富水、不良地质深孔挖孔桩施工工艺

富水、不良地质深孔挖孔桩施工工艺　８１　富水、不良地质深孔挖孔桩施工工艺　第五工程有限公司　王　东　【摘要】本文介绍金江金沙江大桥位于巴拉河床地段富水、不良地质条件下的７　、８　墩大孔径、深孔　挖孔桩基础的施工，总结了在开挖过程中针对不同地质岩层的处理措施及防止涌砂、塌孔的　施工方案，并总结了水泥一水玻璃浆液注浆工艺。　【关键词】富水不良地质大孔径深孔涌砂塌孔水泥一水玻璃浆液注浆施工工艺　１工程概况　四川省西（昌）攀（攀枝花）高度公路Ｃ１６合同段金　江金沙江大桥位于攀枝花市巴拉河与金沙江交汇处下　金沙汀　游，全桥设计桩基共９４根，其中以７＃、８＃墩桩基施工　难度最大，设计为４根ｑ，２５０ｃｍ圆桩，８＃墩桩基设计为　８根ｑ＇２２０ｃｍ圆桩（见图１）。　７＃、８＃墩位于巴拉河与金沙江交汇处巴拉河河床　地段，桩基实际地质为上覆人工填筑土、漂卵石质土、　低液限粘土，下伏强风化石英闪长岩、弱风化石英闪长　岩，岩体裂隙较发育，呈闭合状。巴拉河为一条季节性　河流，其地下水主要赋存于巴拉河漫滩中的Ｑ４　卵石　质土中，主要接受河流渗透补给。地下水位由金沙江　图１　７＃、８　墩桩位图　及巴拉河水位控制，地下水为潜水，直接由巴拉河水渗　透补给，巴拉河河床内卵石质土渗透系数Ｋ＝４．３８ｍ／ｄ，涌水量Ｑ＝７１．８ｍ３／ｄ，单位涌水量ｑ＝　３０．４ｍ３／ｄ。　２桩基施工　２．１桩基开挖方案的确定　根据核对设计发现地质钻孔与实际桩位偏差大，由于现场施工准备、工期压力、金沙江洪水位　来临等条件决定了不可能再次进行桩位地质钻孑Ｌ。因此参考设计桩孑Ｌ地质，选定位于巴拉河心的　７＃墩Ｂ１桩按照初步施工方案进行提前开挖，它既作井点降水，同时作实际地质探测桩，以便根据　地质变化调整施工方案。其它桩基陆续进行错台开挖，并根据该桩基探明的实际地质及调整方案　进行施工。　２．２桩基施工方案　参考设计地质并结合现场实际地形地貌，确定采用人工挖孔施工作业。　（１）对河床表层淤泥进行换填土，以达到开挖条件。　（２）作好桩孑Ｌ四周地表排水措施，孑ＬＩ：１周围不要堆放弃碴、重物以及行车。　（３）根据土压力和水压力设计孔壁支护措施，随时校核模型保证孑Ｌ桩结构尺寸准确，并在施工　维普资讯 http://www.cqvip.com

８２　工程科技　２００６年第３期　中随时检查护壁情况，防止护壁开裂、隆起。　（４）对于承压水层施工地段，采用井点降水和钢护筒结合的方法施工。　（５）进入风化层，采用浅眼松动爆破；加强井下通风、降尘。　（６）在锁口、护壁设置沉降、位移点，加强对琐口、护壁的沉降～位移观测，并绘制沉降～位移　图，进行详细的分析。　２．３桩基施工措施　孑Ｌ桩开挖采用错台开挖。挖孑Ｌ过程中，加强孑Ｌ内抽排水，确保挖孑Ｌ桩施工正常进行。挖孑Ｌ桩施　工采用人工开挖，卷扬机提升架提升，自卸汽车运至弃碴场弃碴。　２．３．１孑Ｌ壁支护措施　桩孑Ｌ开挖进尺每一循环开挖深度不超过ｌｍ，每一循环开挖完成后随即施作Ｃ２０钢筋混凝土　护壁，护壁厚度０．３０ｍ。护壁钢筋采用孑Ｌ内绑扎成型，并将下部主筋加工成弯勾，以保证上下护壁　连接为整体；护壁模型采用自制钢模，孑Ｌ内拼装成型；混凝土采用小型料斗放入孑Ｌ内灌注，插入式捣　固器捣固密实。　在孑Ｌ桩周围设置好观测点，严格按照规定进行观测，并绘制沉降～位移图，进行详细的分析，如　沉降～位移不能满足要求，须立即进行方案调整。　