摘要：钻孔桩与高压喷射灌浆桩幕墙联合支护基坑的方法，有效解决了原设计钢板桩围堰不能通过大粒径厚卵石地层的问题；排桩及高压喷射幕墙支护基坑的方法，有效解决了基坑防渗和基坑支护结构稳定的问题；高压喷射灌浆幕墙施工有效解决了卵石地层高压喷射灌浆桩的问题，现浇钻孔灌注桩和高压喷射灌浆桩的施工，有效提高了整个基坑支护体系的结构稳定性和可靠性，改善了基坑支护体系的受力状况。高压喷射灌浆幕桩采用高压双液注浆法加固砂卵石围堰和基底砂层的围护结砂固沙，确保基坑围堰无涌沙，进水量大大程度减少，使边坡得到巩固，形成加固幕墙结构。
关键词：大粒径厚卵石层；钻孔灌注桩；冠体系梁结构；高压旋喷桩；止水帷幕
1前言
兰州至永靖沿黄河快速通道第一合同段主桥是一座双塔斜拉桥，主塔采用99米高的钢筋混凝土A型塔，塔到承台顶面高99米，塔体采用箱形截面，外圆弧，塔的横向宽度为450厘米，纵向宽度为700厘米，主梁由I型钢混凝土组合梁制成，梁高2.83米（钢主梁中心）和3.06米（桥中心），主梁在下梁的顶面上设有垂直支撑和纵向和横向限位支撑，并且限制主梁在三个方向上移位；侧墩设有垂直支撑和侧向限位支撑，以限制主梁的垂直和侧向位移；在辅助墩处设置垂直支撑，以限制主梁的垂直线位移，基础位于厚度不小于8米的鹅卵石和大卵石层，平台为六角形承重平台。主墩河床主要为砾石，大型卵石层，局部砂含量高的黄土砂土，基坑外环境相对简单，不存在需要保护的建构筑物，基坑内环境为坑内有桥墩的基桩，支护结构的存在主要是便于基坑的开挖，同时为基桩和桥墩的浇筑提供干作业的安全空间，确保桩周围土石体的稳定性和桥墩基础混凝土的浇筑质量，土层的特征是从上到下，混合土，砂土鹅卵石，卵石层，完全风化的泥岩，基底落在卵石层中；经过认真研究和讨论，决定采用钻孔灌注桩+高压喷射灌浆桩+冠梁结构构建深基坑支护技术的方法。
2施工工艺流程
2.1支护排桩施工工艺流程
支撑桩是使用传统的冲击钻机构造的。施工准备定位钢套管，冲击钻就地钻孔（制造泥浆）钻孔（泥浆循环，处理）成孔检验（泥浆指数控制）测量孔深，验孔，布置钢筋笼，安装导管（导管紧密性测试）沉渣厚度检测（二次孔清理）浇筑水下混凝土（泥浆回收，回收）桩基础检测。
2.2高压喷射灌浆桩施工过程
施工准备定位测量，定位钻机，钻机定位，钻机钻孔下放（配置灌浆，调整压力喷雾）从桩孔到桩底增加喷射灌浆（控制提升速度）连续旋转喷射到设计高程进入桩端。
2.3冠梁施工工艺流程
施工准备，测量设置放样，挖掘机开挖，多余桩头清理，承台系梁钢筋绑扎，模板及混凝土浇筑，洒水养护进行下一个步骤。
3方案的具体实施
3.1支护排桩施工
钻孔桩的施工采用常规的冲击钻机进行施工，工艺相对很是简单，不进行过多的赘述。
3.2高压旋喷桩施工
测量定位：首先根据提供的高喷桩总体方案，利用全站仪和钢尺统一进行轴线定位，经监理员审核后设置明显标志，并做好保护工作，在固定桩位时，必须严格按照设计规定固定桩位，误差不超过2厘米，并用钢筋固定。
钻进引孔：将钻机移动到钻孔位置，将钻孔位置与水平尺对准，以掌握机器水平，垂直轴，垂直框架，钻机垂直度以满足精度要求。有关地层变化，颗粒大小和硬度的详细记录，请参考地质调查报告粗略确定孔的深度，并将钻孔镜头结合到最终的孔状况中；钻孔完成后，由现场管理技术员进行检验，通过检验合格后方可进行切割和提升。
喷浆材料：通过0.08毫米方孔筛使用P.O32.5普通硅酸盐水泥，筛余量≤ 5%。每批入场水泥必须有制造商的产品证书，并按照相关规定进行抽查。制浆水必须清洁无污染，并符合混合水的要求。
喷射提升：钻孔达到所需深度后，它将开始供给符合要求的浆料，并且当将浆液注入孔口时，根据升降方法的设计和速度从下往上，直到设计到最后的喷雾高程。
记录：在施工过程中，技术人员应详细，及时，准确地记录施工过程中每个钻孔和高压灌浆过程。
