CN101205721A

CN101205721A - 深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法

Info

Publication number: CN101205721A
Application number: CNA2007101909261A
Authority: CN
Inventors: 刘俊; 周东; 查道宏; 韦理仁; 张君武; 徐炳法; 皮军云; 邹纪民; 徐振玲; 焦少鹏; 葛兰生; 贾珍
Original assignee: FORTH ENGINEERING OF ZHONGTIE BRIDGE BUREAU CO LTD
Current assignee: FORTH ENGINEERING OF ZHONGTIE BRIDGE BUREAU CO LTD; China Railway Major Bridge Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-06-25

Abstract

本发明是深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的施工方法，先将钢套箱围堰浮运至墩位，通过定位系统使钢围堰定位；在双壁间灌水，使钢围堰在自重作用下沉至河床面以下；在围堰顶面安装旋喷桩施工平台，安放单管高压旋喷桩机和高压注浆泵机；通过旋喷钻机的引孔、封堵垂向喷嘴、搅浆、旋喷施工形成旋喷桩；在围堰周边按先内层、后外层顺序施工旋喷桩；抽水、开挖围堰内承台基坑，再进行承台施工。优点：用钢围堰下沉至河床土层中，用于深水中的围水结构，土层中用高压旋喷桩建立垂直帷幕，主要用于河床面以下止水与支护开挖，使钢围堰与高压旋喷桩有机地结合，解决了围堰穿过较厚坚硬性粘土层的下沉难度，也克服了水下承台开挖到砂层、亚砂土层中止水、支护的难题。

Description

深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法

技术领域

本发明涉及的是一种利用钢套箱围堰结合高压旋喷桩完成深水低桩承台施工的方法。属于大桥施工技术领域。

背景技术

深水低桩承台施工常规方法一般采用钢套箱围堰下沉至标高，清除围堰内封底砼底标高以上土层，浇筑水下封底砼，抽水，进行承台施工。而针对深水低桩承台河床表层地质为坚硬性粘土，其承台底又座落在砂层和亚砂土透水层中，若仅采用钢套箱围堰，为了下沉时能顺利穿过河床表层的坚硬性粘土层，可在围堰全高范围采用双壁结构，壁间灌注砼以加大围堰整体自重，使围堰在重力的作用下沉；也可在围堰自重无法下沉时沿刃脚周边用冲锤开槽，再下沉围堰至设计标高；若以上方法仍无法下沉到位，还可在围堰顶设扁担梁，通过扁担与钻孔桩间的反压系统使钢围堰在外力的作用下下沉至设计标高。由于墩位处承台标高层地质为砂层和亚砂土透水层，围堰下沉的深度还将加大，围堰的整体用钢量加大，由此可见以上的各方法均使施工显得十分复杂、投入加大，且操作困难。

发明内容

本发明的目的旨在于克服现有技术在对深水低桩承台河床表层地质为坚硬性粘土，而承台底座落在砂层和亚砂土透水层中，使用围堰下沉到设计标高所呈显的复杂和给施工带来的困难。提出钢围堰入土仅1.5～2m，主要用于河床面以上部分围水，硬土层以下引用岸上堤防用高压旋喷桩不仅可止水而且可支护的原理，使钢围堰结构与高压旋喷桩有机地结合，不仅解决了围堰下沉穿过较厚坚硬性粘土层的难度，同时也克服了水下承台开挖到砂层、亚砂土层中止水、支护的难题。

本发明的技术解决方案：其特征是该方法的步骤分为，(1)将钢套箱围堰在工厂加工完成后拼装成整体，浮运至墩位，通过定位系统使钢围堰定位；(2)在双壁间灌水，使钢围堰在自重作用下沉至河床面以下1.5m～2.0m；(3)在围堰顶面安装旋喷桩施工平台，安放单管高压旋喷桩机和高压注浆泵机；(4)通过旋喷钻机的引孔、封堵垂向喷嘴、搅浆、旋喷形成旋喷桩；(5)在围堰周边按先内层、后外层旋喷桩施工；(6)抽水、开挖围堰内承台基坑，再进行承台施工。