２．３．２承压水层施工措施　承压水层（低液限粘土层）渗水量少，但桩孑Ｌ不易成形；因护壁与土层间有空隙，顺护壁形成渗　水带，如工作面范围积水较多则易发生流砂、塌孑Ｌ现象，因此采用井点降水和钢护筒结合的方法施　工。　（１）在Ｂ１桩孑Ｌ内将钢护筒就位，桩孑Ｌ向四周开挖，边挖边沉。　（２）钢护筒沉至低液限粘土层至强风化石英闪长岩顶，在钢护筒与上层护壁间隙内用Ｃ２０混　凝土浇筑密实。　（３）用水泵在该孑Ｌ内抽水，直至四周桩孑Ｌ内地下水位稳定降至孑Ｌ底。　（４）接着开挖该墩四周桩孑Ｌ，采用原设计的Ｃ２０钢筋护壁支护施工。　２．３．３风化岩层施工措施　进入风化岩层，采用浅眼松动爆破进行开挖。爆破设计重点考虑挖孑Ｌ桩的外侧、底部围岩及护　壁不受破坏，保护其良好的完整性，故采用控制爆破方法进行设计与施工，能达到相对理想的效果。　桩孑Ｌ爆破均采用中心掏槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孑Ｌ方式，且中心掏槽眼较其它眼深　１０％～１５％，中心掏槽眼，辅助眼和周边眼全部布成梅花形，对中　ｔ２，掏槽眼、辅助眼和周边眼全部采　用不同段的毫秒延期电雷管，实现微差控制爆破，保证爆破效果和减小爆破振动。　在爆破施工过程中结合岩石的变化情况，以及岩层结构和构造的变化，再根据试炮效果作适当　的药量调整，达到在安全的前提下取得良好的爆破效果。　３方案调整　３．１富水层施工　根据初步施工方案，Ｂ１桩先开挖，其他桩基陆续错台开挖；但群桩开挖至富水层（漂卵石质土　层）后各桩孑Ｌ抽水设备已无法排干桩孑Ｌ内积水，不能进行人工开挖作业。经分析，各桩工作面地下　水已与金沙江水力连通，岩石间粘土已被动水压力推动，故对施工方案进行调整。　（１）先暂停抽排群桩孑Ｌ内积水及桩孑Ｌ人工开挖，至桩孑Ｌ内动水压力达到平衡，使其岩石间隙粘　土重新沉积。　（２）集中设备抢挖、抽排Ｂ１桩孑Ｌ，达到循环高度时迅速进行孑Ｌ壁支护，并停止抽排水。　维普资讯 http://www.cqvip.com

富水、不良地质深孔挖孔桩施工工艺　８３　（３）Ｂ１桩孔至第４个循环结束时，其他桩孔水位基本低于工作面（桩距１３ｍ，降水坡度大于　１：３）。此时Ｂ１桩已开挖至低液限粘土层（承压水层），其他桩孔陆续进行错台开挖。　（４）Ｂ１桩孔只抽排水不进行开挖，作降水井使用，其他桩基正常循环开挖直至低液限粘土层。　经过方案调整，仅在一个桩孔内抽排水，其排水量相对少，避免了群桩抽排造成大量的地下水　渗流；同时保证了其他桩孔后续安全、快捷的施工。　３．２承压水层施工　３．２．１方案调整　根据初步施工方案，承压水层采用井孔降水和钢护筒结合的方法施工，但实际施工中除Ｂ１桩　能顺利施工外，其他桩孔施工时仍无法正常作业，常发生流砂、塌孔现象。经研究分析，该承压水层　中含有大量细砂颗粒，当Ｂ１桩施工至风化岩层后施工其他桩基时因护壁与土层间有空隙，地下渗　水至工作面，人工开挖扰动承压层，使得粘性土颗粒被冲洗，导致工作面仍发生流砂、塌孔现象。如　全部采用钢护筒施工则无法达到安全、质量、进度与成本的最优化。　因此调整施工方案，在每循环排水、开挖前沿四周孔壁外侧斜向４５。超打￣２５ｍｍ长２ｍ注浆　管，并采用水泥一水玻璃浆液注浆方案进行富水条件下的承压水层施工。