深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水的方法

2023-04-28 12:06:26

專利名稱：深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種利用鋼套箱圍堰結合高壓旋噴樁完成深水低樁承 臺施工的方法。屬於大橋施工技術領域。
背景技術：
深水低樁承臺施工常規方法一般採用鋼套箱圍堰下沉至標高，清除圍堰 內封底砼底標高以上土層，澆築水下封底砼，抽水，進行承臺施工。而針對 深水低樁承臺河床表層地質為堅硬性粘土，其承臺底又座落在砂層和亞砂土 透水層中，若僅採用鋼套箱圍堰，為了下沉時能順利穿過河床表層的堅硬性 粘土層，可在圍堰全高範圍採用雙壁結構，壁間灌注砼以加大圍堰整體自重，
使圍堰在重力的作用下沉；也可在圍堰自重無法下沉時沿刃腳周邊用衝錘開 槽，再下沉圍堰至設計標高；若以上方法仍無法下沉到位，還可在圍堰頂設 扁擔梁，通過扁擔與鑽孔樁間的反壓系統使鋼圍堰在外力的作用下下沉至設 計標高。由於墩位處承臺標高層地質為砂層和亞砂土透水層，圍堰下沉的深 度還將加大，圍堰的整體用鋼量加大，由此可見以上的各方法均使施工顯得 十分複雜、投入加大，且操作困難。

發明內容
本發明的目的旨在於克服現有技術在對深水低樁承臺河床表層地質為 堅硬性粘土，而承臺底座落在砂層和亞砂土透水層中，使用圍堰下沉到設計 標高所呈顯的複雜和給施工帶來的困難。提出鋼圍堰入土僅1. 5 2m，主要用
於河床面以上部分圍水，硬土層以下引用岸上堤防用高壓旋噴樁不僅可止水 而且可支護的原理，使鋼圍堰結構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，同時也克服了水下承臺開挖到砂層、 亞砂土層中止水、支護的難題。
本發明的技術解決方案其特徵是該方法的步驟分為，(1)將鋼套箱 圍堰在工廠加工完成後拼裝成整體，浮運至墩位，通過定位系統使鋼圍堰定 位；(2)在雙壁間灌水，使鋼圍堰在自重作用下沉至河床面以下1.5m 2. 0m;(3)在圍堰頂面安裝旋噴樁施工平臺，安放單管高壓旋噴樁機和高壓注漿 泵機；(4)通過旋噴鑽機的引孔、封堵垂向噴嘴、攪漿、旋噴形成旋噴樁；
(5)在圍堰周邊按先內層、後外層旋噴樁施工；(6)抽水、開挖圍堰內承 臺基坑，再進行承臺施工。
本發明的優點用鋼圍堰下沉至河床土層中，主要用於水中的圍水結構， 土層中用高壓旋噴樁建立垂直帷幕，主要用於河床面以下止水與支護開挖， 使鋼圍堰與高壓旋噴樁有機地結合，不僅解決了圍堰穿過較厚堅硬性粘土層 的下沉難度，同時也克服了水下承臺開挖到砂層、亞砂土層中止水、支護的 難題。


附圖1是旋噴樁引孔樁位布置圖。
附圖2是鋼圍堰與高壓旋噴樁設計位置立面圖。
附圖3是鋼圍堰與高壓旋噴樁受力模式圖。
圖中的1是鋼套箱圍堰、2是鋼套箱圍堰外徑(4)2660cm)、 3是鋼套箱 圍堰內徑(小2500cm)、 4是旋噴樁每排間間距(50. lcm)、 5是旋噴樁樁間
距(50. lcm)、 6是鋼圍堰對稱中心線、7是高壓旋噴樁、8是施工水位線 (+13. 0m)、9是回填鑽渣頂面標高(+9. 0m)、10是河床面標高(+7. 0 +7. 5m)、 ll是旋噴樁底面標高(-2.0m)、 12是主墩承臺。
具體實施例方式
對照附圖1、 2、 3，鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水，完成深水低樁承臺施 工的方法，先將鋼套箱圍堰在工廠加工完成後拼裝成整體，浮運至墩位，通 過定位系統使鋼圍堰定位後，在雙壁間灌水，使鋼圍堰在自重作用下沉至河 床面以下1. 5m 2. Om。在圍堰頂面安裝旋噴樁施工平臺，安放XPZ — 50型單 管高壓旋噴樁機和BWT100 / 30高壓注漿泵機，通過旋噴鑽機的引孔、封堵 垂向噴嘴、攪漿、旋噴等作業形成旋噴樁，在圍堰周邊按先內層、後外層旋 噴樁施工完成後，抽水、開挖圍堰內承臺基坑，再進行承臺施工。
