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淺談橋墩基坑防護(hù)加固施工技術(shù)

文檔作者：蘆琦文檔來(lái)源：舟山市大陸連島工程指揮部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年05月30日
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上一篇：淺析橋梁基坑防護(hù)樁施工設(shè)計(jì)

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淺談橋墩基坑防護(hù)加固施工技術(shù)
蘆琦
(舟山市大陸連島工程指揮部)
摘要：本文結(jié)合某大橋局部墩基坑防護(hù)及加固處理的實(shí)踐，重點(diǎn)對(duì)特殊地質(zhì)條件下基坑防護(hù)及地基加固的施工方案和技術(shù)措施進(jìn)
行分析比較，為類(lèi)似工程提供一些參考。
關(guān)鍵詞：軟土基坑：防護(hù)及加固；施工方案；技術(shù)措施
引言
軟土路基的處理是公路工程施工中的一個(gè)較難處理的問(wèn)題。隨著改
革開(kāi)放的不斷發(fā)展，新的技術(shù)工藝要求也不斷提升，許多路基處理技術(shù)
得到了綜合應(yīng)用和推廣。目前軟土路基的施工處理技術(shù)有許多種方案，
但是在具體實(shí)施操作中應(yīng)結(jié)合工程的具體特點(diǎn)，科學(xué)并合理地選擇與組
合有效的施工技術(shù)和施工工藝，如此既可以確保安全和質(zhì)量、縮短工期，
又可節(jié)約工程投資。
1工程概況
該橋梁設(shè)計(jì)為全長(zhǎng)170m的中承式中橋，共4跨，3個(gè)橋墩基礎(chǔ)。以
第2#墩樁為例，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為9根qbl25cm的鉆孔樁，樁長(zhǎng)42m，承臺(tái)結(jié)構(gòu)
尺寸為1 140cmx900cmx350cm。墩身結(jié)構(gòu)為830cmx330cmxl250em的圓
端空心墩，上部為40m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。
該橋擬建范圍地型復(fù)雜。地質(zhì)條件差。淤泥、淤泥土、淤泥質(zhì)砂等軟
弱土發(fā)育，厚度大，深度最大達(dá)15．5m，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)一粘聚力(c)和內(nèi)
摩擦角(D值低，工程性質(zhì)極差，基坑開(kāi)挖容易坍塌。該橋2號(hào)墩正位于
全橋橋墩最為復(fù)雜和空間多變的軟土地基上，基坑開(kāi)挖尺寸1340crux
l100cm，深度4．6m左右，設(shè)計(jì)防護(hù)方式為鋼板樁圍堰。基底為lm的混凝
土墊層。
2防護(hù)方案比選
根據(jù)勘測(cè)資料及調(diào)查情況，本橋墩附近原先為一條古河道，淤泥較
深。發(fā)現(xiàn)此處為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，呈流一軟塑狀，l類(lèi)等級(jí)，盯o=50kPa，淤泥
層大約為17m左右，地質(zhì)柱狀圖見(jiàn)圖l。
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楚點(diǎn)：1 2：§2 1 1 I艘豳暖硎
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圈I鉆孔樁地質(zhì)柱狀圈
鑒于此處淤泥層較深，呈流塑狀，鋼板樁已無(wú)法滿(mǎn)足基坑開(kāi)挖要求·
為保證施工人員、設(shè)備安全，確保工期，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)坍塌原因及地質(zhì)情況，
提出了多種方案進(jìn)行研究，并在安全性、技術(shù)性、操作性及經(jīng)濟(jì)性等方面
進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，最終采取最優(yōu)方案實(shí)施。
2．1方案一：高壓旋噴樁對(duì)基坑進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)處理方案
為了盡快采取施工加固措施，并確保施工安全，尤其是在即將來(lái)臨
