晏雄成 劉 濤

(中鐵六局，北京 100036)

1 工程概述

昆明樞紐擴(kuò)能改造工程昆陽(yáng)特大橋橋梁全長(zhǎng)1 007.64 m，為單線電氣化鐵路特大橋，橋梁結(jié)構(gòu)形式為12×32 m+1×16 m+異型框架+1×16 m+異型框架+1×24 m+9×32 m，上部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支梁、框架組合橋跨橋梁。全橋共27個(gè)墩臺(tái)，7 696延米/162根鉆孔樁，橋梁樁基直徑均為1 m，樁長(zhǎng)在39 m～59 m之間。橋址區(qū)屬滇池湖濱盆地地貌，沖積和湖相沉積相結(jié)合地質(zhì)條件，樁位處地層地質(zhì)主要為淤泥質(zhì)土、泥炭、粉土、粉細(xì)砂、礫砂、細(xì)圓礫土，不良地質(zhì)為砂土及粉細(xì)砂液化層，砂土液化層，呈斷續(xù)分布，且分布較長(zhǎng)，并存在承壓水和沼氣。其中4 456 m/89根樁基穿越流砂層地層，流砂層最深處位于樁頂以下45 m處，最大厚度達(dá)12 m，層數(shù)為2層～4層，地下承壓水的壓差大于2 m水頭?，F(xiàn)場(chǎng)采用旋挖鉆、循環(huán)鉆、沖擊鉆等成孔方法，經(jīng)過(guò)增加泥漿比重、加高護(hù)筒高度、充填黃土及片石沖擊加固等技術(shù)措施多次試樁，仍然不能成孔。

2 施工方案比選

根據(jù)施工工程中出現(xiàn)的異常情況、現(xiàn)場(chǎng)采集的碴樣以及地質(zhì)補(bǔ)勘資料，并邀請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行原因分析，認(rèn)為造成樁基不能成孔的原因主要是多層較厚極不穩(wěn)定流砂層、承壓水以及沼氣的綜合作用，造成鉆孔孔壁坍塌，致使常規(guī)措施情況下樁基不能成孔。為此，現(xiàn)場(chǎng)制定了如下兩種方案進(jìn)行比選:

1)全護(hù)筒跟進(jìn):采用直徑1.3 m、材質(zhì)Q235的厚壁鋼護(hù)筒，邊鉆進(jìn)邊用大型振動(dòng)沉拔樁機(jī)跟進(jìn)護(hù)筒，直至基樁設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。鉆孔采用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)，見(jiàn)圖1。

2)高壓旋噴樁帷幕:沿每根樁基外側(cè)環(huán)向施工直徑60 cm高壓旋噴樁，對(duì)地基進(jìn)行加固止水，形成環(huán)形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，待旋噴樁樁體達(dá)到強(qiáng)度后，采用循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，見(jiàn)圖2。

通過(guò)對(duì)以上兩種方案在施工難易程度、施工進(jìn)度、施工風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行對(duì)比分析(見(jiàn)表1)，并經(jīng)相關(guān)專(zhuān)家討論，最終確定采用高壓旋噴樁帷幕的施工方法，沿每根樁基外側(cè)環(huán)向施工直徑60 cm高壓旋噴樁，對(duì)樁周地基進(jìn)行加固止水，形成環(huán)形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，待旋噴樁樁體達(dá)到強(qiáng)度后，采用循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔。

表1 施工方案對(duì)比表

3 高壓旋噴樁帷幕設(shè)計(jì)

根據(jù)樁位處勘探資料，準(zhǔn)確確定流砂層深度及厚度;沿樁基外側(cè)環(huán)向施工高壓旋噴樁，旋噴樁直徑60 cm，樁間環(huán)向距離40 cm，樁間咬合尺寸為20 cm，旋噴樁距孔樁中心距離為1 m，距孔樁邊緣20 cm，每根樁基外側(cè)環(huán)向施工旋噴樁共計(jì)16根。高壓旋噴樁采用地質(zhì)鉆機(jī)，鉆桿采用旋噴注漿管，采用空鉆射水形式進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)深度至樁基成孔范圍最底層流砂層以下2.5 m，為節(jié)約成本并確保帷幕效果，提升注漿只在流砂層段進(jìn)行噴射注漿，其余地層進(jìn)行選鉆提升，流砂層地層注漿超出流砂層與其他地層分界線 2.5 m。