通过方案调整使得土层　保持稳定，能安全、顺利的进行下步循环施工。　３．２．２注浆站的布置原则及要求　（１）注浆站应靠近注浆孔。　（２）要使输浆管路距离孔最短，弯头最少，以减少输浆管路和压头损失。　（３）设备及管路排列，尽可能整齐紧凑，便于操作和检修。　（４）注浆材料库应靠近注浆站，以减少运输距离。　（５）除在倒灰处设置抽风机除尘外，还应该用隔墙把造浆及注浆工作间分开，以防止水泥粉尘　危害身体健康和保护注浆设备仪表。　（６）加强水泥及水泥浆的过滤，以减小对注浆泵的磨损和防止堵管，可采用过滤网和磁铁棒的　方法，清除水泥中的铁屑及杂物。　（７）水泥浆、水玻璃的稀释，储存池和清水池应分别设置。　（８）设置排水沟，保证易于排除废水。　３．２．３注浆工艺流程　注浆工艺流程是从浆液开始搅拌，到浆液进入受注层中的全过程，采用注浆工艺，需控制进浆　比例，缩短凝胶时间，减少浆液注失（见图２）。　３．２．４注浆泵操作程序　（１）关闭水泥浆及水玻璃浆管路的输出阀门１１、１２。　（２）打开孔口及混合器前的逆止阀１６、１８、１９。　（３）分别打开水泥浆及水玻璃浆液泵，调节流量，使两泵达到要求的进浆比例。　（４）起动水泥浆泵及水玻璃浆液泵，调节流量，使两泵达到要求的进浆比例。　（５）打开水玻璃浆管路的输出阀１２，１～２秒钟后打开水泥浆管路输出阀１１，随后关闭水玻璃　浆液泵及水泥浆泵的回浆阀４，向砂层注浆。　（６）当流量、压力不符合要求时，应予调节。使压力、流量达到正常注浆要求。　（７）为防止因注浆时间长而堵塞回路，一般每隔１０分钟左右开关一次回浆阀４，以流出少量浆　液并达到畅通回路为准。　（８）设专人看管吸浆笼头，及时清理笼头上的糊堵物。　维普资讯 http://www.cqvip.com

工程科技　２００６年第３期　图２水泥一水玻璃注浆工艺流程图　１一水玻璃浆液泵２一进浆阀门　３一吸浆管４一回浆阀　５一水玻璃浆液池６一水泥浆泵　７一定量水箱　８～放水阀门　９一吸浆池　１０一水泥浆一次搅拌池　ｌｌ一水泥浆输出阀　１２一水玻璃浆输出阀　１３一水玻璃浆管路１４一水泥浆管路１５一活接头　１６一水玻璃浆逆止阀　１７一钢丝高压胶管　ｌ８一水泥浆逆止阀　１９一孔口逆止阀　２０一小导管　（９）注浆时，要精心维护注浆设备，发现问题及时处理。　（１０）注浆完毕后，由水箱注入清水至水泥浆一次搅拌池，立即关闭水泥浆泵６和水玻璃浆液　泵１，关闭水玻璃浆液进浆阀２和逆止阀１６，并关闭孔口逆止阀１９，解开孔口附近活接头，开水泥　浆泵，冲洗水泥浆管路。　３．２．５注浆作业　３．２．５．１注浆前的准备工作　（１）备齐注浆材料：备足新鲜水泥，一般使用４２．５或５２．５号普通硅酸盐水泥和水玻璃浆液。　（２）把水玻璃配３５－－４０波美度，在水玻璃池中，加水稀释水玻璃至使用的波美度，搅拌时，一　般用ＴＢＷ２００／４Ｏ泥浆泵打循环的方法。　（３）注浆设备试运转：注浆机具及管路系统要满足设计的最大注浆压力和流量的要求，经试运　转及耐压试验，设备无异常响声，两台注浆泵时，应保证按比例进浆，管路不漏水。　（４）调节注浆流量的装置，检修注浆泵，搅拌机及管路联接处等，注浆泵、搅拌机无负荷运转。　根据需要，用清水测定注浆泵流量和压力。　（５）打开注浆泵出口处的回浆阀，关闭输出阀，启动注浆泵，待流量、压力稳定后，测定并记录　流量和压力。