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注浆在桥梁水中桩基施工中的应用
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内容提示：在进行桥梁水中桩基施工过程中常会遭遇地质覆盖层的过于复杂而造成搭建水中施工平台时难以保证稳固的棘手问题，本文就衡炎高速公路铁炉冲洣水大桥在搭建水中施工平台时，通过采用注浆技术对地质覆盖层进行加固，从而有效解决此类问题的方法，对注浆技术在桥梁水中桩基施工中的应用作出简要说明。
论文关键词：桥梁 桩基 地质覆盖层 钢管桩平台 注浆 加固 处理
论文摘要：在进行桥梁水中桩基施工过程中常会遭遇地质覆盖层的过于复杂而造成搭建水中施工平台时难以保证稳固的棘手问题，本文就衡炎高速公路铁炉冲洣水大桥在搭建水中施工平台时，通过采用注浆技术对地质覆盖层进行加固，从而有效解决此类问题的方法，对注浆技术在桥梁水中桩基施工中的应用作出简要说明。（参考《建筑中文网》）
一、前言
铁炉冲洣水大桥横跨洣水河，桥长867.08m，桥型布置为15×25 43 4×50 43 8×25，右交角为90°的预应力T梁，下部构造为柱式墩配桩基，共计30排墩150根桩基；根据地质部门提供的地质钻探资料显示桥位区处于岩溶高度发育地带，地质情况相当复杂。该桥于2006年10月26日开工，由于此桥是衡炎高速全线的控制性工程，业主要求2007年11月底半幅通车，我部面临着施工任务重、工期紧的局面，为此如何确定合理、有效的桩基施工方案对此桥的整体施工进度显得至关重要。
铁炉冲洣水大桥分为衡阳岸引桥、主桥及炎陵岸引桥，本文就主桥部分即水中桩基施工过程中搭建钢管桩平台时为解决覆盖层遭到破坏难以保证稳固时，通过采用注浆加固从而有效解决此一问题的方法，对注浆技术在桥梁水中桩基施工中的应用作出简要分析，以便于为具有同类地质情况的桥梁施工提供参考。
二、水中桩基施工平台方案的确定
铁炉冲洣水大桥主桥起于16#墩，止于21#墩，共6排墩计30根桩基，桩径φ2.5m，均为嵌岩桩，其地质覆盖层主要为卵石、细砂层及粘土，厚度一般6~32m；
由于16#、17#墩靠近岸边，水位较浅，采用筑岛平台；18#~21#墩水位较深（4~9米），且经常有挖砂船、运砂船通过，采用钢管桩水中平台施工，平台承力结构为12根φ60cm的钢管桩。
三、水中桩基施工平台施工情况：
我部首先进行的是18#墩水中平台施工，施工时发现：卵石层结构密实度高，而且还有漂石，同时因为人为掏沙对河床破坏大；因此在施工过程中利用60T振动锤振击钢管桩只能振下2.2~2.8m。18#-5桩基φ3.0m的外钢护筒利用90T的振动锤也只能振下2.0m左右；利用12m3空压机吹砂配合振动锤下振，效果也不佳，且卵石层含漂石，最大只能下沉3m。由于桥位的上、下游都有电站，更大型的船只和起重设备无法进入河中施工；钢护筒嵌入卵石层3m太少，不稳定，钻机冲钻很容易引起钢护筒偏位和坍孔，平台和施工人员的安全无法保证，因此18#墩的水中平台虽已搭建好，钻机一直无法开钻。为此水中桩基的施工一度滞后，严重影响了大桥的整体施工进度，引起了业主的高度关注。
为此，我们邀请各方专家召开了专家会议，通过分析、研究最终确定通过采用注浆的方法对水中平台进行加固的施工技术方案。
四、注浆方案的实施：
1、注浆前，在工作平台范围抛洒袋装黄泥或粘土，范围为：工作平台四周扩大2m左右，厚度0.5m左右；目的是：有效控制注浆时浆液对河床底层面的扩散，避免向河面“冒浆”。类似于“封底”方法。
2、注浆钻孔布设：见图1示。
35m
图一 第一顺序孔 第二顺序孔 第三顺序孔 SHAPE \* MERGEFORMAT
按顺序先在工作平台四周布置注浆钻孔，间距6m左右，第二顺序在桩孔钢护筒周围0.5m左右布置图一，加密注浆孔(检查孔)，间距3m左右（第二顺序孔起到稳固钢护筒的作用）。第三序孔为溶洞孔中心注浆。施工时，根据地质情况和注浆情况再做动态调整。
3、钻孔与注浆运行方式：用XY-100或HT-150钻机钻孔，按顺序分序钻孔，先施工第一顺序钻孔—注浆；分序钻孔采用下行式注浆，顺序为：
4、钻孔技术要求。
