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(fā)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。屬于大橋施工技術領域。
背景技術：
深水低樁承臺施工常規(guī)方法一般采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，澆筑水下封底砼，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，若僅采用鋼套箱圍堰，為了下沉時能順利穿過河床表層的堅硬性 粘土層，可在圍堰全高范圍采用雙壁結構，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沖錘開 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，通過扁擔與鉆孔樁間的反壓系統(tǒng)使鋼圍堰在外力的作用下下沉至設 計標高。由于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 十分復雜、投入加大，且操作困難。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在于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 標高所呈顯的復雜和給施工帶來的困難。提出鋼圍堰入土僅1. 5 2m，主要用
于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(fā)明的技術解決方案其特征是該方法的步驟分為，(1)將鋼套箱 圍堰在工廠加工完成后拼裝成整體，浮運至墩位，通過定位系統(tǒng)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)通過旋噴鉆機的引孔、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、后外層旋噴樁施工；(6)抽水、開挖圍堰內承 臺基坑，再進行承臺施工。
本發(fā)明的優(yōu)點用鋼圍堰下沉至河床土層中，主要用于水中的圍水結構， 土層中用高壓旋噴樁建立垂直帷幕，主要用于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是回填鉆渣頂面標高(+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后拼裝成整體，浮運至墩位，通 過定位系統(tǒng)使鋼圍堰定位后，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，通過旋噴鉆機的引孔、封堵 垂向噴嘴、攪漿、旋噴等作業(yè)形成旋噴樁，在圍堰周邊按先內層、后外層旋 噴樁施工完成后，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鉆機就位一引孔(擴孔)到設 計標高一封堵垂向噴嘴一攪漿一旋噴作業(yè)(由下向上至設計頂)一沖洗一移 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， 主跨采用140m預應力鋼筋砼連續(xù)剛構，主墩位于淮河之中，基礎采用144) 2. Om鉆孔嵌巖柱樁，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系。 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， 該層位于+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。其余為亞砂土層，呈軟塑狀態(tài)，平均厚1. 5m，標貫13擊，承載力180Kpa。 該層位于+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 位于+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(jié)采用雙壁結構(主要因浮運所需)，上節(jié)為單壁鋼圍堰，直
徑小外-26.6m，內徑為25m，高16m，自重237t?？紤]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，根據地質情況，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。
高壓旋噴樁沿圍堰外側亞砂土層區(qū)域布設兩排樁，砂層區(qū)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于lm。高壓旋噴樁施工，鉆機采用XPZ — 50型單管高壓旋噴樁，BWT100/30 高壓注漿泵機，在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，漿液 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。
高壓旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透系數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，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。
施工參數選擇
噴嘴直徑及數]
流量
鉆桿升速:
鉆桿轉速:
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?yōu)槿斯ね谕粒粌H大
大節(jié)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。但施丄干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，其特征是該方法的步驟分為，(1)將鋼套箱圍堰在工廠加工完成后拼裝成整體，浮運至墩位，通過定位系統(tǒng)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)通過旋噴鉆機的引孔、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、后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，其特征是步驟(1)中所述的定位系統(tǒng)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，其特征是步驟(4)所述的旋噴鉆機的引孔是鉆機采用單管 高壓旋噴樁，高壓注漿泵機，在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，漿液沖擊切割土體，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，高壓 旋噴樁帷幕部位砂層、亞砂層土滲透系數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，其特征是步驟(4)所述的旋噴樁，其在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。
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，其特征是步驟(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(qū)域布設兩排樁，砂層區(qū)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 土中大于lm。
全文摘要
本發(fā)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(tǒng)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；通過旋噴鉆機的引孔、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、后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(yōu)點用鋼圍堰下沉至河床土層中，用于深水中的圍水結構，土層中用高壓旋噴樁建立垂直帷幕，主要用于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(yōu)先權日2007年12月3日
發(fā)明者俊 劉, 東 周, 張君武, 徐振玲, 徐炳法, 查道宏, 焦少鵬, 皮軍云, 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