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[摘要]暗挖岩溶隧道基底处理难度大、要求高，也是隧道施工必须要解决的重点和难点问题。本文结合云桂线东风隧道基底处理的成功实践，详细阐述了微型桩加固基底的作用机理、处治方案和处理效果，为微型桩技术在后续类似高铁暗挖岩溶隧道基底处理中的应用提供了参考。
[关键词]微型桩；岩溶；基底处理
1.概述
微型桩一般是指桩径小于400mm、长细比大于30的钻孔灌注桩。桩内通常含有加劲材料，增加桩体抗剪及承重的能力，一般根据工程需要可以为钢轨、钢筋及钢管等。所用施工机具较小，且可灵活布置，能适应狭窄作业区施工；施工振动、噪声小，适用于公害受到严格控制的地区；长细比大、单桩耗用材料少，与同体积其它灌注樁相比承载力较高。
通过对国内外文献资料检索表明，微型桩在上个世纪年代由意大利的f.lizzi提出，并由fondedfle公司首先开发利用。微型桩最早应用于加固在二次世界大战中受到破坏的历史性建筑，在我国最早应用是于1981年微型桩苏州虎丘塔的地基托换加固。近年来，微型桩在边坡、基础工程及滑坡处理等方面得到了成功的应用，但是在隧道施工中应用相对较少，尤其是利用微型桩加固暗挖岩溶隧道基底鲜有报道。因此，本文拟结合利用微型桩技术加固暗挖岩溶隧道基底施工的工程实例，详细阐述微型桩加固基底的作用机理、处治方案和处理效果，为微型桩技术在后续类似高铁暗挖岩溶隧道基底处理中的应用提供了参考。
2.工程概况
新建云桂铁路东风隧道是Ⅱ级安全风险隧道，位于南盘江至昆明南区间，设计为单面上坡，坡度为15.5‰，隧道最大埋深约170m，进口里程DK638+769，出口里程DK650+065，全长11296m。该隧DK645+350-DK645+395段洞身穿过<16-3>石炭系中统威宁组灰岩（C[2]w）：青灰色、灰白色，中厚层状，节理裂隙发育，岩溶强烈发育。强风化（W[3]）厚约4～6m，属Ⅳ级软石，C组填料，弱风化（W[2]），属Ⅴ级次坚石，A组填料。本段隧道埋深约98m～128m，根据本段开挖揭示地质、超前地质预测预报及补勘地质情况，考虑本段隧道穿越一充填型溶洞，充填物以硬塑为主，部分为软塑状的红粘土，土质不均，夹约10～40%的灰岩质角砾，局部夹碎、块石，为保证施工及运营安全，对本段拱墙采用了加强初期支护、加强超前支护及系统支护的措施，对基底溶洞采用微型桩加固。
3.微型桩基底加固
3.1加固机理
微型桩的主要圬工材料为细石混凝土，在混凝土灌注过程中，混凝土浆液在重力作用下向四周的岩土及缝隙渗流，一方面对岩体缝隙进行了填充，对破碎岩体起到了凝固效果；另一方面浆液支流遍布周围各条缝隙，使得桩基就像“大树”一样，牢牢扎根于岩体中，微型桩体与周围岩体紧密结合，进一步提高了基础承载能力。
3_2加固方案
本段基底溶洞采用微型桩加固，微型桩桩径为300mm，间距为1.2m（纵向）×0.8m（横向），桩长以嵌入W[2]地层中不小于lm控制，且同一断面内长度一致，长度6～9.5m不等。微型桩采用细石混凝土灌注，混凝土强度等级为C30，细石混凝土不得使用火山灰质水泥：桩体内设4根Φ16螺纹钢，钢筋笼边长180mm×180mm。
3.3加固施工
