树根桩施工

单线铁路隧道洞内树根桩的施工

摘要：介绍了红柠铁路工程施工中，在隧道洞内地质较差、施工场地狭窄的情况下，采用树根桩处理风积沙地基的施工方法。

关键词：树根桩施工 钻孔 钢筋笼 高压注浆

1 前言

树根桩亦称微型桩，实质上是就地注浆小直径的钢筋混凝土桩。树根桩经过压力注浆可与地基土紧密结合，水泥浆液还可沿土中孔隙扩展，达到提高单桩承载力、提高桩周土力学性能的效果。树根桩直径一般为300mm以内，既可施工成垂直桩，也可施工成斜桩互相交叉；可施工成单桩还可成排桩。由于它所形成的桩基形状如“树根”而得名。

树根桩的成孔方法分为：干法、湿法两种，本工程采用的是干法。用树根桩改善隧道工程地基结构属于一种新工艺。

2 工程概况

红柳林至神木西段骆驼场隧道进口里程为DK3+064，出口里程为DK4+618，全长1554m，为单线隧道。隧道位于陕北黄土高原梁峁区与毛乌素沙漠的接触地带，地表植被不发育，第四系黄土及沙覆盖层较薄，厚度5～20m。隧道出口端DK4+300～DK4+618段地表，分布有厚度10～45m的风积沙，隧道进口DK3+064～DK3+074段地表，分布有厚度1～2m的风积沙，均为半固定沙地，对隧道影响较大。其中隧道出口端有171m位于风积沙中。

风积沙地段地基处理采用树根桩，直径为150mm，桩长4m，内放直径120 mm钢筋笼，主筋伸入承台150mm。边墙墙角树根桩平面布置见示意图一，仰拱基底树根桩桩平面见示意图二。

3 工程特点

3.1 地面以下均为风积细沙，含水量5.4%，稳定性差，容易塌孔，成孔困难。

3.2 树根桩加固地基，待基础有一定承载力后，再施做承台、仰拱。

3.3 施工场地狭窄，初期支护后净宽为618cm，净高为786cm，隧道形状为三心圆，边墙墙角处树根桩钻机无法就位施工，采用人工洛阳铲成孔。

4 施工方案

4.1 施工工艺流程

测量桩孔定位→钻机就位（洛阳铲准备）→钻孔（掏孔）→拔钻杆→扩孔→安放钢筋笼及注浆管→填碎石及封孔→第一次压力注浆→第二次压力注浆→开挖→破除桩头

4.2 施工方法及技术措施

4.2.1 桩的施工方法及顺序

隧道衬砌台车9m，由于下下导坑开挖后围岩收敛较大，单线隧道施工干扰大，每次开挖20m，停止开挖，施做树根桩。由洞里向洞门方向依次施工，边墙墙角处采用人工洛阳铲成孔，仰拱基底树根桩采用自制钻机成孔。防止塌孔，树根桩施做时，间隔开挖，压浆结束后，再回头施工，完成整个工作段树根桩的施工。

4.2.2 桩孔定位和钻机就位

隧道开挖分四台阶，下下导坑开挖至水沟底面施做树根桩。用全站仪精确定出隧道中线、边线，然后用钢尺配合定出桩中心点位置。

钻孔机械自己研制，原理：钻机旋转使风积沙松散通过高压风吹出成孔。

钻机结构：150型潜孔钻安装在底座滑槽上，底座上安装一台卷扬机、四个轮子可以移动，潜孔钻上接高压风管。钻头用108无缝钢管加工，长1.5m焊在钻杆上，钻头尖端部分焊成菱形钻头，直径170mm，底部留有通风孔。

钻机就位前，首先将现场整平，然后人工推钻机就位。

4.2.3 钻孔

本工程的施工是从隧道开挖面向下钻孔，隧道开挖面距拱底树根桩顶面1200mm，距边墙墙角处650mm，树 根桩设计长度4.0m，因此成孔的长度为5.2m~4.65m，由于风积沙层较厚，整个树根桩全部处在风积沙地层中，故钻机在钻进过程中比较平稳。钻孔中，随着钻孔深度的增加，相应接长钻杆，每节钻杆的长度为1.0m，需接3节钻杆，另加钻机自带钻头钻杆2.5m，可以满足设计要求的深度，并且比设计超深50mm。

边墙墙角处，钻机无法就位的，直接用洛阳铲人工成孔，一次性施工到设计要求的深度。

4.2.4 扩孔

树根桩扩孔根据施工场地分：高压风扩孔、高压注水扩孔。仰拱基底树根桩采用自制钻机成孔，采用高压风扩孔，钻机钻至设计标高40cm范围内,钻头在此范围内停留60s，通过加吹高压风可以达到扩孔效果；边墙墙角处采用高压注水扩孔，人工洛阳铲掏孔比设计孔深超深90cm，成孔后用高压水管插入桩孔设计深度以上20cm，打开阀门注入高压水，并在上下20cm范围内来回停留50s。根据现场检查可以达到扩孔要求。

4.2.5 安放钢筋笼及注浆管

扩孔后逐节拔钻杆，插入钢筋笼，在钢筋笼顶部对称焊上吊环，保证钢筋笼顶面符合设计标高。在钢筋笼的中心焊接一根Φ40mm无缝钢管，作为注浆管，注浆管的上端高出开挖面10cm左右、下端距孔底400mm左右，钢筋笼的三侧设定位块。

钢筋笼在定位块的约束下，垂直插入桩孔内，施工中防止将孔周围的沙带入孔内，钢筋笼放到设计标高后，将孔堵塞。

4.2.6 填碎石及封孔

在钢筋笼放入孔内之后，直接往孔内填入5mm~13mm粒径的碎石，下料不宜过快，并沿四周对称下料。下料过程中，应轻轻敲击钢筋笼，并用Φ16mm钢筋捣实，以保证填料密实。比设计标高超灌20cm，超灌标高以上部分，用风积沙分层回填捣实，保证注浆

压力。

4.2.7 注浆

在注浆管端套丝，注浆时与注浆阀门相联。注浆采用河南机械厂生产的BW-250型高压泥浆泵。注浆采用42.5号普通硅酸盐水泥，在水泥浆搅拌罐中按照水灰比为0.5~0.6配置水泥浆，搅拌结束后倒入注浆机容器，并在机容器上面设置滤网，防止杂物硬块进入堵塞注浆管，最后进行打压注浆，注浆压力为2.5Mpa，直到水泥浆溢出为止，第一次注浆后稳定20分钟左右，再进行第二次注浆，直至水泥浆溢出为止，注浆管不拔出。

5 实施效果

树根桩施工完毕，开挖后桩径比原设计扩大5~6cm。破除桩头，天津华铁公司对桩的完整性、单桩承载力、群桩承载力进行了检测。完整性抽测20%，全部合格；单桩、群桩承载力各抽检一组满足设计要求。

6 结语

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难题。处理风积沙地基效果良好。