工艺参数要求：高压喷射灌浆是一种隐蔽的工程建设施工工艺，必须确保质量，高压水泥浆压力25～32兆帕，流量Q=70－80升/分，将浆料与P.C32.5普通水泥一起搅拌，水：水泥=1：1，浆液比重1.45～1.5，旋喷提升速度为15～25厘米/分，旋转速度为12～20转/分。
3.3冠梁施工
根据地层条件，开挖的放坡比例为1：1.开挖完毕后，在坑顶应采用25×25厘米的截砖沟，以防止顶水流入基坑，人工挖掘基坑内20×20厘米的沟渠。一个1米×1米的集水井以20米的间隔设置，集水井中的集水被抽出。地坑挖掘完成后，挖掘机用于将桩顶处的多余桩头与设计高程相匹配。桩头凿好后，可去除坑底碎片，根据设计图纸构造拱梁钢筋。钢筋捆绑后，经监理验收合格后，进行下道工序，冠梁混凝土一次浇注成型，并及时做好养护工作。
4施工过程中的控制
4.1支护排桩施工过程中的控制
排桩入土深度计算按极限土压力平衡理论与等值梁法分工况计算确定，确保满足整体稳定和坑底隆起；通过弹性阻力法计算并确定排桩的内力；当支护桩墙的计算原理在墙背的主动土压力作用下，通常，它在桩的底部上方的点处旋转，使得在转向点上方的桩的前侧和在转向点下方的桩的后侧将产生被动阻力；在另一侧产生主动土压力，由于难以准确地确定土压力的分布规律，因此对于单位长度斜率近似假设土压力的计算。
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支撑桩长度的控制原理是基于“天汉基坑支护设计软件”（V2005.1）进行稳定性检查，并获得支撑桩的最小嵌入桩长度：L=10.5m。考虑到止水需求，支护桩必须进入泥岩最小深度2m，才能满足止水条件，故取上游桩长L=11.5米，下游桩长L=19.5米。
施工两个孔时，应跳过桩的施工，并在桩体施工完成后48小时内施工相邻桩；桩位偏差不应超过10厘米，桩垂直度≤ 1％，沉渣厚度≤10厘米，桩顶超过高度≥0.5米；选择优质泥浆挡土墙，在钻井施工中采用非分散，低固相，高粘度的PHP泥浆作墙面保护；同时加强对泥浆指数的监控，使泥浆指标始终符合规范要求范围内，控制钻孔进尺的速度，孔壁的泥墙牢固地形成，以保持孔壁的稳定性。
4.2施工高压喷射灌浆桩时的控制
高压喷射灌浆桩施工过程中，应严格保证桩的垂直度，搭接宽度，桩顶高程，桩身长度及水泥用量；考虑到施工区大粒径、厚卵石层施工难度大，首先需要使用工程钻机的钻孔；通过卵石层进行高压旋喷施工，确保高压喷射灌浆桩使水停止；旋转喷涂前检查高压设备和管道系统，灌浆管和喷嘴内不得有碎屑或其他物质；灌浆管接头必须，有一个良好的密封圈；垂直钻孔时，桩的垂直度不得超过1/100，桩位与设计图的偏差不得超过50毫米。在插管和喷涂过程中，应注意防止喷嘴堵塞，并在拆卸或安装灌浆管时快速移动，气体，浆液压力和流量必须符合设计值，否则管道应清洁并重新插管并旋喷；当喷射喷射时，必须进行压力，流量和浆液记录。在喷涂过程中，遇到设备故障。在将管道中的水泥浆从注浆喷嘴中推出之后，泵送新注水泵以停止泵。在喷射灌浆过程中需要拆除注浆管时，应先停止升降转动，同时停止灌浆，关闭机器。深旋转射流采用第一次喷涂后的旋转和升高原理，防止注浆管破裂；搅拌水泥浆时，水灰比应根据设计和规格确定，不得随意改变。施工结束后，立即拆除灌浆管，彻底清理灌浆管和灌浆泵，保持清洁。
4.3基坑开挖过程中的控制
基坑开挖施工遵循“信息法”的建设原则，根据基坑支护系统和周围环境变形用于地面监测和地面检测，信息反馈及时，施工步骤调整，基坑开挖顺序采用分层，分割，对称，平衡开挖方法，土方机械车辆不得有碾压，碰撞支撑结构和监测标志；严格的基坑高度，防止基坑开挖或挖掘不足，在基坑底部，预留土壤20-30厘米应用人工底部清理，将集水井设置在基坑底部四角，准备好水泵和水管，及时快速排出基坑渗水。