4 高壓旋噴樁帷幕施工

4.1 施工工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖3。

4.2 施工準(zhǔn)備

1)確定流砂層厚度及深度。根據(jù)樁位處地質(zhì)勘探資料，認(rèn)真核對(duì)每個(gè)墩臺(tái)樁位處流砂層深度及厚度，根據(jù)設(shè)計(jì)樁位及流砂層位置確定旋噴樁旋轉(zhuǎn)噴漿范圍，并作出立面展示圖放置于現(xiàn)場(chǎng)，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。2)高壓旋噴樁實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在樁位處采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔取樣，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，確定漿液最佳配比，試驗(yàn)選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。3)旋噴樁施工參數(shù)。選取流砂層厚度最大、深度最深、層數(shù)最多的位置分別按照不同的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行試樁施工，每處試樁2根，試樁施工完畢28 d后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁鉆芯取樣對(duì)樁體成樁質(zhì)量以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)確定旋噴樁配合比及施工參數(shù)。流砂層地段高壓旋噴樁水灰比為0.75∶1，注漿量240 L/m;旋噴樁施工參數(shù)為:鉆進(jìn)速度3 m/min～5 m/min(根據(jù)鉆進(jìn)深度進(jìn)行調(diào)整)，轉(zhuǎn)速120 r/min，鉆進(jìn)時(shí)射水壓力為10 MPa;提升速度20 cm/min～25 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20 r/min，提升噴漿壓力25 MPa～30 MPa，漿液流量50 L/min～60 L/min，旋噴注漿段超出流砂層2.5 m。4)原地面處理及測(cè)量放樣。按要求進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除墩臺(tái)地表障礙物，設(shè)置臨時(shí)排水溝，確保設(shè)備的穩(wěn)定及排水順暢;根據(jù)各墩設(shè)計(jì)樁位，布置基線控制網(wǎng)，準(zhǔn)確放出樁位，并根據(jù)樁位確定旋噴樁位置。

4.3 鉆機(jī)就位

移動(dòng)旋噴鉆機(jī)到指定樁位，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，要求鉆桿的垂直度偏差不大于1.5%，就位后首先進(jìn)行低壓(0.5MPa)射水試驗(yàn)，用以檢查輸漿管以及噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

4.4 制備水泥漿

鉆機(jī)就位同時(shí)，即開(kāi)始按照設(shè)計(jì)配合比拌制水泥漿。首先將水加入攪拌桶中，再加入水泥和外加劑，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10 min～20 min，打開(kāi)攪拌桶底部閥門(mén)，放入第一道篩網(wǎng)(孔徑為0.8 mm)，過(guò)濾后流入漿液池，然后通過(guò)泥漿泵抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)(孔徑為0.8 mm)，經(jīng)第二道過(guò)濾后流入漿液桶中，將漿液桶中的攪拌機(jī)開(kāi)啟，以防止沉淀造成漿液比重不足，并隨時(shí)在漿液桶中取樣檢查水泥漿液的比重。

4.5 鉆孔至設(shè)計(jì)深度

由于流砂層的流動(dòng)性，為防止塌孔并減少第二次插管工序，鉆孔鉆桿采用旋噴注漿管。首先啟動(dòng)鉆機(jī)，同時(shí)開(kāi)啟高壓泥漿泵低壓送水，使鉆桿沿導(dǎo)向架振動(dòng)、射流成孔下沉，一邊鉆進(jìn)一邊安裝鉆桿，直到設(shè)計(jì)位置。當(dāng)樁基底部位于流砂層地層中時(shí)，旋噴樁鉆進(jìn)深度低于設(shè)計(jì)樁底深度2.5 m;當(dāng)樁基底部位于其他地層時(shí)，旋噴樁鉆進(jìn)深度低于樁基施工范圍最底層流砂層2.5 m，根據(jù)原地面標(biāo)高以及鉆桿長(zhǎng)度確定鉆孔深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.6 噴射注漿

