树根桩在铁路隧道施工中的应用

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摘要：介绍在尖山隧道出口端D3K147+805～D3K147+853基底加固，采用桩径300mm，间距800×800mm，桩长平均3.5m的树根桩处理膨胀土地基的施工方法。

关键词：树根桩施工钻孔高压注浆

1、工程概况

尖山隧道DIK145+320～D3K147+853全长2533m。隧道出口端D3K147+805～D3K147+853段为膨胀土，对隧道构成影响的膨胀土最大厚度近9.5米，具有表层干硬，下部渐软，遇水易膨胀，边坡稳定性差。地基处理设计采用树根桩，直径为300mm，间距800×800mm，桩长平均为3.5m，内置正方形的钢筋笼；分布在尖山隧道出口端D3K147+805～D3K147+853基底。树根桩加固如图所示。

隧道出口端D3K147+805～D3K147+853地面以下11.8m~
14.9m为弱膨胀土，容易塌孔，造成钻孔困难。施工场地狭窄，对钻机的就位和移位有较大影响。

2、树根桩施工工艺

树根桩施工工艺流程：桩孔定位→桩机就位→钻孔→清孔→拔钻杆→吊装钢筋笼→下注浆管→填碎石→注清水→第一次压力注浆→第二次压力注浆→拔注浆管→处理桩头

2.1施工准备

首先将施工场地垫实整平，测量确定桩位，并根据桩位铺设钻机的行走轨道。

2.2钻机就位

钻孔机采用MGJ-50型锚杆工程钻机，根据工程要求配备150mm回转式钻头。

2.3钻孔

开钻后，通过调整钻机动力头输出的转速变化来适应土层的变化，使钻进过程中钻机平稳。钻进过程中，随着钻孔深度的增加，相应接长钻杆，每节钻杆长度为2.0m；为防止钻进过程中塌孔，现场配置泥浆，由钻杆充入进行泥浆护壁。孔中不断有泥浆冒出，在现场挖两个3m×3m×1.5m泥浆坑,将钻孔冒出的泥浆排入泥浆坑。

2.4清孔

钻机达到设计深度后，将钻杆提起200mm左右，注入清水开动钻机空钻，进行清孔作业，到孔中流出的泥浆比重小于1.2为止，从而完成了置换泥浆清孔的目的。

2.5吊装钢筋笼及安设注浆管

清孔后逐节拔钻杆，吊装钢筋笼。钢筋笼分节制作，上下两节钢筋笼竖向钢筋采用焊接连接。钢筋笼的四周设定位块，钢筋笼在定位块的约束下，垂直插入桩孔内，施工时防止将周围的土带入孔内，将孔堵塞。在钢筋笼中心绑扎一根PVC管作为注浆管，注浆管的下端距孔底为300mm左右。注浆管顶端外露部分与高压泥浆泵的高压胶管接头连接，高压胶管与PVC管接头要箍紧。

2.6填碎石

在钢筋笼下入孔内后，直接往孔内填入5～13mm粒径的碎石，下料不宜太快；下料过程中应轻轻敲击钢筋笼，确保填料密实。

2.7注浆

注浆采用衡阳机械厂生产的BW-250型高压泥浆泵，水泥用425号普通硅酸盐水泥。水泥浆搅拌过程搅拌罐中不得有杂物和硬块，随后进行首次打压注浆，直到水泥浆溢出孔外为止。首次注浆后稳定半小时后，再进行第二次注浆，第二次注浆边注浆边将注浆管向外拔。拔管后按质检要求在顶部取混凝土制成试块，然后填补桩顶混凝土至设计标高。

3、施工质量控制措施

钻孔前校核桩位，桩位偏差控制在20mm以内。

钻孔过程中尺量桩体垂直度，桩体垂直度不超过1%。

钻孔时用泥浆护壁或清水护壁，不用套管时在孔口附近下一段套管；作为端承桩时必须下套管成孔。钻孔到设计标高后，直到孔口泛水为止。

吊放钢筋笼，节间钢筋搭接焊缝长度不小于5倍钢筋直径。施工时尽量缩短吊放和焊接时间。

碎石用水冲洗后计量填放，填入量不小于计算体积的0.8-0.9倍。填灌过程始终利用注浆管注水清孔。

注浆选用能兼注水泥浆和砂浆的注浆泵，最大工作压力不大于1.5Mpa。注浆时控制压力，使浆液均匀上冒，直至泛出孔口为止。

拔管后按质检要求在顶部取混凝土制成试块，然后填补桩顶混凝土至设计标高。

树根桩如出现缩颈和塌孔现象，将套管下到产生缩颈和塌孔的土层深度以下。

树根桩施工时防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象，树根桩额定注浆量不应超过桩身体积计算的三倍，当浆液达到额定注浆量时应停止注浆。此时可采用跳孔施工、间歇施工和添加速凝剂等措施来解决浆液流失的问题。

4、质量检验

施工过程做好现场验收记录，包括钢筋笼制作、成孔和注浆等各项工序检查。

每三根桩做一组试件，每组三块150ⅹ150ⅹ150mm，以便测定桩身混凝土强度。

对承受垂直荷载的树根桩，采用荷载试验方法检验其承载力和沉降特性，也可用动测法检验桩身质量。在建造上部结构前检验桩位、桩数和桩头强度。

当发现断桩现象时，及时采取加固措施。

5、实施效果

树根桩施工完毕后，中南大学检测中心对桩的完整性进行检测，抽检12根，完整11根，基本完整1根，完整性达到100%。桩身混凝土试件经驻地监理见证试验，其强度均满足设计要求。

6、结束语

尖山隧道隧底加固结束后，经测量没有发生明显的沉降现象。采用树根桩处理地基效果好，这一施工方法解决了狭窄施工场地情况下地基处理施工技术的难题，类似的隧道工程施工均可以此为鉴。

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