结合本工程工期要求、场地条件及地质状况等实际情况，桩基成孔采用履带式潜孔钻机施工。配备大功率压风机，成孔后用高压风清孔。加固施工按施工准备、场地平整、测量放样、成孔、制安钢筋笼、混凝土灌注等工序组成。具体施工方法如下：
（1）施工准备：技术人员熟悉施工图、工程地质资料，并对地下水位情况、施工机械及配套设备技术性能资料进行现场调查后，对作业工人进行技术交底。
（2）平整场地：由于本段做为前方隧道施工通道，所以只能半边左右交替施工。
（3）测量放样：场地平整后按施工图要求对桩位进行成排放样，如与底部钢拱架冲突，可适当挪动桩位。桩位确定后，在场地上砸入铁钉，并用自喷漆在铁钉周围做好标记。
（4）成孔：采用潜孔钻机干法成孔施工。为减小颤动，钻机固定牢固，钻孔过程中，控制转速，并保持钻杆垂直，随时观察记录钻机状态及渣样，复核地质情况是否与设计相符。
（5）制安钢筋笼：钢筋笼在钢筋加工厂按设计预制，运至现场后，每成一孔立即用吊机下钢筋笼。受场地限制，在靠近边墙部位部分钢筋笼无法直接吊放，可将钢筋吊在孔口边绑扎边下放。钢筋笼安放、固定好后，立即将孔口覆盖。
（6）混凝土灌注：每批微型桩钢筋笼安装完成后，采用泵车连接导管直接下到桩内连续灌注混凝土。随着孔内混凝土面的上升，要适时提升导管，并确保混凝土自由下落高度不大于2m。为确保桩身混凝土质量，在桩顶预留0.5～1.0m虚桩，以便凿除浮浆与桩头。
3.4施工注意事项
（1）桩平面允许偏差不大于20mm，倾斜度偏差不大于1%，钻进过程中要加强检查，发现偏斜及时纠正，纠正方法为将钻杆提升至开始偏斜处慢速扫孔削正。
（2）灌注应采取间隔施工、间歇施工或增加速凝剂掺量等措施，以防止相邻桩孔位偏移或串孔。
（3）钻进及提钻过程中应严格控制速度，如发生坍孔，应立即分析原因并妥善处理，可采取加深护筒，同时在孔内加入湿黄土的措施增强孔壁自稳性。
（4）起杆、下钢筋笼与灌注混凝土的间隔时间不能太长，否则可能因缩孔导致钢筋笼无法下到设计位置、桩径不足或断桩。
（5）钢筋笼宜整根吊放，当必须分节吊放或现场绑孔时，钢筋搭接长度双面焊不得小于钢筋直径的5倍、单面焊不得小于10倍钢筋直径，且施工时应尽量缩短吊放和焊接时间。
（6）为避免钢筋笼上浮，应将钢筋笼与护筒焊死。在混凝土灌注过程中，应控制导管的提升高度或减少混凝土的出料速度，以减小压力。如果上浮高度过大，应立即拔除导管、钢筋笼重新清孔。
4.加固效果验证
4.1质量检测
在每一批微型桩完成28天后，按《建筑地基处理技术规范》（TGJ79-2012）、《铁路工程地基处理技术规程》（TBl0106-2010）要求进行各项质量检查检测。采用无损检测方法进行成桩质量检测，无损检测桩的桩数不少于全部桩数的10%，且每个工点不少于3根；采用单桩载荷试验进行地基加固效果检测，单桩竖向容许承载力不小于600KN，单桩竖向承载力试验的桩数不少于全部桩数的2%，且每个工点不少于3根。经检测该段微型桩全部为Ⅰ类桩、单桩承载力均大于600KN，满足设计要求。
4.2整治效果验证
此段地基经微型桩加固后，进行了仰拱、填充、二衬及无砟道床施工，目前云桂线已经通车近6个月，经过观察及变形监测，道床板未产生开裂及变形，监测数据无异常，整治效果良好。
5.结束语
