淮南公路大桥工程主桥桩基采砂区扰动层处理方案比选

淮南淮上淮河公路大桥工程（I标段）主桥桩基采砂区扰动层处理方案比选山东省路桥集团有限公司第9页/共9页目录HYPERLINK\l"_Toc389056956"一、主桥桩基施工 2HYPERLINK\l"_Toc389056957"1、工程概况 2HYPERLINK\l"_Toc389056958"2、桩基施工过程叙述 2HYPERLINK\l"_Toc389056959"2.1施工过程质量控制 2HYPERLINK\l"_Toc389056960"2.2护筒掉落 3HYPERLINK\l"_Toc389056961"2.3原因分析 3HYPERLINK\l"_Toc389056962"2.4、39-3-1#桩基处理方案： 4HYPERLINK\l"_Toc389056963"二、主桥桩基采砂区扰动层处理方案 4HYPERLINK\l"_Toc389056964"1、护筒二次跟进方案 4HYPERLINK\l"_Toc389056965"1.1护筒二次跟进方法优缺点： 4HYPERLINK\l"_Toc389056966"2、高压旋喷桩固结方案 5HYPERLINK\l"_Toc389056967"2.1高压旋喷桩固结的优缺点： 5HYPERLINK\l"_Toc389056968"三：施工方案比选 6HYPERLINK\l"_Toc389056969"四、附件：主桥桩基采砂扰动层高压旋喷桩处理专项施工方案 7

主桥桩基采砂区扰动层处理方案比选一、主桥桩基施工1、工程概况淮南淮上淮河公路大桥主桥为（98m+180m+98m）部分斜拉桥，主梁为单箱五室大悬臂变截面PC连续箱梁；下部结构主墩为花瓶式实体墩，采用C40砼，主墩墩身横桥向顶宽17.0m，底宽为12.0m，顺桥向宽度为5.0m。主墩基础采用钻孔灌注桩，桥位处河床由于受地方抽砂影响变化较大，设计变更桩基加长、加粗后每个承台下设置20根直径2.5m的钻孔灌注桩，39#墩桩长为103m，40#主墩桩长为105m，按摩擦桩设计。主墩承台设计变更后顺桥向长度为22.85m，横桥向宽度为29.1m，承台高度为6.0m。2、桩基施工过程叙述我部遵照2014年4月27日主桥桩基施工方案专家评审会专家意见和施工方案技术要求，选取39-3-1#桩基作为第一棵桩基于2014年5月9日率先展开施工，39#墩桩基施工顺序如图一。图一：主桥39##墩桩基施工工顺序图开钻前，我部现场技术人员会同监理工程师对39-3-1#桩基有关参数进行量测，护筒顶标高21.261m，护筒垂直度0.17%，河床底标高7.20m。2.1施工过程质量控制为了在首棵桩基施工中积累经验，在施工过程中我部严格按照以下方法操作：严格控制泥浆性能指标。不同地层按照下表指标调配泥浆。设置泥浆箱，选用PHP优质泥浆，按照水：膨润土：纯碱=300:18.2：1（质量比）制成基浆，新浆按聚丙烯酰胺（PAM）：火碱：水=10:1.0:612（质量比），水解成PHP溶液，在每立方米基浆中加入0.6kgPHP溶液制成新浆。在扰动层，加大泥浆比重，增强泥浆护壁性能。在钻进过程中，加强对泥浆指标的定时检测，在通过砂层时加大检测频率。地层比重黏度含砂率pH值粉质粘土1.1～1.218～212～48～9中砂1.2～1.319～222～48～9合理控制钻进速度。不同的地层采用不同的钻进速度，最快进尺4m/每班，平均进尺1.7m/每班。进入护筒底口下端，控制钻进速度，采用低压钻进；适当提高泥浆比重，时刻注意观测护筒内水位变化，保证护筒内水头高度。2.2护筒掉落2014年5月23日18:30，39-3-1#桩基在钻进时发生护筒掉落，现将当时情况叙述如下：39-3-1#桩基，桩径2.50m，设计桩长103m。桩位处河床标高+7.200m，施工平台标高+22.00m，护筒顶标高+21.261m，护筒长42.252m，桩底至平台顶面距离约121m，为大孔径超深桩，我部选用气举反循环钻机施工。该桩标高-32.800m～-41.900m地层为全风化砂质泥岩，标高-41.900m～-48.000m地层为强风化砂质泥岩，该两层土质粘度较大，多次发生糊钻现象，需提钻清理钻头，导致钻进速度缓慢，截止于5月21日钻至孔底标高-46.000m。