施工流程圍堰拼裝一自重下沉一旋噴樁鑽機就位一引孔(擴孔)到設 計標高一封堵垂向噴嘴一攪漿一旋噴作業(由下向上至設計頂)一衝洗一移 位。
實施例
淮河公路大橋是跨越淮河的一座公路特大橋，全長1730m，雙線四車道， 主跨採用140m預應力鋼筋砼連續剛構，主墩位於淮河之中，基礎採用144) 2. Om鑽孔嵌巖柱樁，低樁承臺，承臺厚4. 5m。承臺頂距水面最大水深約6. 5m。
主墩基礎資料
主墩數據-
施工水位+13. Om 河床面標高 +7. 00 +7. 5m承臺頂面高程+6. 524m 承臺底面高程+2. 024m
主墩處在淮河水中，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，該透水層與淮河水構成互補關係。 工程地質
該墩地質從河床面由上而下依次為
(1) 堅硬性粘土層承載力260Kpa，層厚2 4m，極限摩阻力60Kpa， 該層位於+7. 0 +7. 5m至+5. 0 +3. 5m之間。
(2) 亞砂土、砂層圍堰2/3周長處為砂層，其承載力80Kpa。層厚 2. 2m。其餘為亞砂土層，呈軟塑狀態，平均厚1. 5m，標貫13擊，承載力180Kpa。 該層位於+5. 0 +3. 5m至+2. 8 +2. 5m之間。
(3) 硬塑亞粘土層平均厚5.75m，標貫13擊，承載力220Kpa。該層 位於+2. 8 +2. 5m至-2. 95m之間。
(4) -2.95m以下為亞砂土層和巖層。 鋼圍堰底節採用雙壁結構(主要因浮運所需)，上節為單壁鋼圍堰，直
徑小外-26.6m，內徑為25m，高16m，自重237t。考慮圍堰自重輕，採用內
取土加壓重法克服外側巨大的摩阻力下沉圍堰比較困難，根據地質情況，圍 堰施工採取下沉1.5m 2.0m，然後採用高壓旋噴樁垂直帷幕支護、止水，進 行承臺施工。
高壓旋噴樁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，旋噴樁距圍堰邊O. lm，樁間距為501mm，樁長9. Om，樁徑0. 7m，樁尖 進入硬塑亞粘土中大於lm。高壓旋噴樁施工，鑽機採用XPZ — 50型單管高壓旋噴樁，BWT100/30 高壓注漿泵機，在鑽機鑽到設計標高后，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，漿液 衝擊切割土體，並與土體攪拌混合，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。
高壓旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透係數K《lxlO-7cm/s，樁體抗 壓強度取3Mpa。
旋噴樁施工時應先施工內排樁，後施工外排樁，為確保樁與樁間能很好 地咬合，宜採用打一跳一法，且間隔時間應大於36小時。
施工參數選擇
噴嘴直徑及數]
流量
鑽杆升速:
鑽杆轉速:
水灰比
水泥
附加劑
20Mpa
2. 3mmxl 2. 4鵬xl 37 40L/min 粘性土 30 cm / min 砂性土 15 cm / min 粘性土 30r / min 砂性土 15r / min 1. 1 1. 2
普32.5，每米水泥用量125Kg/m
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。
樁的垂直度精度 <1%。
引孔孔位誤差 <5cm
應用效果該墩施工應用鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水技術，在承臺施工 實施過程中可看到，高壓旋噴樁在砂層、亞砂土層中止水、承臺開挖支護效 果均達到設計要求。同時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、砂層、亞砂土層中止水的難點。但施丄幹對妮噴形土的垂直精度、引孔孔 位誤差必須嚴格控制，以保證樁間咬合達到最佳效果。