本发明的优点：用钢围堰下沉至河床土层中，主要用于水中的围水结构，土层中用高压旋喷桩建立垂直帷幕，主要用于河床面以下止水与支护开挖，使钢围堰与高压旋喷桩有机地结合，不仅解决了围堰穿过较厚坚硬性粘土层的下沉难度，同时也克服了水下承台开挖到砂层、亚砂土层中止水、支护的难题。

附图说明

附图1是旋喷桩引孔桩位布置图。

附图2是钢围堰与高压旋喷桩设计位置立面图。

附图3是钢围堰与高压旋喷桩受力模式图。

图中的1是钢套箱围堰、2是钢套箱围堰外径(φ2660cm)、3是钢套箱围堰内径(φ2500cm)、4是旋喷桩每排间间距(50.1cm)、5是旋喷桩桩间距(50.1cm)、6是钢围堰对称中心线、7是高压旋喷桩、8是施工水位线(+13.0m)、9是回填钻渣顶面标高(+9.0m)、10是河床面标高(+7.0～+7.5m)、11是旋喷桩底面标高(-2.0m)、12是主墩承台。

具体实施方式

对照附图1、2、3，钢围堰结合高压旋喷桩围水，完成深水低桩承台施工的方法，先将钢套箱围堰在工厂加工完成后拼装成整体，浮运至墩位，通过定位系统使钢围堰定位后，在双壁间灌水，使钢围堰在自重作用下沉至河床面以下1.5m～2.0m。在围堰顶面安装旋喷桩施工平台，安放XPZ-50型单管高压旋喷桩机和BWT100/30高压注浆泵机，通过旋喷钻机的引孔、封堵垂向喷嘴、搅浆、旋喷等作业形成旋喷桩，在围堰周边按先内层、后外层旋喷桩施工完成后，抽水、开挖围堰内承台基坑，再进行承台施工。

施工流程：围堰拼装→自重下沉→旋喷桩钻机就位→引孔(扩孔)到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→旋喷作业(由下向上至设计顶)→冲洗→移位。

实施例

淮河公路大桥是跨越淮河的一座公路特大桥，全长1730m，双线四车道，主跨采用140m预应力钢筋砼连续刚构，主墩位于淮河之中，基础采用14φ2.0m钻孔嵌岩柱桩，低桩承台，承台厚4.5m。承台顶距水面最大水深约6.5m。

主墩基础资料：

主墩数据：

施工水位： +13.0m

河床面标高： +7.00～+7.5m

承台顶面高程：+6.524m

承台底面高程：+2.024m

主墩处在淮河水中，所揭露的粘性土均为不透水土层，只有砂层、亚砂土层为透水层，该透水层与淮河水构成互补关系。

工程地质：

该墩地质从河床面由上而下依次为：

(1)坚硬性粘土层：承载力260Kpa，层厚2～4m，极限摩阻力60Kpa，该层位于+7.0～+7.5m至+5.0～+3.5m之间。

(2)亚砂土、砂层：围堰2/3周长处为砂层，其承载力80Kpa。层厚2.2m。其余为亚砂土层，呈软塑状态，平均厚1.5m，标贯13击，承载力180Kpa。该层位于+5.0～+3.5m至+2.8～+2.5m之间。

(3)硬塑亚粘土层：平均厚5.75m，标贯13击，承载力220Kpa。该层位于+2.8～+2.5m至-2.95m之间。

(4)-2.95m以下为亚砂土层和岩层。

钢围堰底节采用双壁结构(主要因浮运所需)，上节为单壁钢围堰，直径φ外＝26.6m，内径为25m，高16m，自重237t。考虑围堰自重轻，采用内取土加压重法克服外侧巨大的摩阻力下沉围堰比较困难，根据地质情况，围堰施工采取下沉1.5m～2.0m，然后采用高压旋喷桩垂直帷幕支护、止水，进行承台施工。