的雨季前順利完成基坑的開(kāi)挖工作，決定采用高壓旋噴樁對(duì)基坑進(jìn)行加
強(qiáng)防護(hù)處理。
(1)首先將基坑用山皮土回填密實(shí)，并修筑便道，以恢復(fù)通行。
(2)在進(jìn)行鋼板樁拔除時(shí)，先拔除橋梁走線(xiàn)前后兩個(gè)方向的鋼板樁：
對(duì)于在便道、房屋一側(cè)和魚(yú)塘一側(cè)的兩道鋼板樁，為保證兩側(cè)房屋和魚(yú)
塘安全，避免拔除產(chǎn)生地陷，加重此處危情，鋼板樁拔除時(shí)采用邊拔除邊
觀(guān)察。視拔除情況進(jìn)行，作間隔拔除。若遇到下沉明顯，可對(duì)部分鋼板樁
不予拔除，直接回填。
(3)在場(chǎng)地平整完后，對(duì)高壓旋噴樁的樁位進(jìn)行布點(diǎn)。原鋼板樁內(nèi)部
的高壓旋噴樁直徑選用70cm，間距按50cm咬合全基坑布置，從墊層底
下按lOm考慮；鋼板樁外圍的高壓旋噴樁直徑選用70cm，間距按50cm
平行咬合四周布置．樁長(zhǎng)按15m，同時(shí)比內(nèi)部旋噴樁高出大約1m，坑底
高壓旋噴樁379根，坑外高壓旋噴樁188根，經(jīng)計(jì)算高壓旋噴樁長(zhǎng)共
6ISlOm，換算體積為2543m，．高樂(lè)旋噴樁布胃大樣圖見(jiàn)圖2。
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● ‘
圖2
(4)待旋噴樁達(dá)到強(qiáng)度后，重新對(duì)基坑進(jìn)行開(kāi)挖。
2．2方案二：攪拌樁對(duì)基坑進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)處理方案
因地下水量大，且為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的地質(zhì)情況，提出選用粉體噴
射攪拌法的第二加固方案，其主要特點(diǎn)為：
(1)使用的干燥狀態(tài)的固化材料可以吸收軟土地基的水分，加固含
水量高的軟土、極軟土等地基效果顯著。
(2)固化材料全面地被噴射到靠攪拌葉旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的空隙中，
同時(shí)又靠土的水分把它附到空隙內(nèi)部，隨著攪拌葉片旋轉(zhuǎn)。固化劑均勻
地分布在土中，不會(huì)產(chǎn)生不均勻散亂現(xiàn)象．有利于提高地基土的加固強(qiáng)
度。
(3)與方案一的高壓旋噴樁相比，輸入地基土中的固化材料要少得
多，無(wú)漿液排出，地面無(wú)隆起現(xiàn)象。同時(shí)固化材料是干燥狀態(tài)的極細(xì)粉狀
體，如水泥、生石灰、消石灰等，材料來(lái)源廣泛，并可使用兩種以上的混合
材料。因此，對(duì)地基土加固適應(yīng)性強(qiáng)，不同的土質(zhì)要求可以找出與之相應(yīng)
的固化材料，其適應(yīng)的工程對(duì)象較廣。
2．3方案三：鉆孔樁加擋土板方法對(duì)基坑進(jìn)行防護(hù)加固處理方案
因本基坑原采用的鋼板樁已向內(nèi)側(cè)傾斜。特別是靠魚(yú)塘一側(cè)坍塌嚴(yán)
重，給施工安全和操作帶來(lái)不利。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，造成坍塌的主要來(lái)自鋼
板樁下層地下水增加，坑內(nèi)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土外涌，上端土層向內(nèi)擠壓，整
個(gè)鋼板樁不是一個(gè)平衡體而坍塌。為此。提出選用鉆孔樁加擋土板方法。
(1)按方案一的前2步驟進(jìn)行基坑回填。
(2)在回填好地基上原鋼板樁外圍采用單排直徑lOOcm、間距2．--4m
四周布置鉆孔灌注樁到一深度，設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足承載側(cè)壓力，在四周鉆孔
樁靠外一側(cè)加打木方或鋼板等擋土板至設(shè)計(jì)的混凝土基底板下O．5m，以
達(dá)到截?cái)r泥涌及攔阻外土擠壓目的。
(3)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，坑內(nèi)可以不作其他加固處理。．
3分析與比較
上述三個(gè)施工方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)。高壓旋噴樁對(duì)基坑進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)
