高壓旋噴樁在深水低樁承臺施工中的應用

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1、 前言
　　深水低樁承臺施工常規(guī)方法一般采用單、雙壁鋼圍堰下沉到標高后進行砼封底施工，而針對蚌埠朝陽路淮河公路大橋主墩河床表層地質(zhì)為硬性粘土，而承臺底座落在砂層和亞砂土透水層中，若使圍堰下沉到設(shè)計標高就顯得復雜且困難。結(jié)合岸上堤防用高壓旋噴樁不僅止水、而且可支護的原理，大膽應用到深水中，使圍堰與高壓旋噴樁有機地結(jié)合，不僅解決了圍堰下沉穿過較厚堅硬性粘土層的難度，同時也克服了承臺開挖到砂層、亞砂土層中止水、支護的難題。本文著重介紹高壓旋噴樁垂直帷幕止水、支護在深水低樁承臺施工中的應用。
2、工程概況
　　蚌埠朝陽路淮河公路大橋是跨越淮河的一座公路特大橋，全長1730m，雙線四車道，主跨采用140m預應力鋼筋砼連續(xù)剛構(gòu)，主墩位于淮河之中，基礎(chǔ)采用14φ2.0m鉆孔嵌巖柱樁，低樁承臺，施工水深4~6m，其結(jié)構(gòu)形式如圖一所示。
 （1）、工程地質(zhì)
 　　 該墩地質(zhì)從河床面由上而下依次為：
（a）、堅硬性粘土層：承載力260Kpa，層厚2~4m，極限摩阻力60Kpa。
（b）、亞砂土、砂層：圍堰2／3周長處為砂層，其承載力80Kpa。層厚2.2m。其余為亞砂土層，呈軟塑狀態(tài)，平均厚1.5m，標貫13擊，承載力180Kpa。
（c）、硬塑亞粘土層：平均厚5.75m，標貫13擊，承載力220Kpa。
（d）、以下為亞砂土層和巖層。
（2）、地下水
  　　主墩處在淮河水中，所揭露的粘性土均為不透水土層，只有砂層、亞砂土層為透水層，該透水層與淮河水構(gòu)成互補關(guān)系。
2、 施工方案
（1）、圍堰選用
  　　圍堰采用底節(jié)雙壁鋼圍堰，其余為單壁鋼圍堰，直徑φ外＝26.6m，內(nèi)徑為25m，高16m，自重237t?？紤]圍堰自重輕，采用內(nèi)取土加壓重法克服外側(cè)巨大的摩阻力下沉圍堰比較困難。根據(jù)地質(zhì)圍堰施工采取下沉1.5m~2.0m，然后采用高壓旋噴樁垂直帷幕支護、止水，進行承臺施工。
（2）、高壓旋噴樁設(shè)計
①、 樁的布設(shè)
　　根據(jù)設(shè)計，沿圍堰外側(cè)亞砂土層區(qū)域布設(shè)兩排樁，砂層區(qū)域布設(shè)三排樁，樁距圍堰邊0.1m，樁間距為501mm，樁長9.0m，樁徑0.7m，樁尖進入硬塑亞粘土中大于1m，具體布設(shè)見圖二，計算模型見圖三、四。
經(jīng)過計算，其受力均符合要求。
②、 高壓旋噴樁施工機理
      鉆機采用XPZ－50型單管高壓旋噴樁，BWT100／30高壓注漿泵機，當鉆機鉆到設(shè)計標高后，用高壓旋噴機把安有水平噴嘴的注漿管下到孔底，利用高壓設(shè)備使噴嘴以20Mpa的壓力把漿液噴射出去，沖擊切割土體，并與土體攪拌混合，隨著注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升而形成圓柱體樁體，漿與土體經(jīng)過一系列的物理化學反應，固結(jié)成樁，從而達到支護、止水的作用。
③、 設(shè)計要求
　　高壓旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透系數(shù)K≤1x10-7㎝/s，樁體抗壓強度取3Mpa。
4、施工工藝流程
（1）、工藝流程
　　鉆機就位→引孔（擴孔）到設(shè)計標高→封堵垂向噴嘴→攪漿→由下向上旋噴作業(yè)到設(shè)計頂→沖洗→移位。
（2）、施工順序
　　先打試樁2~3根，了解施工工藝及旋噴效果，最后確定施工參數(shù)。再進行旋噴樁的施工，施工時應先施工內(nèi)排樁，后施工外排樁，為確保樁與樁間能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且間隔時間應大于36小時。
（3）、施工參數(shù)選擇
泵壓：20Mpa
噴嘴直徑及數(shù)量：2.3mmx1~2.4mmx1
流量：37~40L/min
鉆桿升速：粘性土30㎝／min
          砂性土15㎝／min
鉆桿轉(zhuǎn)速：粘性土30r／min
          砂性土15r／min
水灰比：1.1~1.2
水泥：普32.5，每米水泥用量125Kg/m
附加劑：氯化鈉1.5%，三乙醇胺0.03%或水玻璃1.5%，水玻璃模數(shù)2.4~3.4，濃度30～40波美度。
     注意：三乙醇胺與水玻璃不能共同使用，否則會發(fā)生化學反應。
5、小結(jié)
　　2001年8月～9月在蚌埠朝陽路淮河公路大橋主墩上首次使用并取得了良好的效果，通過承臺開挖來看，支護、止水均達到設(shè)計要求，承臺開挖由一般的水中取土變?yōu)槿斯ね谕粒粌H大大節(jié)約了時間（5000m3土僅用了15天），而且解決了圍堰在堅硬性粘土層下沉的難點，在以后同類型結(jié)構(gòu)施工中，圍堰設(shè)計尚可優(yōu)化，以便創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益，是一項值得推廣的新技術(shù)。但美中不足之處，在于旋噴樁施工中，樁的垂直度精度必須控制在1‰以內(nèi)，引孔孔位誤差小于5cm，才能保證樁間的咬合，否則會引起滲水，給施工控制帶來難度。