[淮南]公路大橋工程主橋樁基采砂區(qū)擾動層處理方案比選

1、淮南淮上淮河公路大橋工程（I標段） 主橋樁基采砂區(qū)擾動層處理方案比選山東省路橋集團有限公司 第PAGE7頁 /共NUMPAGES7頁目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389056956 一、主橋樁基施工 PAGEREF _Toc389056956 h 2 HYPERLINK l _Toc389056957 1、工程概況 PAGEREF _Toc389056957 h 2 HYPERLINK l _Toc389056958 2、樁基施工過程敘述 PAGEREF _Toc389056958 h 2 HYPERLINK l _Toc389056959 2.1施工過

2、程質(zhì)量控制 PAGEREF _Toc389056959 h 2 HYPERLINK l _Toc389056960 2.2護筒掉落 PAGEREF _Toc389056960 h 3 HYPERLINK l _Toc389056961 2.3原因分析 PAGEREF _Toc389056961 h 3 HYPERLINK l _Toc389056962 2.4、39-3-1#樁基處理方案： PAGEREF _Toc389056962 h 4 HYPERLINK l _Toc389056963 二、主橋樁基采砂區(qū)擾動層處理方案 PAGEREF _Toc389056963 h 4 HYPERLIN

3、K l _Toc389056964 1、護筒二次跟進方案 PAGEREF _Toc389056964 h 4 HYPERLINK l _Toc389056965 1.1護筒二次跟進方法優(yōu)缺點： PAGEREF _Toc389056965 h 4 HYPERLINK l _Toc389056966 2、高壓旋噴樁固結(jié)方案 PAGEREF _Toc389056966 h 5 HYPERLINK l _Toc389056967 2.1高壓旋噴樁固結(jié)的優(yōu)缺點： PAGEREF _Toc389056967 h 5 HYPERLINK l _Toc389056968 三：施工方案比選 PAGEREF _T

4、oc389056968 h 6 HYPERLINK l _Toc389056969 四、附件：主橋樁基采砂擾動層高壓旋噴樁處理專項施工方案 PAGEREF _Toc389056969 h 7主橋樁基采砂區(qū)擾動層處理方案比選一、主橋樁基施工1、工程概況淮南淮上淮河公路大橋主橋為（98m+180m+98m）部分斜拉橋，主梁為單箱五室大懸臂變截面PC連續(xù)箱梁；下部結(jié)構主墩為花瓶式實體墩，采用C40砼，主墩墩身橫橋向頂寬17.0m，底寬為12.0m，順橋向?qū)挾葹?.0m。主墩基礎采用鉆孔灌注樁，橋位處河床由于受地方抽砂影響變化較大，設計變更樁基加長、加粗后每個承臺下設置20根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，

5、39#墩樁長為103m，40#主墩樁長為105m，按摩擦樁設計。主墩承臺設計變更后順橋向長度為22.85m，橫橋向?qū)挾葹?9.1m，承臺高度為6.0m。2、樁基施工過程敘述我部遵照2014年4月27日主橋樁基施工方案專家評審會專家意見和施工方案技術要求，選取39-3-1#樁基作為第一棵樁基于2014年5月9日率先展開施工，39#墩樁基施工順序如圖一。圖一：主橋39#墩樁基施工順序圖開鉆前，我部現(xiàn)場技術人員會同監(jiān)理工程師對 39-3-1#樁基有關參數(shù)進行量測，護筒頂標高21.261m，護筒垂直度0.17%，河床底標高7.20m。2.1施工過程質(zhì)量控制為了在首棵樁基施工中積累經(jīng)驗，在施工過程中我部

6、嚴格按照以下方法操作：嚴格控制泥漿性能指標。不同地層按照下表指標調(diào)配泥漿。設置泥漿箱，選用PHP優(yōu)質(zhì)泥漿，按照水：膨潤土：純堿=300:18.2：1（質(zhì)量比）制成基漿，新漿按聚丙烯酰胺（PAM）：火堿：水=10:1.0:612（質(zhì)量比），水解成PHP溶液，在每立方米基漿中加入0.6kgPHP溶液制成新漿。在擾動層，加大泥漿比重，增強泥漿護壁性能。在鉆進過程中，加強對泥漿指標的定時檢測，在通過砂層時加大檢測頻率。地層比重黏度含砂率pH值粉質(zhì)粘土1.11.218212489中砂1.21.319222489合理控制鉆進速度。不同的地層采用不同的鉆進速度，最快進尺4m/每班，平均進尺1.7m/每班。進

7、入護筒底口下端，控制鉆進速度，采用低壓鉆進；適當提高泥漿比重，時刻注意觀測護筒內(nèi)水位變化，保證護筒內(nèi)水頭高度。2.2護筒掉落2014年5月23日18:30，39-3-1#樁基在鉆進時發(fā)生護筒掉落，現(xiàn)將當時情況敘述如下：39-3-1#樁基，樁徑2.50m，設計樁長103m。樁位處河床標高+7.200m，施工平臺標高+22.00m，護筒頂標高+21.261m，護筒長42.252m，樁底至平臺頂面距離約121m，為大孔徑超深樁，我部選用氣舉反循環(huán)鉆機施工。該樁標高-32.800m-41.900m地層為全風化砂質(zhì)泥巖，標高-41.900m-48.000m地層為強風化砂質(zhì)泥巖，該兩層土質(zhì)粘度較大，多次發(fā)

