岩溶、卵石、流沙地质浅水围堰施工

1、    岩溶、卵石、流沙地质浅水围堰施工    郑传昌 张仕杰【摘 要】近年来，跨越河道、干渠的铁路、公路桥梁施工比较普及，受地质条件限制和工期紧的要求，施工方案比较多。文章以湘桂铁路万乡河大桥的基础围堰施工为题材，着重介绍在岩溶、卵石、流沙地质桥梁基础施工采用筑岛围堰和高压注浆技术和施工方法，可供同行交流。【关键词】湘桂铁路；万乡河大桥；筑岛围堰；高压注浆0.工程概况湘桂铁路万乡河大桥水中桩位为岩溶、卵石、流沙地质，承台底为岩石层、卵石层交错。为确保工程安全、快速、经济施工，工程采用筑岛工艺施工，筑岛过程中采取高压旋喷桩等加固措施。万乡河大桥起讫dik

2、230+950.26dik231+211.44，全长261.18m，段内属缓丘地貌，两岸高程约158m，高差不足2m，地势平坦河槽中高程约152m，河宽约90m，常年有水。大桥共有10个墩台，桩基88根，其中4#、5#、6#墩处于万乡河河道内，承台顶面标高基本与河床表层标高一致，底标高分别为4#承台149.741m、5#承台150.274m、6#承台150.807m，承台嵌入河床约2.5m左右，三个水中承台的尺寸均为10.7m×6.1m×2.5m，与桥梁纵向成16度夹角，单个承台桩基设计为8根？准1.25m钻孔灌注桩，旱季水位为154.5m，雨季水位为158.9m，施工前搭

3、设钢栈桥及钻孔作业平台。1.地质情况万乡河河床中有一断层，称之为万乡河断层，桥址内不良地质为岩溶，特殊岩土为松软土。以可溶岩为主，附近地表出露的灰岩溶蚀迹象明显，发现多个溶洞，岩溶中等强烈发育，河床表层淤泥层约1020cm，承台嵌入河床2.5m位置地质情况，根据设计图纸及钻孔桩施工时渣样显示为卵石土层、流沙层。2.施工工艺5#墩（河中央）采用钢板桩围堰，4、6#墩（靠岸边）采用筑岛围堰。这里主要介绍筑岛围堰施工工艺。2.1围堰工程根据江水不能断流的要求，围堰施工作业程序如下（具体请详见附图）。先进行草袋投放。首先投放迎水面短边一侧，投放时，将已准备好的土袋堆用吊车悬吊，紧靠相邻两木桩下放至河底

4、，利用木桩阻挡，使土袋堆不被水流冲走，一直投放至草袋高出水面1米位置，紧靠木桩的草袋投放完成后，在已投放好的草袋外侧再投放一层土袋堆，迎水面一侧草袋投放完成后，采用相同的方法进行另一侧短边及靠水中长边一侧草袋的投放。草袋投放完成后，对围成的区域进行填土。填土采用逐级推进的办法，从岸边往水中形成的围堰区域内倒土，用装载机向前逐步推进，填土保证超出河面50cm以上，以方便机械操作，土尽量利用路基弃方，不能倾倒石方。围堰施工注意事项：挖掘机平整堰体基础；砂土、运到江边装袋；堰体码砌：专人指挥码砌，砌体要搭接堆码；堰体完成后，堰体迎水面再铺两层防水彩条布，顶部彩条布要用砂袋压紧；围堰时要做好堰体内的防

5、水布的安放正确，另外堰坝体成型要标准，深水处考虑用钢管架固定围堰体。2.2高压注浆工艺流程测放压浆加固孔位xy-1型工程钻机引孔安放塑料管旋喷钻机对正孔位浆液制备沉管至设计底标高喷浆试压桩顶旋喷浆液恒速旋喷到桩底标高冲洗输浆管道结束一根桩施工施工下一根桩。2.3高压旋喷桩检测效果我部在6#墩之外在同样地质条件，做试验桩4根，注浆深度为4米，7天后挖出成桩效果，邀请建指、监理共同见证。经现场开挖达到支护及止水围幕，控制桩径扩散的效果。将在每个墩台注浆完成后，委托第三方检测注浆成桩效果，28天强度每个墩台取蕊检测3根桩。2.4高压注浆护壁验算假设钻孔过程中塌孔或有溶洞，流砂移动，验算高压旋喷桩护壁

