單管高壓旋噴加固樁基礎(chǔ)在軟土中的應(yīng)用

單管高壓旋噴加固樁基礎(chǔ)在軟土中的應(yīng)用

1雙索面5跨連續(xù)鋼箱梁斜拉橋杭州海大橋北航道大橋是一座帶形的傾斜橋，有五個(gè)連接體鋼框架。半徑為70m160m和4mg/160m，全長(zhǎng)908m。1.1北航道橋主墩下至樁基鋼護(hù)筒底口高程和土體結(jié)構(gòu)杭州灣屬?gòu)?qiáng)潮河口灣,潮汐類(lèi)型為不規(guī)則半日淺海潮,并有明顯的日、夜潮不等現(xiàn)象,橋位處實(shí)測(cè)最高潮位+5.54m,最大潮差7.57m,最大流速2.81m/s。北航道橋主墩處海床面高程約為-10.0m,表層為亞砂土,其下至樁基鋼護(hù)筒底口(-40m標(biāo)高)范圍主要由淤泥質(zhì)亞粘土、淤泥質(zhì)粘土、亞粘土、粘性土、亞砂土、粉砂層組成,其中淤泥質(zhì)土層呈飽和流塑狀,其余土層為飽和軟塑狀,鋼護(hù)筒底口上下的土層含貝殼類(lèi)物質(zhì),具有強(qiáng)透水性。海底表層亞砂土分布有潛水,標(biāo)高在-40m左右的亞砂土、粉砂土層分布有微承壓水。1.2樁基鋼護(hù)筒變形卡鉆杭州灣跨海大橋北航道橋主墩為26根鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ),樁徑為280cm,樁長(zhǎng)125m,設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-125.8m;樁基鋼護(hù)筒壁厚為18mm,直徑為310cm,長(zhǎng)48.5m,鋼護(hù)筒底口要求振至標(biāo)高-40m,入土約30m。B11號(hào)主墩在樁基施工過(guò)程中累計(jì)發(fā)現(xiàn)有11根樁基鋼護(hù)筒底部約3～5m范圍內(nèi)發(fā)生不同程度的變形,導(dǎo)致直徑為2.8m的鉆頭無(wú)法穿過(guò)鋼護(hù)筒底口繼續(xù)鉆進(jìn)。對(duì)變形的鋼護(hù)筒采用潛水員水下切割的方法將底部變形部分予以割除。經(jīng)實(shí)踐證明水下切割解決鋼護(hù)筒變形卡鉆是可行的,但同時(shí)卻帶來(lái)了鉆孔漏漿、串孔以及塌孔等一系列的問(wèn)題。B11號(hào)主墩樁基施工平面見(jiàn)圖1所示,圖中有斜線(xiàn)陰影的樁位表示該樁鋼護(hù)簡(jiǎn)底口有變形。2上分層開(kāi)采影響樁基成孔施工發(fā)生變形的樁基鋼護(hù)筒,經(jīng)水下切割處理后在鉆進(jìn)過(guò)程中又出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,甚至造成串孔、塌孔等災(zāi)難性后果,嚴(yán)重影響了鉆孔施工。主要原因是由于鋼護(hù)筒底口上下土層巖性介于濕陷性和膨脹性土之間,在鋼護(hù)筒變形處理過(guò)程中經(jīng)海水浸泡后整個(gè)土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)破壞,加之受分布于在標(biāo)高-40m左右承壓水作用而形成薄弱的徑流通道,從而造成樁基成孔施工過(guò)程中出現(xiàn)漏漿、串孔,進(jìn)而引起大方量塌孔,甚至有可能影響樁基承載能力。建議進(jìn)行地基加固后,再進(jìn)行樁基成孔施工。為確保杭州灣跨海大橋北航道橋主墩樁基的施工質(zhì)量,解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的諸如漏漿、串孔、塌孔等一系列問(wèn)題,采用單管高壓旋噴進(jìn)行地質(zhì)加固的施工方案。2.1高粘度低標(biāo)記漿體材料護(hù)孔的配制為防止高壓旋噴施工過(guò)程中水泥漿液進(jìn)入鋼護(hù)筒而影響成孔施工,采取了用高粘性低標(biāo)號(hào)漿體材料的護(hù)孔措施。鑒于鋼護(hù)筒基底是“泡”軟的,為減少基底浸泡時(shí)間,通過(guò)試驗(yàn)配制了一種以膨潤(rùn)土、水泥、外摻劑為主要原料的高粘性低標(biāo)號(hào)漿體材料護(hù)孔。實(shí)踐表明以上回填輔助措施是有效的。2.2旋噴高度控制根據(jù)主墩樁基具體土層地質(zhì)情況,考慮單管高壓旋噴體的有效作用半徑為40cm,旋噴高度控制在標(biāo)高-45～-10m,共計(jì)約35m范圍。高壓旋噴有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1,考慮地層擾動(dòng),局部土層位置注漿量可能還要增加。