然后按试验要求，逐渐关小回浆阀，使压力徐徐上升到最大注浆压力，测出各个压力　的流量。与此同时，检查注浆机具有无异常情况，发现故障及时排除。　（６）联接孔口管路：管路联接处达到不漏水，在最大压力条件下，维持５分钟不泄压为合格。　３．２．５．２浆液浓度的使用　使用浆液时，一般是先稀释后逐级调节。　（１）浆液起始浓度：水泥浆（水：灰）：１．２：１；水玻璃：水泥浆（体积比）＝０．６：１。　（２）浆液浓度的使用原则：　①单液水泥浆常用的级配为２：１、１．２５：１、１：１、０．７５：１、０．６：１；　维普资讯 http://www.cqvip.com

富水、不良地质深孔挖孔桩施工工艺　８５　②使用水泥～水玻璃双液浆时，水泥浆浓度一般为１．２５：１～Ｏ．６：１；　③每次注浆，水泥浆的浓度，一般是先稀后浓。　当注浆压力不升，进浆量不减时，应逐级加大浓度；反之，若压力上升快，减量也快，此时为了保　证足够的注入量，应依次降低浆液浓度。每更换一次浆液浓度，一般持续１０￣２０ｍｉｎ。　３．２．５．３注浆结束标准　注浆终压与终量是分析、鉴别注浆质量的重要依据，应按要求切实执行。　（１）正常情况下，在每一次注浆中，注浆压力由小逐渐增大，注浆流量由大到小，当注浆压力达　到设计的终压和终量时，稳定５～１Ｏ分钟，即可结束注浆。　（２）特殊条件下，经过浆液浓度的变换，仍达不到终压与终量的标准，但又接近设计的注入量　时，可结束注浆。　３．２．５．４注浆施工安全技术措施　（１）造浆前，对于注浆材料的凝胶时间要进行测定，不符合技术要求的材料，不准使用。　（２）注入水泥～水玻璃双液浆时，每更换一级浆液浓度，应测定凝胶时间。　（３）防止浆液中混入纸片及水泥硬块等杂物而堵塞管路，在搅拌机倒灰１２Ｉ及出１２Ｉ处的溜灰槽　应设置过滤网。　（４）水泥搅拌均匀后，方许放入吸浆池，吸浆池内还需设二次搅拌，以防水泥浆沉淀。　（５）在注浆中，一般规律是先期施工的注浆孑Ｌ注入量大，后期注浆孑Ｌ注入量小。因此，一定要　保证先期注浆孑Ｌ的施工质量。　（６）注浆过程中，必须注意观察注浆压力和吸浆量的变化情况，当注浆泵压发生骤增，吸浆量　迅速减少或不吸浆时，一般是泵的吸水笼头或泵吸浆１２Ｉ球阀（低压阀）堵塞；如果泵压突增，而注浆　孑Ｌ口压力上升很慢或不升压，一般是输浆管路堵塞，当泵压及孑Ｌ１２Ｉ压力均出现突然上升，而吸浆能　力下降或不吸浆，多为混合器或钻孑Ｌ发生堵塞，应及时处理。　３．２．５．５注浆时的观测与记录　在注浆的全过程中，都必须系统观测、记录泵压及进浆量，一般每分钟测定一次，观测记录内容　为：　（１）注浆泵进浆量的观测记录：可采用液面下降及计量直尺、浮标指示器，观测记录泵的进浆　量。　（２）泵压的观测与记录，应在观测进浆量的同时进行，压力表指针如有摆动，应取其平均值。　孑Ｌ口的注浆管路若安有压力表，每分钟也需要观测、记录一次压力。　（３）根据泵压及进浆量的系统观测和记录，以判断正常进浆或跑浆，或接近结束注浆。注意结　束时的终压及终量，系确定是否需要复注或结束注浆的依据，同时也是评价注浆质量的重要依据。　４结束语　金江金沙江大桥施工难度最大的７＃、８＃墩桩基顺利成孑Ｌ，根据不同地质及水文情况，成功运　用综合施工工艺解决了富水条件下不良地质大桩径、深孑Ｌ挖孑Ｌ桩的施工，为同类桩基础施工提供了　一例成功范例。