开挖基坑分两次开挖：第一次挖掘进行到初步指定标高1558米，待冠体系梁达到设计及规范强度后，一次开挖至设计标高施工中注意事项如下：在开挖，支护和地下基础施工过程中，必须坚持信息化建设，并根据监测信息的反馈信息及时调整施工措施，在发生紧急情况时，必须采取果断措施，如回填背压，坡顶卸载等，以阻止发展情况，然后进行加固处理，消除隐患，继续挖掘；在土方开挖的过程中，有必要对地表和坑道进行排水工作；土方开挖主要采用机械开挖方式，施工机械不得与支撑结构，测量标志和监测标志碰撞；挖掘的土方应立即清理，不得堆放在基坑的附近；坑的底部保留一定的厚度（20～30厘米），剩余部分采用人工进行清理，防止对基坑底部土层的干扰。
4.4地面硬化与排水沟要求
为了防止地表水从斜坡顶部渗入斜坡，必须使距离斜坡顶部至少1.5米的地面硬化，顶部排水沟沿着硬化带铺设，排水沟内净空规格为300毫米×300 毫米，沟壁用固体喷雾C20混凝土（或砖排水管）处理，沟底坡率为1.5‰。
底部排水沟沿坑底四周设置，应在基坑开挖至理论设计标高之前形成，基坑开挖后，盲沟应排在基础上，主要是在排水坑内积水，保护基层土，排水沟规格为300毫米×300毫米。
将集水井设置在斜坡底部，集水井应位于基坑的拐角处（长边可以增加中间的采集井）布置间距约25米/个，集水井规格1000毫米×1000毫米×1000毫米。
4.5环境及支护结构监测
为确保基坑的顺利开挖，除了良好的设计和施工质量外，还需要严格的环境监测，只有在监测工作做得好的情况下才能通过正确的监测数据来指导基坑施工，对工程进展有所保证。
监测目的：根据现场监测数据和设计值（或预测值），如果超过一定限度，则采取补救措施，防止对支撑结构和事故造成损害；用监测数据指导现场施工，做到定时监测，及时反馈，发现问题，及时采取相应对策，消除事故隐患，使施工组织设计得以优化
监测项目：保持桩和斜坡土的水平位移（位移观测点），支撑结构的侧向位移及土壤的深位移（倾斜管）。
监测要求：在基坑开挖前预先埋设监测控制点，得到基坑开挖前监测工程的基础数据，基坑开挖卸载急剧阶段观测时间为2～3天，基坑开挖至基底后正常情况下每天观测2次，如有异常情况，应一天多次跟踪加密观测，每个观测结果应在一天内报告施工，监理和施工单位，必要时通知基坑结构设计单位，并根据监测数据提出必要的建议。
5实施效果总结
从施工方案的选择到基坑支护方案的设计，到施工方案的具体实施和施工过程中的控制，} 通过研究和改进，对于大尺寸的厚卵石层，施加钢板桩或应用它们是困难的，并且永久性的 Lassen板桩隔离舱容易受到水的腐蚀，板桩对黄河饮用水源造成污染，其耐久性也不高；“采用钻孔灌注桩+系梁结构+高压喷射灌浆桩阻止水幕建设方法” 减少用于钢板桩的钢材数量，无需大型打桩设备来降低成本，准确设置钻孔桩和高压喷射灌浆桩的桩号，垂直性好，易于控制，避免了支护深基坑桩板围堰的困难，并且存在安全性差和形成停水幕的缺点；确保深水地区深基坑施工无漏水渗水，在保证施工质量和安全的前提下加快施工进度，降低生产成本，取得显着的经济效益，社会效益和生态效益，对于解决黄河滩地复杂地质条件下的大规模地基建设问题发挥了重要作用，为我国今后类似工程提供了借鉴。
参考文献：
[1]中交第一公路工程局有限公司主编《公路桥涵施工技术规范》，人民交通出版社，2011.
[2]交通部公路科学院研究所主编《公路工程质量检验评定标准》，人民交通出版社，2004.
[3]中国建筑科学院研究所主编《建筑地基处理技术规范》，中国建筑工业出版社，2012.
[4]彭志源《最新建筑地基基础工程施工技术标准与质量验收规范使用手册》，中国科技文化出版社，2012.
论文作者:王朋雨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/28
标签：基坑论文; 钻孔论文; 高压论文; 卵石论文; 过程中论文; 钻机论文; 泥浆论文; 《基层建设》2019年第1期论文;