2.3單管高壓噴射施工高噴鉆孔采用XY300鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔,GB-90灌漿泵進(jìn)行注漿。2.3.1旋噴管的布置由于主墩墩位處水深流急,若在鋼護(hù)筒外圍進(jìn)行高壓旋噴施工,必須事先下放套管,才能將高壓旋噴鉆頭經(jīng)過(guò)套管的保護(hù)和導(dǎo)向作用下放到準(zhǔn)確位置。根據(jù)設(shè)計(jì)的旋噴體有效作用半徑(40cm)沿鋼護(hù)筒外側(cè)30cm、60cm、90cm的圓周上交錯(cuò)呈梅花狀布置3圈3×23根旋噴用鋼套管。套管采用ue001φ100×6的無(wú)縫鋼管,每根套管長(zhǎng)度考慮從平臺(tái)面至河床面以下3.5m,共計(jì)26m。套管下放安裝必須嚴(yán)格控制平面位置(不超過(guò)10cm)和垂直度(不大于1/200)。套管安裝完畢后方可逐根進(jìn)行單管高壓旋噴施工。2.3.2注漿作業(yè)方法單管高壓旋噴加固地基的施工工藝流程為:布孔定位→鉆孔→下噴漿管→制漿→噴漿→質(zhì)量控制→噴漿結(jié)束。高壓旋噴時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題:(1)采用一次性注漿。為保證旋噴質(zhì)量,將孔位進(jìn)行編號(hào),分為Ⅰ序孔和Ⅱ序孔,交叉進(jìn)行旋噴作業(yè)。(2)鉆機(jī)應(yīng)按設(shè)計(jì)樁位準(zhǔn)確定位,并必須做水平校正,控制成孔偏斜不大于0.5%。當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)深度時(shí),及時(shí)按設(shè)計(jì)配合比制備好水泥漿液,按以下步驟進(jìn)行操作:原地旋轉(zhuǎn)噴管——輸入水泥漿液待泵壓力升至設(shè)計(jì)規(guī)定值——按設(shè)計(jì)的提升速度提升旋噴管,進(jìn)行由下往上的旋噴作業(yè)。(3)旋噴作業(yè)過(guò)程中,若發(fā)生機(jī)械故障,拆卸注漿管后重新進(jìn)行旋噴作業(yè)的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.30m。如進(jìn)行補(bǔ)灌或重復(fù)注漿,一定要在漿液初凝時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。(4)在旋噴作業(yè)過(guò)程中,應(yīng)經(jīng)常測(cè)試水泥漿液比重。根據(jù)地層情況,可以適當(dāng)調(diào)整水泥添加劑用量來(lái)調(diào)整漿液性能,以適應(yīng)注漿需要。當(dāng)漿液比重比設(shè)計(jì)規(guī)定值超過(guò)0.10時(shí),應(yīng)重新調(diào)整漿液水灰比。(5)旋噴注漿過(guò)程中,專(zhuān)人負(fù)責(zé)調(diào)整、檢查高壓泥漿泵壓力、漿液流量、噴機(jī)旋轉(zhuǎn)和提升速度及實(shí)際的漿液耗用量。(6)接近鋼護(hù)筒切割縫上面2.0m范圍,應(yīng)慢速提升旋噴管,提升速度為5～10cm/min。2.4高壓旋噴樁基成孔試驗(yàn)為檢驗(yàn)單管高壓旋噴體的成樁效果,特對(duì)26號(hào)樁進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取芯。取芯孔位離鋼護(hù)筒邊緣距離約45cm,取芯標(biāo)高為-11.3～-44.3m。其中在標(biāo)高-11.3～-19.5m以及-29.2～-44.3m范圍所取芯樣完整,為水泥漿體,而標(biāo)高在-19.5～-29.2m范圍芯樣略顯松散,為水泥漿體與土體混合物。將所取芯樣做壓力試驗(yàn),所得結(jié)果見(jiàn)表2。從試壓強(qiáng)度結(jié)果分析,單管高壓旋噴施工達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。于是高壓旋噴施工完成后,對(duì)26號(hào)樁進(jìn)行了樁基成孔施工。施工過(guò)程中未出現(xiàn)漏漿、串孔以及塌孔現(xiàn)象。終孔后用超聲波檢孔儀進(jìn)行成孔檢測(cè),垂直度為1/1200,孔徑為2.82～2.83m。各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求之后順利完成了樁基混凝土的灌注施工單管高壓旋噴地基加固處理方案,有效地解決了剩余樁基施工中漏漿、串孔或塌孔等問(wèn)題,確保了主墩樁基的順利完成。3單管高壓旋噴施工技術(shù)的特點(diǎn)