權利要求
1、深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水的方法，其特徵是該方法的步驟分為，(1)將鋼套箱圍堰在工廠加工完成後拼裝成整體，浮運至墩位，通過定位系統使鋼圍堰定位；(2)在雙壁間灌水，使鋼圍堰在自重作用下沉至河床面以下1.5m～2.0m；(3)在圍堰頂面安裝旋噴樁施工平臺，安放單管高壓旋噴樁機和高壓注漿泵機；(4)通過旋噴鑽機的引孔、封堵垂向噴嘴、攪漿、旋噴施工形成旋噴樁；(5)在圍堰周邊按先內層、後外層順序施工旋噴樁；(6)抽水、開挖圍堰內承臺基坑，再進行承臺施工。
2、 根據權利要求1所述的深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴 樁圍水的方法，其特徵是步驟(1)中所述的定位系統是指施工定位船、錨 繩、錨鏈及鐵錨。
3、 根據權利要求1所述的深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴 樁圍水的方法，其特徵是步驟(4)所述的旋噴鑽機的引孔是鑽機採用單管 高壓旋噴樁，高壓注漿泵機，在鑽機鑽到設計標高后，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，漿液衝擊切割土體，並與土體攪拌混合，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，高壓 旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透係數K《lxlO-7cm/s，樁體抗壓強度取 3Mpa。
4、 根據權利要求1所述的深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴 樁圍水的方法，其特徵是步驟(4)所述的旋噴樁，其在施工時應先施工內排樁，後施工外排樁，為確保樁與樁間能很好地咬合，宜採用打一跳一法，且間隔時間應大於36小時。
5、根據權利要求1所述的深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴 樁圍水的方法，其特徵是步驟(4)所述的旋噴樁，其旋噴樁樁徑70cm，旋 噴樁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，旋噴樁距 圍堰邊0. lm，樁間距為501腿，樁長9. Om，樁徑0. 7m，樁尖進入硬塑亞粘 土中大於lm。
全文摘要
本發明是深水低樁承臺施工中用鋼圍堰結合高壓旋噴樁圍水的施工方法，先將鋼套箱圍堰浮運至墩位，通過定位系統使鋼圍堰定位；在雙壁間灌水，使鋼圍堰在自重作用下沉至河床面以下；在圍堰頂面安裝旋噴樁施工平臺，安放單管高壓旋噴樁機和高壓注漿泵機；通過旋噴鑽機的引孔、封堵垂向噴嘴、攪漿、旋噴施工形成旋噴樁；在圍堰周邊按先內層、後外層順序施工旋噴樁；抽水、開挖圍堰內承臺基坑，再進行承臺施工。優點用鋼圍堰下沉至河床土層中，用於深水中的圍水結構，土層中用高壓旋噴樁建立垂直帷幕，主要用於河床面以下止水與支護開挖，使鋼圍堰與高壓旋噴樁有機地結合，解決了圍堰穿過較厚堅硬性粘土層的下沉難度，也克服了水下承臺開挖到砂層、亞砂土層中止水、支護的難題。
文檔編號E02D19/04GK101205721SQ20071019092
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月3日 優先權日2007年12月3日
發明者俊 劉, 東 周, 張君武, 徐振玲, 徐炳法, 查道宏, 焦少鵬, 皮軍雲, 葛蘭生, 珍 賈, 鄒紀民, 韋理仁 申請人:中鐵大橋局集團第四工程有限公司