當(dāng)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋噴不停，同時(shí)將高壓泥漿泵壓力增至施工設(shè)計(jì)值(25 MPa～30 MPa之間)，在每層流砂層底部噴水泥漿30 s后旋轉(zhuǎn)提升噴水泥漿，非流砂層段只進(jìn)行旋轉(zhuǎn)提升，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)記錄檢查注漿的流量、壓力、提升速度、旋轉(zhuǎn)速度等相關(guān)參數(shù)。流砂層地層噴射注漿見(jiàn)圖4。

4.7 鉆機(jī)移位

完成注漿后，立即用清水沖洗管路和噴嘴，防止?jié){液凝固堵塞，移動(dòng)樁機(jī)進(jìn)行下一根樁施工。

5 正循環(huán)鉆鉆進(jìn)成孔

當(dāng)墩臺(tái)下所有樁基周?chē)邏盒龂姌夺∧蝗渴┕ね戤?8 d后，方可進(jìn)行該墩臺(tái)樁基鉆孔施工，鉆孔采用正循環(huán)鉆進(jìn)行鉆進(jìn)。護(hù)壁泥漿選用膨潤(rùn)土、純堿進(jìn)行配置，調(diào)制的泥漿性能須符合規(guī)范要求，泥漿比重控制在1.1～1.2之間。鉆機(jī)開(kāi)鉆時(shí)首先啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤(pán)，待泥漿進(jìn)入鉆孔一定數(shù)量后方可鉆進(jìn)，開(kāi)鉆時(shí)宜采用低擋慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒以下1 m后再以正常速度鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)濾碴，同時(shí)注意地層的變化，每鉆進(jìn)2 m撈取碴樣，并計(jì)入記錄表中，與設(shè)計(jì)地質(zhì)情況進(jìn)行對(duì)照。

6 安全質(zhì)量保證措施

1)高壓旋噴樁鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，司鉆人員根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)情況與設(shè)計(jì)地質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，流砂層段鉆進(jìn)較快。2)旋轉(zhuǎn)噴漿時(shí)，由司鉆人員根據(jù)水泥漿液用量在施工參數(shù)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整提升速度及注漿壓力，壓力低于設(shè)計(jì)值或壓力劇增均應(yīng)進(jìn)行停機(jī)檢查，查明原因，調(diào)整正常后方可繼續(xù)施工。3)為防止在旋轉(zhuǎn)噴漿提升拆卸鉆桿時(shí)斷樁，必須保持旋噴接樁長(zhǎng)度大于30 cm。4)施工過(guò)程中嚴(yán)格控制注漿水灰比，并采用比重計(jì)抽查水泥漿比重。注漿過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)注漿量的控制，確保旋噴樁成樁質(zhì)量。5)樁周高壓旋噴樁按照順時(shí)針或逆時(shí)針順序進(jìn)行逐根施工，并將樁周高壓旋噴樁一次性施工完畢，旋噴樁注漿范圍伸出流砂層段與其他地層分界線2.5 m以上。6)加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全教育培訓(xùn)，提高安全意識(shí);特種作業(yè)人員必須持證上崗;現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須按照要求佩戴安全防護(hù)用品。7)鉆機(jī)、鉆具、起吊設(shè)備、卡具等均應(yīng)符合施工要求，并安排專(zhuān)人進(jìn)行檢查維修。

7 結(jié)語(yǔ)

高壓旋噴樁在深基坑開(kāi)挖防護(hù)、帷幕止水以及地基加固處理等施工過(guò)程中被廣泛使用。昆明樞紐擴(kuò)能改造工程昆陽(yáng)特大橋多層流砂層高壓旋噴樁帷幕樁基成孔施工中，克服了鉆孔、注漿困難的情況，解決了流砂層地層樁基難以成孔的施工難題，為工程節(jié)約了成本，保證了橋梁施工的順利進(jìn)行，取得了理想效果。使我們對(duì)高壓旋噴樁帷幕施工有了更深入的認(rèn)識(shí)。

［1］朱美花.高壓旋噴樁在止水帷幕中的應(yīng)用［J］.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999(6):25-28.

［2］單聯(lián)德，朱思遠(yuǎn)，宋海寧.臨海復(fù)雜地質(zhì)條件高壓旋噴樁止水帷幕應(yīng)用［J］.山西建筑，2007，33(18):90-92.

［3］TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.