5月21日钻机发生故障，钻机维修期间采用泥浆泵进行泥浆循环，保持护筒内水头高度。5月23日18:00维修完成，继续钻进。施工至18:30时，钻机施工工人发现护筒突然下沉，瞬间没入水中，遂立即报告现场技术人员。组织现场技术人员对孔深、孔位河床、平台标高等进行量测。当时淮河水位18.4米，流速0.15m/s。经量测未发现明显变化，基本排除坍孔可能。项目部立即启动桩基应急处理预案，组织相关技术专家及专业技术人员最快时间赶到施工现场进行原因分析及处理。为保证平台、钻机安全，避免发生埋钻事件，立即提钻，在钻头提至-35.4m时无法上提，经分析确认钻头挂到护筒底部，后经测锤沿孔壁多方位检测护筒顶面标高复核，经计算护筒共下沉约14m。2.3原因分析项目部组织应急预案专家组成员及现场施工人员进行原因分析，初步认为：主桥桥位处近年来河床深层采砂现象严重（截止2013年12月中旬我部进场后采砂仍未停止），开采深度达40m，造成河床下陷，部分河岸坍塌。目前该范围内土层处于沉降状态，造成河床地层土质松散形成扰动地层，设计护筒底未穿过砂层，位于软弱土层内。钻进过程中在采用优质泥浆护壁、慢速钻进的情况下扩孔仍然严重，并大于护筒外径，且沿护筒外壁向上侵蚀，造成护筒外侧空虚，当侵蚀至护筒外侧摩阻力无法支撑护筒自重时，发生护筒掉落现象。因扰动地层较厚，扩孔范围较大，导致护筒掉落深度较大。在主桥桩基专项施工方案评审时，多位专家也提示采砂扰动层护筒下沉和钻孔坍孔风险，但由于重视度不够，具体措施采取不够，仅仅增加了观测护筒、平台、泥浆比重、水头等常规措施，没有针对扰动土层编制专项处理方案。2.4、39-3-1#桩基处理方案：打捞护筒→护筒固定于平台→提钻→钻机移位→回填粘土→沉放稳定2～3个月→采取扰动层处理措施后恢复桩基施工。5月25日8:15潜水员下水，在掉落护筒顶端水下切割圆孔吊点，吊点沿护筒周边等间距布设，共设置5个，15:30吊点切割完成；各项工作准备妥当后，采用钻机、一台100t汽车吊、一台50t汽车吊、两台40t汽车吊共同起吊，合计上拨力300t，将护筒于当晚22:00徐徐拔出水面；然后将护筒固定于平台承重主梁上。护筒固定完成后提钻，钻机施加上拨力120t时方才将钻头慢慢拔出，提钻后测量孔深为-36.00m，分析原因为：护筒掉落后，扰动土层发生坍塌沉陷，为防止大范围坍孔影响平台安全，立即组织设备采用粘土回填，5月27日23:00回填完毕，累计回填约400m³。二、主桥桩基采砂区扰动层处理方案鉴于此次钻孔事件，为保证桩基成孔质量，防止扰动层、砂层扩孔、坍孔，我部提出两种采砂区扰动层处理方案：护筒二次跟进方案、高压旋喷桩固结方案。1、护筒二次跟进方案加长永久护筒长度，使之穿过砂层，嵌于全风化砂质泥岩。沉设护筒→钻孔直径为250cm反循环钻机钻进→提出钻杆、钻机移位→接长护筒→继续沉设护筒至已成孔底→循环操作。1.1护筒二次跟进方法优缺点：（1）优点：穿透砂层能确保无扩孔、坍孔可能。（2）缺点：接长护筒时间长，现有钻机需拆移，移动钻机困难；打入时不确定因素多，护筒难以下沉到位；施工占用平台面积大；沉设护筒时易造成已钻孔部分坍孔；费用投入大；施工周期长。2、高压旋喷桩固结方案桩周围采砂区扰动层高压旋喷桩固结（如图二）。采用双重管高压旋喷桩，把双重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。在高压浆液流及外圈环绕气流的共同作用下，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。图二：双重管高压压旋喷桩示意意图高压旋喷桩设计：在桩基周围布置桩径φ100cm旋喷桩，桩心距76.57cm，相互咬合23.43cm，设置13根；桩基内旋喷桩桩径φ80cm，桩心距121.24cm，设置3根；旋喷桩上端包裹护筒5.00m，下端嵌入全风化砂质泥岩2.0m，如图三。根据设计进行孔位放样，为防止串孔，在施工过程中各机组采取跳打的施工方法，如图四所示。套管打设：套管采用φ200mm、壁厚8mm钢管，入土深度不小于2m，孔口平面误差不大于20mm，套管倾斜度不大于1%。旋喷注浆配比：采用水与普通硅酸盐水泥、粉煤灰胶体量按0.8～1.1的水灰比的浆体。2.1高压旋喷桩固结的优缺点：（1）优点：高压旋喷技术处理深水钻孔软弱地层有成功的案例；施工机具