處理方案能較好地控制地基穩(wěn)定，根據(jù)需要可對(duì)同一注漿孔的某一段進(jìn)
行兩次或兩次以上的噴射作業(yè)，提高地基的抗剪強(qiáng)度良好，較能滿(mǎn)足現(xiàn)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
交通建設(shè)■村目麓崧2012年2月
場(chǎng)的承載力安全要求．對(duì)安全質(zhì)量控制較有保障，特別與鉆孔樁加擋土
板方法相比有防止下層淤泥與地下水結(jié)合上涌的現(xiàn)象的發(fā)生，但其方案
直徑及樁長(zhǎng)過(guò)于偏大、樁的平面布置有待優(yōu)化和修改。
粉體噴射攪拌法有其許多便利優(yōu)點(diǎn)，但不直觀(guān)計(jì)測(cè)達(dá)到的強(qiáng)度效
果，對(duì)施工質(zhì)量不易控制，對(duì)本工程質(zhì)量及安全標(biāo)準(zhǔn)較高的高速鐵路工
程而言保障性不足，特別是本基坑施工不能再有重復(fù)問(wèn)題的出現(xiàn)而延誤
工期，故較為一般的方案。
鉆孔樁加擋土板方法是一種較理想化的方案，但對(duì)側(cè)向的抗剪強(qiáng)度
不大，為滿(mǎn)足受力要求，鉆孔樁的樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)不易控制，需達(dá)到地基承載力
層，根據(jù)地質(zhì)資料，樁至少達(dá)到40m以上。同時(shí)打入的擋土板容易變形側(cè)
滑，下層淤泥可以會(huì)發(fā)生上涌現(xiàn)象，能否達(dá)到穩(wěn)定及預(yù)期目的需進(jìn)一步
計(jì)算檢測(cè)，且成本較高，操作上不一定可行，亦不是最好方案。
經(jīng)過(guò)對(duì)上述預(yù)選方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析和技術(shù)操作可行性、安全性對(duì)
比，最后采用對(duì)方案一高壓旋噴樁的優(yōu)化和修改方案。具體修改為：高壓
旋噴樁修改后直徑采用50cm，原鋼板樁外側(cè)為高壓旋噴樁不用咬合而
是采用緊貼雙排布置；坑內(nèi)高壓旋噴樁直徑采用50cm、不咬合而按
lOOcm間距的梅花型布置?；拥椎母邏盒龂姌兜臉堕L(zhǎng)改為4m。即可達(dá)
到地基加固的目的：基坑外雙排高壓旋噴樁的樁長(zhǎng)修改為17m，即超過(guò)
淤泥質(zhì)粉質(zhì)層深度后滿(mǎn)足防護(hù)要求，基坑加固示意圖及坑內(nèi)高壓旋噴樁
的大樣圖詳見(jiàn)圖3和圖4。
圈3
莎
／
＼南瑾碇噴掛
圈4
修改后的方案一高壓旋噴樁數(shù)量為基坑內(nèi)146根，坑外高壓旋噴樁
226根，經(jīng)計(jì)算高壓旋噴樁長(zhǎng)共4426m，換算體積為869m，。優(yōu)化修改后
的方案比原方案減少樁長(zhǎng)2184m，減少體積為1674m3，節(jié)省加固成本明
顯，具體比選情況見(jiàn)對(duì)比表
技術(shù)操作經(jīng)驕性最終選
方案名稱(chēng)主要優(yōu)缺點(diǎn)
性對(duì)比(估算) 定方案
高壓旋噴樁防護(hù)安全可靠；但方案過(guò)于?？尚?，但過(guò)120萬(wàn)
方案一不采用
及加固守，需優(yōu)化于浪費(fèi)兀
攪拌樁防護(hù)及加適合富水層，易取材：但質(zhì)
方案二一般42萬(wàn)元不采用
固量不易控制
鉆孔樁加擋板防可充公利用工地原設(shè)備；但一般．存在
方案三如萬(wàn)元不采用
護(hù)及加固成本高不穩(wěn)定性
修改后的優(yōu)化的后高壓旋
可確保安全質(zhì)量．抗剪性能
選定本
好．可達(dá)到預(yù)效果，節(jié)省加良好40萬(wàn)元
方案一噴樁舫護(hù)及加周方案
固費(fèi)用
4施工技術(shù)
結(jié)合本工程基坑現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況及周邊場(chǎng)地條件，經(jīng)過(guò)對(duì)各種方案分
析比較。最采用了高壓旋噴樁防護(hù)基坑及加固地基的實(shí)施方案。高壓旋
噴樁是把注漿管鉆入或置入土層以后，使噴嘴噴出20,一,OMPa的高壓噴
射流破壞地基土體，形成預(yù)定形狀的空間，注入的漿液將沖下的土置換
或部分混合體形成固結(jié)體，以達(dá)到改造土體的一種方法。適用于淤泥、淤
·208·
泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土等軟土地基的加固，也可以
新建地基處理，深基坑側(cè)壁擋土或擋水，同時(shí)對(duì)基坑底部的加固也可以
防止管涌與隆起的發(fā)生，是一種較為常用的地基加固處理方法。
4．1材料及機(jī)具安排
本工程的高壓旋噴樁施工所用材料包括水泥、外加劑和水，該工程
所用外加劑主要為速凝劑及抗?jié)B劑．以達(dá)到縮短工期及防地下水滲透目
的。主要機(jī)具包括：鉆機(jī)、高壓泥漿泵、高壓清水泵、空壓機(jī)、漿液攪拌機(jī)、
真空泵與超，h波傳感器等，部分是可以采用現(xiàn)場(chǎng)已有的工具，減少工具
運(yùn)輸。為確保方案的順利實(shí)施，嚴(yán)格按國(guó)家及鐵路的行業(yè)相關(guān)規(guī)定和操
作規(guī)程進(jìn)行施工，并制定了本工程具體的操作流程和技術(shù)措施。
回鑼
4．2工藝流程
施工安排：先安排基坑外圍的高壓旋噴樁，再實(shí)施基坑內(nèi)高壓旋噴
樁。
4．3技術(shù)措施及要求
根據(jù)方案設(shè)計(jì)的直徑為50cm，施工前先進(jìn)行場(chǎng)地平整，挖好排水
溝，做好鉆機(jī)定位。要求鉆機(jī)安放保持水平，鉆桿保持垂直．其傾斜度控
制在1．5％以?xún)?nèi)。旋噴鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制10。20r／min，提升速度控制在15c—
min。高壓液流管道輸送距離控制在50m內(nèi)，分段提升噴射搭接長(zhǎng)度不小
于IOOmm。水泥漿必須隨攪隨用，當(dāng)水泥漿放置時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間后．不
得再用于噴射施工。噴射用漿必須攪拌均勻．每罐攪拌時(shí)間不得少于
3rain，不間斷的輕微攪拌，避免漿液沉淀，同時(shí)對(duì)水泥漿液經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)過(guò)
濾，避免噴嘴堵塞。對(duì)于局部須提高強(qiáng)度時(shí)．一些樁采取了復(fù)噴方法處
理。施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查各壓力表所示壓力是否正常，以確保施工質(zhì)
量。高壓噴射產(chǎn)生的廢漿應(yīng)抽排至儲(chǔ)漿池中．采用泥漿車(chē)運(yùn)至指定地點(diǎn)
排放，減少環(huán)境污染。注重各種檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正及處理。
4．4工程實(shí)際效果
通過(guò)采用優(yōu)化的后高壓旋噴樁防護(hù)及加固的施工方案．坑基土質(zhì)的
流動(dòng)性明顯減小，改善了地基(土或巖石)的承載能力，土的凝塑性和抗
剪強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期效果，旌工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求：開(kāi)挖基坑過(guò)程中沒(méi)有出
現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，保證了施工安全。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在特殊地質(zhì)情況下．對(duì)多種方案分析比選，并提出優(yōu)化方
案的修改具體措施，使修改后的高壓旋噴樁在本工程中得于順利實(shí)施，
達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，是對(duì)軟土基坑開(kāi)挖防護(hù)處理同時(shí)考慮對(duì)基坑內(nèi)的地基加
固處理的綜合處理一種良好方法，實(shí)施中取得了可靠的技術(shù)保證和良好
的經(jīng)濟(jì)效果，對(duì)以后的軟土路基處理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。今后我們會(huì)通
過(guò)大量的工程施工實(shí)踐不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為以后的軟土路基基底處理找
到最佳的方案。

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