通过微型桩在本工程中的应用可表明，微型桩具有施工操作简便、节约成本、工期短、安全性高等诸多优点，因而在高铁暗挖岩溶隧道基底加固施工中有着良好的应用前景，值得进一步研究和推广。
[关键词]微型桩；岩溶；基底处理
1.概述
微型桩一般是指桩径小于400mm、长细比大于30的钻孔灌注桩。桩内通常含有加劲材料，增加桩体抗剪及承重的能力，一般根据工程需要可以为钢轨、钢筋及钢管等。所用施工机具较小，且可灵活布置，能适应狭窄作业区施工；施工振动、噪声小，适用于公害受到严格控制的地区；长细比大、单桩耗用材料少，与同体积其它灌注樁相比承载力较高。
通过对国内外文献资料检索表明，微型桩在上个世纪年代由意大利的f.lizzi提出，并由fondedfle公司首先开发利用。微型桩最早应用于加固在二次世界大战中受到破坏的历史性建筑，在我国最早应用是于1981年微型桩苏州虎丘塔的地基托换加固。近年来，微型桩在边坡、基础工程及滑坡处理等方面得到了成功的应用，但是在隧道施工中应用相对较少，尤其是利用微型桩加固暗挖岩溶隧道基底鲜有报道。因此，本文拟结合利用微型桩技术加固暗挖岩溶隧道基底施工的工程实例，详细阐述微型桩加固基底的作用机理、处治方案和处理效果，为微型桩技术在后续类似高铁暗挖岩溶隧道基底处理中的应用提供了参考。
2.工程概况
新建云桂铁路东风隧道是Ⅱ级安全风险隧道，位于南盘江至昆明南区间，设计为单面上坡，坡度为15.5‰，隧道最大埋深约170m，进口里程DK638+769，出口里程DK650+065，全长11296m。该隧DK645+350-DK645+395段洞身穿过<16-3>石炭系中统威宁组灰岩（C[2]w）：青灰色、灰白色，中厚层状，节理裂隙发育，岩溶强烈发育。强风化（W[3]）厚约4～6m，属Ⅳ级软石，C组填料，弱风化（W[2]），属Ⅴ级次坚石，A组填料。本段隧道埋深约98m～128m，根据本段开挖揭示地质、超前地质预测预报及补勘地质情况，考虑本段隧道穿越一充填型溶洞，充填物以硬塑为主，部分为软塑状的红粘土，土质不均，夹约10～40%的灰岩质角砾，局部夹碎、块石，为保证施工及运营安全，对本段拱墙采用了加强初期支护、加强超前支护及系统支护的措施，对基底溶洞采用微型桩加固。
3.微型桩基底加固
3.1加固机理
微型桩的主要圬工材料为细石混凝土，在混凝土灌注过程中，混凝土浆液在重力作用下向四周的岩土及缝隙渗流，一方面对岩体缝隙进行了填充，对破碎岩体起到了凝固效果；另一方面浆液支流遍布周围各条缝隙，使得桩基就像“大树”一样，牢牢扎根于岩体中，微型桩体与周围岩体紧密结合，进一步提高了基础承载能力。
3_2加固方案
本段基底溶洞采用微型桩加固，微型桩桩径为300mm，间距为1.2m（纵向）×0.8m（横向），桩长以嵌入W[2]地层中不小于lm控制，且同一断面内长度一致，长度6～9.5m不等。微型桩采用细石混凝土灌注，混凝土强度等级为C30，细石混凝土不得使用火山灰质水泥：桩体内设4根Φ16螺纹钢，钢筋笼边长180mm×180mm。
3.3加固施工
结合本工程工期要求、场地条件及地质状况等实际情况，桩基成孔采用履带式潜孔钻机施工。配备大功率压风机，成孔后用高压风清孔。加固施工按施工准备、场地平整、测量放样、成孔、制安钢筋笼、混凝土灌注等工序组成。具体施工方法如下：