a、布孔：每墩32～37个孔，其中第一顺序12个孔，第二顺序20个孔，第三顺序孔为有溶洞的孔（根据地质资料决定是否布孔），在孔中心布钻。实际施工根据地质情况和注浆效果情况增减；钻孔严格按顺序施工，终孔深度穿过覆盖层至灰岩0.5m，每孔深10m左右(见图二)
图二
b、开孔孔径ø129-ø110，孔口下入ø110套管(根据实际情况，可能需要“筛管”施工)并固定好，井口套管长度为工作平台至入岩0.5m左右，终孔孔径ø110∼ø89mm。c、钻孔开孔前校正立轴铅垂度，以防钻孔偏斜。
d、钻进过程中密切注意施工地层和钻进速度，防止卡钻、埋钻事故发生。
5、注浆技术要求
a、注浆顺序由工作平台边缘至桩孔四周，采用纯水泥浆加速凝剂灌注。
b、注浆方式采用下行式注浆，前次注浆凝固后(约12小时，具体根据实际情况确定)方可向下钻注。
c、浆液配合比：水灰比1：1∼1.11左右，每立方米浆液水725kg，水泥750-800kg左右。
d、注浆压力从0∼2.0Mpa范围控制，具体压力由现场试验确定，注浆流量为38-150L/min，渗透最小直径定为3.0m，以保证钢护筒周围和工作平台范围有足够的固结体。
6、注浆材料
a、水泥：要求采用合格的P.O32.5Mpa普通硅酸盐水泥，细度要求通过4900孔/cm2，标准筛筛余量不超过2%；水泥从出厂使用不超过3个月，干燥保存，防止受潮结块，影响注浆质量。
b、添加剂：复合早强剂第一顺序注浆添加剂为水玻璃，模数n≥2.75，浓度Be˚=38∼45˚，水玻璃与水稀释比为1：3∼5，添加比例约3%左右；第二顺序以后(和桩基溶洞处理)注浆添加剂为三乙醇胺和食盐，添加比例分别三乙醇胺为水泥量的1-5‰，食盐为三乙醇胺的2倍左右，具体现场测试确定。
五、结论和建议：
1、第一顺序孔在第一次压浆后进行了补强压浆，第二顺序孔进行了一次分层压浆，从取芯效果来看，经过第二次补充压浆的效果强于单次分层压浆。
2、河床覆盖层压浆第一、第二次采用0.8的水灰比是合适的，相对于水灰比1.0，有效的降低了浆液的扩散范围，增加覆盖层的胶结强度。
3、3%的水玻璃溶液掺量对河床砂卵石地层注浆时水泥浆液的早凝有一定效果，对比未添加时注浆，在保证质量前提下，控制了水泥的流失，降低了工程造价。
4、对于固结钢护筒周围覆盖层注浆，采用“止浆塞”“上行式分层注浆”的注浆工艺，按每段2m左右分层注浆，有效的提高压浆效率，以最短的时间完成施工任务。
5、从覆盖层注浆效果来看，注浆对砂砾层固结最为明显，浆液扩散范围达3~4米，胶结成块；粗砂层次之，而细沙层浆液扩散范围小，渗透能力差，很难成块，钻探时芯样为松散状。
6、从钻孔取芯情况来说，距离注浆孔越近，效果越明显；注浆数量越大，旁侧所取芯样越好，胶结强度越大。
7、经过对18#平台第一顺序孔定量分次压浆后，我部通过钻孔取芯，发现效果明显，芯样成柱短柱状，胶结有强度，很好的固结了水中桩基施工平台。
8、第二顺序孔定量分层压浆，有一定的效果，芯样在沙砾层有块状的水泥胶结块，也有含水泥浆液松散颗粒沙砾层。对第一顺序孔注浆有了很好的补充注浆，使得平台进一步加固，同时对稳固钢护筒也起到了很好的效果。而部分钻孔芯样局部段位松散，芯样含浆量较少，这说明在单次压浆仍然有局部效果欠佳，需要进行第二次补充压浆或根据取芯情况适当增加单次压浆孔的水泥用量，效果会更好，更能保障桩基础的施工安全。
通过注浆施工后，我部的水中施工平台得到了有效的加固，有力的保证了水中桩基的钻孔施工顺利进行，从而对我部铁炉冲洣水大桥的整体施工进度起到了极大的促进作用，可以肯定的说：注浆加固的方法可以有效解决水中施工平台因遭遇复杂的地质覆盖层难以保证其稳固的这一技术难题，从而从时间、进度、安全各方面保证桩基施工顺利的进行。
参考文献：
1、《地基处理手册》，中国建筑工业出版社， 1988年8月第一版
2、《公路施工手册:桥涵》，人民交通出版社，1999年11月出版
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200906/13979.htm
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