6、强度。围堰后每小时渗透水量计算：静止水位h1=1.5米、稳定水位埋深h2=7.2米，以地下水径流补给为主，根据现场抽水试验，得到稳定流量q为13.5m3/h，影响半径28.5，基渗透系数k和每小时水量q：k=0.366lgr/r*q/m（h2-h1）=12.7m/d；q=kakhl/24*h/h+2t=810.7m3/h；式中：r为影响半径，m为含水量厚度，m；ka为安全系数，取1.5；h为旋喷底到基岩高度取7.5米；护壁周长7.4*2+16.95*2米。采用朗金理论进行土压力计算：主动土压力强度：式中：r土的重度（kn/m2），地下水位以下用浮重度。h计算土压力强度的点到地表面的距离。土的内

7、摩擦角（°），砾、卵石土取40°。单位长度总主动土压力：经计算： pa=（21-10）×4.0×0.217=8.68kn/m2ea=1/2×（21-10）×42×0.466=40.48kn/m2.5注浆加固过程控制筑岛形成后，按规定位置进行注浆加固。对水面以下的填土和砂卵石层进行注浆，注浆加固采用旋喷桩施工工艺。注浆作业宽度约3.5米，分四排梅花桩布置。旋喷桩桩径0.5米，正三角形布置，桩间距1米，桩长8米。旋喷桩工艺：钻机就位。把钻机移至钻孔位置，对准孔位用水平，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精确要求，经技术人员检测

8、合格后方可开钻。施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%。如发现钻机倾斜，则停机找平后再开钻。钻孔。按上一步要求将钻机就好位好，进行钻孔作业。钻孔结束后，有技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一孔的钻进。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。插管。插管是将喷管插入地层预定的深度。将喷射台车移至成孔处，先在地面进行浆、气试喷，检查各项工艺参数符合设计要求后将喷射管下至设计深度，经现场质检人员检查认可后方可进行下步工序施工。插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射

9、水、边插管，水压力一般不超过1mpa，若压力过高，则易将孔壁射塌。喷射作业。根据地质提供资料，喷浆材料需用合格的硅酸盐水泥，水泥应为新鲜无结块，通过0.08mm方孔的筛余量5%，每批次进场水泥必须有生产厂家产品合格证，并根据有关规定进行抽查检验，严禁使用不合格水泥。制浆用水必须保证清洁无污染，符合拌制水的要求。按试验配合比进行浆液搅制，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔喷浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30s，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风

10、量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右）。在喷射过程中，技术人员及时检查个环节的运行情况，并根据具体情况采取下列措施：a、接、卸换管要快，防止塌孔和堵嘴；b、喷射因故障中断，应酌情处理：因机械故障，要尽力减短中断时间，及早恢复灌浆；如中断时间超过1小时，要采取补救措施；恢复喷射时，喷射管要多下0.3m保证宁接体的连续性。旋转和提升。当喷射管下至设计深度，待成孔到设计深度，浆拌制好水泥浆液倾入集料斗，将低压泵由送水改为送浆开启送浆泵送浆，为保证桩底有足够的水泥浆量，应

11、停喷30秒种，然后边旋转边提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，开始送入符合要求的浆、气，待注入浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及速度自下而上旋转提升，直至设计的终喷高程。喷注作业时做好已喷邻桩的补浆回灌，保证加固体固结后的桩顶标高，施工中及时作好废浆处理。移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。2.6止水帷幕施工注浆完成后，为保证围堰土体稳固，防止围堰土体表层土脱落及渗漏，在围堰内侧土体表层浇筑一层0.5米厚的混凝土止水帷幕。由于围堰土体有一定坡度，只需要在坡面上安装垂直于坡面的挡板，分块进行浇注。2.7开挖基坑、封底围堰形成后，立即用小挖机进行基坑开挖，开挖边坡按1：1坡度，边坡适

12、当设置台阶，以便在台阶上浇筑混凝土，混凝土厚度不小于10cm，防止水从边坡渗入到基坑。挖至承台底标高下0.5米位置（即超挖0.5米），再利用吸泥泵抽砂和泥浆，基坑开挖完成后立即采用c30水下混凝土进行封底，封底厚度不小于50cm，既起到防水的作用又加大了地基的承载力。基坑开挖过程中要特别注意不能损坏桩基。3.施工效果（1）经济分析：钢板桩围堰约花费120万元（单层为120万元，考虑受岩溶、卵石、岩石地质影响可能另增加30万元），筑岛围堰（高压注浆）约花费90万元，每个墩节省30万元，至少可节省60万元成本。（2）安全分析：由于地质为岩溶、卵石、流沙地质，用高压注浆的方法更安全、可靠（因为钢板桩受地质影响，部分桩不能持力）。（3）进度：高压注浆比钢板桩围堰施工更快捷