8、生糊鉆現(xiàn)象，需提鉆清理鉆頭，導致鉆進速度緩慢，截止于5月21日鉆至孔底標高-46.000m。5月21日鉆機發(fā)生故障，鉆機維修期間采用泥漿泵進行泥漿循環(huán)，保持護筒內(nèi)水頭高度。5月23日18:00維修完成，繼續(xù)鉆進。施工至18:30時，鉆機施工工人發(fā)現(xiàn)護筒突然下沉，瞬間沒入水中，遂立即報告現(xiàn)場技術人員。組織現(xiàn)場技術人員對孔深、孔位河床、平臺標高等進行量測。當時淮河水位18.4米，流速0.15m/s。經(jīng)量測未發(fā)現(xiàn)明顯變化，基本排除坍孔可能。項目部立即啟動樁基應急處理預案，組織相關技術專家及專業(yè)技術人員最快時間趕到施工現(xiàn)場進行原因分析及處理。為保證平臺、鉆機安全，避免發(fā)生埋鉆事件，立即提鉆，在鉆頭提至

9、-35.4m時無法上提，經(jīng)分析確認鉆頭掛到護筒底部，后經(jīng)測錘沿孔壁多方位檢測護筒頂面標高復核，經(jīng)計算護筒共下沉約14m。2.3原因分析項目部組織應急預案專家組成員及現(xiàn)場施工人員進行原因分析，初步認為：主橋橋位處近年來河床深層采砂現(xiàn)象嚴重（截止2013年12月中旬我部進場后采砂仍未停止），開采深度達40m，造成河床下陷，部分河岸坍塌。目前該范圍內(nèi)土層處于沉降狀態(tài)，造成河床地層土質(zhì)松散形成擾動地層，設計護筒底未穿過砂層，位于軟弱土層內(nèi)。鉆進過程中在采用優(yōu)質(zhì)泥漿護壁、慢速鉆進的情況下擴孔仍然嚴重，并大于護筒外徑，且沿護筒外壁向上侵蝕，造成護筒外側(cè)空虛，當侵蝕至護筒外側(cè)摩阻力無法支撐護筒自重時，發(fā)生護

10、筒掉落現(xiàn)象。因擾動地層較厚，擴孔范圍較大，導致護筒掉落深度較大。在主橋樁基專項施工方案評審時，多位專家也提示采砂擾動層護筒下沉和鉆孔坍孔風險，但由于重視度不夠，具體措施采取不夠，僅僅增加了觀測護筒、平臺、泥漿比重、水頭等常規(guī)措施，沒有針對擾動土層編制專項處理方案。2.4、39-3-1#樁基處理方案：打撈護筒護筒固定于平臺提鉆鉆機移位回填粘土沉放穩(wěn)定23個月采取擾動層處理措施后恢復樁基施工。5月25日8:15潛水員下水，在掉落護筒頂端水下切割圓孔吊點，吊點沿護筒周邊等間距布設，共設置5個，15:30吊點切割完成；各項工作準備妥當后，采用鉆機、一臺100t汽車吊、一臺50t汽車吊、兩臺40t汽車吊

11、共同起吊，合計上撥力300t，將護筒于當晚22:00徐徐拔出水面；然后將護筒固定于平臺承重主梁上。護筒固定完成后提鉆，鉆機施加上撥力120t時方才將鉆頭慢慢拔出，提鉆后測量孔深為-36.00m，分析原因為：護筒掉落后，擾動土層發(fā)生坍塌沉陷，為防止大范圍坍孔影響平臺安全，立即組織設備采用粘土回填，5月27日23:00回填完畢，累計回填約400m。二、主橋樁基采砂區(qū)擾動層處理方案鑒于此次鉆孔事件，為保證樁基成孔質(zhì)量，防止擾動層、砂層擴孔、坍孔，我部提出兩種采砂區(qū)擾動層處理方案：護筒二次跟進方案、高壓旋噴樁固結(jié)方案。1、護筒二次跟進方案加長永久護筒長度，使之穿過砂層，嵌于全風化砂質(zhì)泥巖。沉設護筒鉆孔

12、直徑為250cm反循環(huán)鉆機鉆進提出鉆桿、鉆機移位接長護筒繼續(xù)沉設護筒至已成孔底循環(huán)操作。1.1護筒二次跟進方法優(yōu)缺點：（1）優(yōu)點：穿透砂層能確保無擴孔、坍孔可能。（2）缺點：接長護筒時間長，現(xiàn)有鉆機需拆移，移動鉆機困難；打入時不確定因素多，護筒難以下沉到位；施工占用平臺面積大；沉設護筒時易造成已鉆孔部分坍孔；費用投入大；施工周期長。 2、高壓旋噴樁固結(jié)方案樁周圍采砂區(qū)擾動層高壓旋噴樁固結(jié)（如圖二）。采用雙重管高壓旋噴樁，把雙重注漿管放至設計的土層深度后，通過在管底側(cè)面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。在高壓漿液流及外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，噴嘴一面噴射一

13、面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土中形成圓柱狀固結(jié)體。圖二：雙重管高壓旋噴樁示意圖高壓旋噴樁設計：在樁基周圍布置樁徑100cm旋噴樁，樁心距76.57cm，相互咬合23.43cm，設置13根；樁基內(nèi)旋噴樁樁徑80cm，樁心距121.24cm，設置3根；旋噴樁上端包裹護筒5.00m，下端嵌入全風化砂質(zhì)泥巖2.0m，如圖三。根據(jù)設計進行孔位放樣，為防止串孔，在施工過程中各機組采取跳打的施工方法，如圖四所示。套管打設：套管采用200mm、壁厚8mm鋼管，入土深度不小于2m，孔口平面誤差不大于20mm，套管傾斜度不大于1%。旋噴注漿配比：采用水與普通硅酸鹽水泥、粉煤灰膠體量按0.81.1的水灰比的漿體。2.1高壓旋噴樁固結(jié)的優(yōu)缺點：（1）優(yōu)點：高壓旋噴技術處理深水鉆孔軟弱地層有成功的案例；施工機具較小，施工方便