（1）施工准备：技术人员熟悉施工图、工程地质资料，并对地下水位情况、施工机械及配套设备技术性能资料进行现场调查后，对作业工人进行技术交底。
（2）平整场地：由于本段做为前方隧道施工通道，所以只能半边左右交替施工。
（3）测量放样：场地平整后按施工图要求对桩位进行成排放样，如与底部钢拱架冲突，可适当挪动桩位。桩位确定后，在场地上砸入铁钉，并用自喷漆在铁钉周围做好标记。
（4）成孔：采用潜孔钻机干法成孔施工。为减小颤动，钻机固定牢固，钻孔过程中，控制转速，并保持钻杆垂直，随时观察记录钻机状态及渣样，复核地质情况是否与设计相符。
（5）制安钢筋笼：钢筋笼在钢筋加工厂按设计预制，运至现场后，每成一孔立即用吊机下钢筋笼。受场地限制，在靠近边墙部位部分钢筋笼无法直接吊放，可将钢筋吊在孔口边绑扎边下放。钢筋笼安放、固定好后，立即将孔口覆盖。
（6）混凝土灌注：每批微型桩钢筋笼安装完成后，采用泵车连接导管直接下到桩内连续灌注混凝土。随着孔内混凝土面的上升，要适时提升导管，并确保混凝土自由下落高度不大于2m。为确保桩身混凝土质量，在桩顶预留0.5～1.0m虚桩，以便凿除浮浆与桩头。
3.4施工注意事项
（1）桩平面允许偏差不大于20mm，倾斜度偏差不大于1%，钻进过程中要加强检查，发现偏斜及时纠正，纠正方法为将钻杆提升至开始偏斜处慢速扫孔削正。
（2）灌注应采取间隔施工、间歇施工或增加速凝剂掺量等措施，以防止相邻桩孔位偏移或串孔。
（3）钻进及提钻过程中应严格控制速度，如发生坍孔，应立即分析原因并妥善处理，可采取加深护筒，同时在孔内加入湿黄土的措施增强孔壁自稳性。
（4）起杆、下钢筋笼与灌注混凝土的间隔时间不能太长，否则可能因缩孔导致钢筋笼无法下到设计位置、桩径不足或断桩。
（5）钢筋笼宜整根吊放，当必须分节吊放或现场绑孔时，钢筋搭接长度双面焊不得小于钢筋直径的5倍、单面焊不得小于10倍钢筋直径，且施工时应尽量缩短吊放和焊接时间。
（6）为避免钢筋笼上浮，应将钢筋笼与护筒焊死。在混凝土灌注过程中，应控制导管的提升高度或减少混凝土的出料速度，以减小压力。如果上浮高度过大，应立即拔除导管、钢筋笼重新清孔。
4.加固效果验证
4.1质量检测
在每一批微型桩完成28天后，按《建筑地基处理技术规范》（TGJ79-2012）、《铁路工程地基处理技术规程》（TBl0106-2010）要求进行各项质量检查检测。采用无损检测方法进行成桩质量检测，无损检测桩的桩数不少于全部桩数的10%，且每个工点不少于3根；采用单桩载荷试验进行地基加固效果检测，单桩竖向容许承载力不小于600KN，单桩竖向承载力试验的桩数不少于全部桩数的2%，且每个工点不少于3根。经检测该段微型桩全部为Ⅰ类桩、单桩承载力均大于600KN，满足设计要求。
4.2整治效果验证
此段地基经微型桩加固后，进行了仰拱、填充、二衬及无砟道床施工，目前云桂线已经通车近6个月，经过观察及变形监测，道床板未产生开裂及变形，监测数据无异常，整治效果良好。
5.结束语
通过微型桩在本工程中的应用可表明，微型桩具有施工操作简便、节约成本、工期短、安全性高等诸多优点，因而在高铁暗挖岩溶隧道基底加固施工中有着良好的应用前景，值得进一步研究和推广。