旋喷桩在加固隧道填充性岩溶软基中的应用

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1、旋喷桩在加固隧道填充性岩溶软基中的应用3刘锋卢树奀吕建兵(广东省高速公路有限公司京珠北分公司广东广州512700)(广东交通集团检测中心广东广州510800)摘要在介绍旋喷桩加固隧道填充性岩溶软基设计方法的基础上,对其加固深度、复合地基强度计算、室内试验与现场检测效果进行了分析与评价,为类似工程提供借鉴。关键词填充性岩溶旋喷桩软土地基加固与检测0引言渝怀铁路干溪沟隧道位于重庆市黔江郁山镇境内,全长3878m,隧道进口开挖揭示DK278+628～+698段发育一大型全充填溶洞,主要充填黄褐色软塑-硬塑粘土夹碎石、松散-中密块石土,隧道洞身位于充填物中。隧道施工过程中,多次发生临

2、时支护拱部开裂及大面积坍塌,其粘土地基承载力为140kPa,为加固软基,经旋喷桩、粉喷桩和碎石桩等对比,在文献[1]、文献[2]的基础上,对DK278+628～+678段隧底填充性岩溶采用了旋喷桩加固。111注浆孔及桩位布置根据工程勘察资料和公路路基的设计,DK278+628～+678段隧底充填溶洞采用高压喷射注浆(旋喷桩)加固。间距布置:衬砌边墙外侧各采用一排<75斜向钢花管注浆加固,交错布置,纵向间距65cm,横向间距100cm;DK278+678～+681隧底充填物较浅段采用M715浆砌片石换填。中间线路行车部分纵横向间距1m,梅花形布置;基底加固深度根据溶洞充填物深度

3、确定:若充填物深度小于15m,则其加固深度进入基岩不小于50cm;若充填物深度大于15m,加固深度按15m控制。桩位布置见图1。1工程设计图1隧底溶洞处理桩位布置图(单位:m)112水泥浆配制注浆材料采用PO1325普通硅酸盐水泥浆为主剂,并掺入2%～3%速凝早强剂CaCl2,水灰比为1∶1～115∶1。113注浆压力根据干溪沟隧道岩溶揭示的充填物岩性特征,隧以修正。Q=Anα(1+β)(1)3式中Q为总注浆量,m;A为注浆范围岩层体积,m3;n为围岩空隙率,%;α为浆液充填系数,一般在017～019之间;β为注浆材料损耗系数,通常为011左右。可把nα(1+β)统称为填充率

4、,土质地层及岩石地层的填充率相差较大,表1为不同地层填充率的经验数值。底采用旋喷桩加固,注浆压力:MPa;3m以下,采用25MPa。114注浆量0～3m,采用27注浆量受围岩条件、浆液类型、注浆技术水平及围岩裂隙分布各向异性等多种因素影响。因此,计算注浆量与实际注入量相差很大,一般通过试验注浆予表1不同地层填充率表地质条件填充率/%粘土质地层砂砾质地层20～4040～603铁道部科技项目。刘锋,男,工程师,硕士。·39·刘锋等:旋喷桩在加固隧道填充性岩溶软基中的应用的水泥用量为5815kg,修正系数取314,则每米水泥用量为19819kg。与《建筑地基基础工程施工质量验收规范

5、》桩径450mm的高压喷射注浆地基每米的水泥用量接近。渝怀铁路干溪沟隧道隧底为溶洞,溶洞内有填充物和回填岩层,地质条件为粘土、碎石土、块石土和人工填筑土等。粘土质地层每米的注浆量为014523Q=3114××0140=01064m42加固效果分析211室内试验取地基土以标准稠度制作标准试件,进行物理力学性能试验,以求得设计所需的配合比。在施工完成后,对桩身强度进行试验,得到相关参数。对与渝怀铁路干溪沟隧道DK278+628～+698段填充性岩溶地质情况相类似的18标段姚地隧道DK285+338～+390段和DK285+455～+529段岩溶施工中的旋喷桩,在室内制作了3组标准

6、试件进行无砂砾质地层每米的注浆量为014523Q=3114××0160=01096m4因隧底为粘土地层∶砂砾地层=0155∶0145,桩平均每米注浆量为旋喷Q=01064×0155+01096×0145=01078m31因浆液配合比为1∶1,根据现场试验配合比确定每立方米水泥浆液水泥用量为750kg,则每米旋喷桩侧限抗压强度试验,试验结果见表2。表2水泥土试验结果表28d无侧限抗压强度/MPa容重/(kN·m-3)割线模量/MPa平均模量/MPac/MPaφ/(°)泊松比514～18181710～2115112～3150128～0135411～2017613～181541～4

7、5212旋喷桩复合地基强度计算[3]～[8]确定加固后复合地基的承载力时,首先要明确其破坏模式,根据文献[3]介绍,纵向增强的复合地基主要具有桩身破坏和桩体与桩间土复合地基的整体失稳两种破坏模式。根据室内试验与地质勘察资料,旋喷桩加固干溪沟隧道DK278+628～+678段填充性岩溶复合地基的承载力计算如下。21211单桩竖向承载力标准值式中f为复合地基承载力标准值,kPa;A为1根sp,ke2桩承担的处理面积,经计算Ae=01937m;Ap为桩的22平均截面积,Ap=π×015/4=01196m;f为