高压旋喷桩沿围堰外侧亚砂土层区域布设两排桩，砂层区域布设三排桩，旋喷桩距围堰边0.1m，桩间距为501mm，桩长9.0m，桩径0.7m，桩尖进入硬塑亚粘土中大于1m。

高压旋喷桩施工，钻机采用XPZ-50型单管高压旋喷桩，BWT100/30高压注浆泵机，在钻机钻到设计标高后，用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底，利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去，浆液冲击切割土体，并与土体搅拌混合，随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体，浆与土体经过一系列的物理化学反应，固结成桩，从而达到支护、止水的作用。

高压旋喷桩帷幕部位砂层、亚砂层土渗透系数K≤1×10-7cm/s，桩体抗压强度取3Mpa。

旋喷桩施工时应先施工内排桩，后施工外排桩，为确保桩与桩间能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。

施工参数选择

泵压： 20Mpa

喷嘴直径及数量： 2.3mmxl～2.4mmxl

流量： 37～40L/min

钻杆升速：粘性土30cm/min

砂性土15cm/min

钻杆转速：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

附加剂：氯化钠1.5％，三乙醇胺0.03％或水玻璃1.5％，水

玻璃模数2.4～3.4，浓度30～40波美度。

桩的垂直度精度：＜1‰

引孔孔位误差：＜5cm

应用效果：该墩施工应用钢围堰结合高压旋喷桩围水技术，在承台施工实施过程中可看到，高压旋喷桩在砂层、亚砂土层中止水、承台开挖支护效果均达到设计要求。同时承台开挖由一般的水中取土变为人工挖土，不仅大大节约了时间(5000m³土仅用了15天)，而且解决了围堰在坚硬性粘土层下沉、砂层、亚砂土层中止水的难点。但施工中对旋喷桩的垂直精度、引孔孔位误差必须严格控制，以保证桩间咬合达到最佳效果。

Claims

1.深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法，其特征是该方法的步骤分为，(1)将钢套箱围堰在工厂加工完成后拼装成整体，浮运至墩位，通过定位系统使钢围堰定位；(2)在双壁间灌水，使钢围堰在自重作用下沉至河床面以下1.5m～2.0m；(3)在围堰顶面安装旋喷桩施工平台，安放单管高压旋喷桩机和高压注浆泵机；(4)通过旋喷钻机的引孔、封堵垂向喷嘴、搅浆、旋喷施工形成旋喷桩；(5)在围堰周边按先内层、后外层顺序施工旋喷桩；(6)抽水、开挖围堰内承台基坑，再进行承台施工。

2.根据权利要求1所述的深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法，其特征是步骤(1)中所述的定位系统是指施工定位船、锚绳、锚链及铁锚。

3.根据权利要求1所述的深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法，其特征是步骤(4)所述的旋喷钻机的引孔是钻机采用单管高压旋喷桩，高压注浆泵机，在钻机钻到设计标高后，用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底，利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去，浆液冲击切割土体，并与土体搅拌混合，随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体，浆与土体经过一系列的物理化学反应，固结成桩，高压旋喷桩帷幕部位砂层、亚砂层土渗透系数K≤1×10-7cm/s，桩体抗压强度取3Mpa。

4.根据权利要求1所述的深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法，其特征是步骤(4)所述的旋喷桩，其在施工时应先施工内排桩，后施工外排桩，为确保桩与桩间能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且间隔时间应大于36小时。

5.根据权利要求1所述的深水低桩承台施工中用钢围堰结合高压旋喷桩围水的方法，其特征是步骤(4)所述的旋喷桩，其旋喷桩桩径70cm，旋喷桩沿围堰外侧亚砂土层区域布设两排桩，砂层区域布设三排桩，旋喷桩距围堰边0.1m，桩间距为501mm，桩长9.0m，桩径0.7m，桩尖进入硬塑亚粘土中大于1m。