隧道最大埋深83米。隧址区出露地层为新生界第四系全新统坡洪积层、坡残积层及中生界白垩系下统景星组。本隧道从K20+350（出口）处单向掘进施工。隧道出口左右两条大型箐沟汇集于洞口，与洞身呈40度左右的夹角向进口方向左右延伸，在K20+273~K20+350段地表左侧尚有一条与洞身平行的箐沟，出口隧址区纵横坡较陡，向左侧的横向偏压严重。二、地表危害巴洒老寨2号隧道出口端K20+273~K20+350段围岩为全风化呈角砾土状泥岩及含砾粉质粘土，土体松散，覆盖层薄，不能形成自然拱，自进洞以来在施工过程中因地形地质原因发生多次坍方，K20+285处曾发生冒顶坍方。随着隧道的掘进，围岩松动，波及地表，出现类似采空区的变形特征。K20+273~K20+300段处位于地表箐沟交汇处，偏压严重且容易汇水，洞内外变形发展迅速，由于西双版纳地区夏季雨水丰富，处治相当困难。当洞身开挖至K20+273时，K20+273~K20+300段洞内初期支护变形严重，4天时间拱顶下沉达40cm，水平收敛最大达60cm。导致洞身初期支护产生数条环向贯通裂缝，两侧拱腰40°处存在贯通的纵向裂纹，喷射砼出现剥落迹象；洞外斜坡顶K20+170处出现裂纹，并发展成为一条5~12cm宽、落差最大达20cm的弧形裂缝，弧长约80米，有形成地表滑坡的趋势。地表裂缝最高处与洞内变形段拱顶高差为96m。三、方案选择为了施工安全，立即停止洞身掘进；地表裂缝回填夯实后采取用砂浆抹平，并立即组织人员浆砌了四条横向截水沟和一条纵向排水勾，引排地表水，减少地表水下渗，避免滑体加速成型；在K20+273~K20+300段初期支护内侧施作扇形工字钢背拱支撑加固，并对该段初期支护背后围岩采取注C：S浆液固结。对如何阻止地表滑体成型，防止地表滑坡，当时列出了3种方案。第一种方案：在K20+235处地表横向施作钢筋混凝土抗滑桩。该方案施工难度较大，工期要求较长。第二种方案：在K20+200~K20+150段施作锚索框格梁稳固滑体。该方案可操作性强，但是投资较大，工期要求也比较长。第三种方案：在K20+300~K20+273段纵向施作钢管桩注浆，固结坡脚围岩，减小山体侧压，避免洞身开挖造成对山体的扰动，抑制滑体成型，从而避免山体滑坡。该方案可操作性强，要求工期相对较短，工程成本相对较低。经多方面综合考虑后，决定采取第三种方案。四、处治方案在K20+273~K20+300段地表、洞身开挖轮廓线右侧5m范围内打设4排φ159×6.5mm的注浆钢管桩，钢管采用无缝钢管，螺丝口连接，间距80×80cm，呈梅花形布置，打设深度根据实测横断面按低于起拱线以下≥2m、垂直于边坡方向，注纯水泥浆，在其顶部设C25钢筋混凝土圈梁相连接以形成整体。五、施工工艺由于围岩为软质泥岩和风化砂岩，为了避免串孔，采用跳跃式钻孔（即先采用160×160cm的间距梅花形布置，待第一批钢管桩安装并注浆后，再回头施工剩下的钢管桩）。当钻孔达到设计深度以后，及时用高压空气清孔，用自制冲击式打桩机将钢管打入孔内，钢管接头处采用螺丝扣连接，管尾露出地面40cm，钢管安装完毕及时注纯水泥浆液，固结围岩。待所有钢管装安装并注浆完毕后，立即采用C25钢筋混凝土圈梁将钢管桩露出地面部分连接起来，形成整体，圈梁横断面40（高）cm×30（宽）cm。施工中主要采用如下机械：1.KQG165S露天高风压中深孔钻机，钻机主要技术参数为钻孔直径：90－165mm钻孔深度：60m使用风压：1.05－2.46Mpa圣耗风量键：雀8捷－域2英6育立方米／唯分汇悼钻杆直径嘱：逐6猴0相－艘89mm杠钻杆长度仇：剑2500mm达托行走方式：胶劳轮托动钻头采彩用喉Φ睡16甲5翁钻头但，表狭2.LGCY邻-26/2漏2模型开山牌移动坑式螺杆空气压章缩躺机楚侦3.HJZB努-80/9意0硬型双液压力注理浆泵，主要技掌术参数浴为握占工作能力腐：讨4m3/h题工作压力盛：秆0.5-9M垂pa掌品电机功率贸：替11KW荷外形尺寸荒：踏1750&#洁215;80