中铁港航局集团有限公司桥梁分公司
摘要：本文以川藏铁路拉萨至林芝段朗镇3号雅鲁藏布江特大桥连续梁主墩深基坑工程为例，分析了围护桩+旋喷桩止水帷幕支护技术的实际施工监控数据与理正深基坑软件数据对比情况，并介绍了相关施工工艺、顺序、施工控制要点、基坑监测等技术。
关键词：深基坑；围护桩；咬合旋喷桩；基坑监测
一、工程背景及水文资料
该桥与雅鲁藏布江主河道斜交约10°，其中6号墩位于雅鲁藏布江江中，其余基础均位于江岸上，施工时该位置实测水位标高3092.66，设计洪水位标高为3100.56m（1/300，规划河道）。水中墩基础承台（二级承台）设计尺寸为17.6m长×13.1m宽×3.6m高+12.1m长×10.1m宽×1.5m高，承台主要位于砂层和卵石层中。承台顶标高为3084.21m，承台底标高为3079.11m。
桥址处地势较平坦，阶地发育，属河谷地貌。测区上覆第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）卵石土、粗圆砾土、细圆砾土、粗砂等，下覆基岩为晚三叠世郎杰学群姐德秀组炭质绢云千枚岩与变长石石英粉砂岩不等厚互层（T3j1）。
6号水中墩承台顶标高分为3084.21m，低于施工水位3092.66m，施工难度较大，施工前需根据承台位置进行筑岛填筑。考虑雅鲁藏布江水文情况决定筑岛顶面标高为3094.66m，即承台开挖深度分为17.55m。
经现场查看，6#墩进入江内约有50m，该穿河面宽度约110m，筑岛后将压缩江面，增加江水的冲刷能力，对围护桩和旋喷桩的施工质量增加了难度。
二、围护桩+旋喷桩止水结构设计
根据桥位布置及现场实际地形，水中墩基础（以下方案中基坑开挖描述均以6号墩为例，不再另行说明）采用筑岛围堰施工，筑岛标高填土至3094.66m。基坑开挖上层1m范围采用1：1放坡开挖，下层16.5m范围采用钢筋砼围护桩与高压旋喷桩止水帷幕支护方案。围护桩桩径为1.25m，间距为1.5m；旋喷桩桩径为0.8m，咬合0.2m。围护桩支护只作为支护受力结构，围护桩钻入深度为伸入河床19.2m。基坑隔水采用在围护桩之间作一层0.8m厚旋喷桩止水帷幕，旋喷桩施工前，先在2根桩后侧用钻机施工直径为0.8m孔，取出该部位砂卵石，然后向孔内换填为粘土，最后再进行旋喷桩的施工，钻入深度为伸入河床19.2m。围护结构布置两道支撑层，分别位于筑岛顶面下5m和10m位置，钢围檩采用2I56a工字钢腰梁，支撑杆采用φ630*13mm钢管。结构设计详见下图：
三、围护桩和旋喷桩的施工控制
1、围护桩施工控制
围护桩施工采用旋挖钻机进行。旋挖钻施工原理为旋挖钻机通过自带动力头提供钻孔所需扭矩，驱动钻杆和钻头旋转，使钻斗切削土层，利用多层伸缩式钻杆和钻头的特殊结构及时快速出渣，实现较高速钻进。钻进中钻头多次上下往复作业，以保证成孔的质量。钻孔中采用优质泥浆护壁，确保孔壁的稳定。成孔后二次清孔采用泵吸换浆法及时快速清孔。
施工关键点主要为垂直度、水平距离的控制。
（1）垂直度
垂直度的控制主要是保证后期旋喷桩与围护桩之间的咬合，因基坑底在低水位以下10m，水压较大，若咬合不好达不到止水的效果。
（2）水平距离
水平距离的控制主要是保证围护桩成桩为一条直线，以便后期支护结构的安装和受力的均衡性。
2、旋喷桩施工控制
该处地质主要为卵石土，河床面上孤石较多，故采用双重管法进行旋喷。双重管法是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。
为了达到施工质量，首先要控制旋喷桩的桩径大小，以达到咬合的目的。旋喷的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪强度τ和浆液稠度B成反比。加固体强度与单位加固体中的水泥掺入量和土质有关。
旋喷桩的施工顺序：钻机定位。制备水泥浆。钻孔（河床孤石较多，先采用地质钻机钻孔穿越孤石）。插管。提升喷浆管、搅拌。（若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌）。清洗。移位。
（1）主要技术参数
经过试桩实验，为保证高压旋喷桩孔径、无侧向抗压等要求情况，压力控制为37MPa、提升速度27cm/min、水灰比1：1、提升速度25～35cm/min、旋转速度20r/min。
（2）质量控制要点
①旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。
②钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。
③在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。
④制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。
⑤在旋喷过程中，若遇到孤石或大漂石，桩可适当移动位置（根据位置情况，必须加桩咬合），避免桩间咬合不到位。
四、基坑监测数据分析
基坑开挖过程中，必须保证支护结构的稳定性，以确保基坑施工安全。为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施，监测的目的主要是：
（1）了解围护结构的受力﹑变形及坑周土体的沉降情况，对围护结构的稳定性进行评价；
（2）通过获得的围护结构及周围环境在施工中的综合信息，进行施工的日常管理，对设计和施工方案的合理性进行评价，为优化和合理组织施工提供可靠信息，并指导后续施工。
值在设计要求范围内，基坑安全可控。
五、基坑止水情况
该基坑深度为17.55m，开挖采用挖机，分层分段对称开挖至钢支撑设计标高下0.5m，安设腰梁、钢支撑，开挖垂直深度分别为6.5m、11.5m和15.5m，标高位置为3088.16m、3083.16m和3079.16m。在开挖过程中，未见明显流水，仅小股流水，3台18.5kw抽水机可保证坑内正常施工。
六、结论
在深基坑的施工过程中，采取以上施工方法及措施，有效的辅助解决了深基坑的止水问题，通过围护桩+旋喷桩止水工艺施工保证了在卵石土地层深基坑开挖施工。同时在深基坑开挖过程中未发生任何安全事故，圆满完成施工任务，为类似工程提供了宝贵的施工经验。
论文作者:罗万隆
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
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