旋噴樁在深水施工中的應用

公路大橋水中主墩在硬性粘土和砂層、亞砂土層中，利用單壁鋼圍堰結合高壓旋噴樁成功地完成了深水低樁承臺施工，使高壓旋噴樁應用范圍得到了進一步發展，也創造了深水低樁承臺施工新工法，是項值得推廣和應用的新技術。

一、 概要

深水低樁承臺施工常規方法一般采用單、雙壁鋼圍堰下沉到標高后進行砼封底施工，而針對蚌埠朝陽路河公路大橋主墩河床表層地質為硬性粘土，而承臺底座落在砂層和亞砂土透水層中，若使圍堰下沉到設計標高就顯得復雜且困難。結合岸上堤防用高壓旋噴樁不僅止水、而且可支護的原理，大膽應用到深水中，使圍堰與高壓旋噴樁有機地結合，不僅解決了圍堰下沉穿過較厚堅硬性粘土層的難度，同時也克服了承臺開挖到砂層、亞砂土層中止水、支護的難題。本文著重介紹高壓旋噴樁垂直帷幕止水、支護在深水低樁承臺施工中的應用。

二、工程概況

某公路大橋是一座公路特大橋，全長1730m，雙線四車道，主跨采用140m預應力鋼筋砼連續剛構，主墩位于河之中，基礎采用14φ2.0m鉆孔嵌巖柱樁，低樁承臺，施工水深4~6m，其結構形式如圖一所示。

（1）、工程地質 該墩地質從河床面由上而下依次為：（a）、堅硬性粘土層：承載力260Kpa，層厚2~4m，極限摩阻力60Kpa。（b）、亞砂土、砂層：圍堰2／3周長處為砂層，其承載力80Kpa。層厚2.2m。其余為亞砂土層，呈軟塑狀態，平均厚1.5m，標貫13擊，承載力180Kpa。（c）、硬塑亞粘土層：平均厚5.75m，標貫13擊，承載力220Kpa。（d）、以下為亞砂土層和巖層。

具體地質布置如圖一所示

（2）、地下水 主墩處在河水中，所揭露的粘性土均為不透水土層，只有砂層、亞砂土層為透水層，該透水層與河水構成互補關系。

三、 施工方案

1、圍堰選用 圍堰采用底節雙壁鋼圍堰，其余為單壁鋼圍堰，直徑φ外＝26.6m，內徑為25m，高16m，自重237t。考慮圍堰自重輕，采用內取土加壓重法克服外側巨大的摩阻力下沉圍堰比較困難。根據地質圍堰施工采取下沉1.5m~2.0m，然后采用高壓旋噴樁垂直帷幕支護、止水，進行承臺施工。

2、高壓旋噴樁設計 ①樁的布設：根據設計，沿圍堰外側亞砂土層區域布設兩排樁，砂層區域布設三排樁，樁距圍堰邊0.1m，樁間距為501mm，樁長9.0m，樁徑0.7m，樁尖進入硬塑亞粘土中大于1m。經過計算，其受力均符合要求。②高壓旋噴樁施工機理 鉆機采用XPZ－50型單管高壓旋噴樁，BWT100／30高壓注漿泵機，當鉆機鉆到設計標高后，用高壓旋噴機把安有水平噴嘴的注漿管下到孔底，利用高壓設備使噴嘴以20Mpa的壓力把漿液噴射出去，沖擊切割土體，并與土體攪拌混合，隨著注漿管的旋轉和提升而形成圓柱體樁體，漿與土體經過一系列的物理化學反應，固結成樁，從而達到支護、止水的作用。③設計要求：高壓旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透系數K≤1x10-7㎝/s，樁體抗壓強度取3Mpa。

四、施工工藝流程

1、通八達、工藝流程 鉆機就位→引孔（擴孔）到設計標高→封堵垂向噴嘴→攪漿→由下向上旋噴作業到設計頂→沖洗→移位。

2、施工順序 先打試樁2~3根，了解施工工藝及旋噴效果，最后確定施工參數。再進行旋噴樁的施工，施工時應先施工內排樁，后施工外排樁，為確保樁與樁間能很好地咬合，宜采用打一跳一法，且間隔時間應大于36小時。

3、施工參數選擇 泵壓：20Mpa；噴嘴直徑及數量：2.3mmx1~2.4mmx1；流量：37~40L/min；鉆桿升速：粘性土30㎝／min；砂性土15㎝／min；鉆桿轉速：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；附加劑：氯化鈉1.5%，三乙醇胺0.03%或水玻璃1.5%，水玻璃模數2.4~3.4，濃度30～40波美度。

注意：三乙醇胺與水玻璃不能共同使用，否則會發生化學反應。

五、小結

2001年某公路大橋主墩上首次使用并取得了良好的效果，通過承臺開挖來看，支護、止水均達到設計要求，承臺開挖由一般的水中取土變為人工挖土，不僅大大節約了時間（5000m3土僅用了15天），而且解決了圍堰在堅硬性粘土層下沉的難點，在以后同類型結構施工中，圍堰設計尚可優化，以便創造更好的經濟效益，是一項值得推廣的新技術。但美中不足之處，在于旋噴樁施工中，樁的垂直度精度必須控制在1‰以內，引孔孔位誤差小于5cm，才能保證樁間的咬合，否則會引起滲水，給施工控制帶來難度。