周斌
山东省路桥集团有限公司 山东济南 250021
摘要：淮南淮上淮河公路大桥主桥桩基位于河床采砂沉降扰动区，该桥施工时采取了双重管旋喷处理扰动区稳定成孔工艺，效果明显，在煤炭采矿塌陷区亦能探索应用。
关键词：主桥桩基 采砂沉降扰动区 双重管旋喷处理
1概述
淮南淮上淮河公路大桥主桥为（98m+180m+98m）矮塔斜拉桥，主墩基础采用钻孔灌注桩，桥位处河床由于受地方抽砂影响变化较大，设计变更桩基加长、加粗后每个承台下设置20根直径2.5m的钻孔灌注桩，39#墩桩长为103m，40#主墩桩长为105m，按摩擦桩设计。如（图一）所示
图一
2施工情况
主桥的首棵桩基39#-3-1采用气举反循环开钻，桩基在钻进过程中采用膨润土泥浆护壁，慢速钻进时发生护筒掉落。项目部立即启动应急预案，组织现场技术人员观测孔深变化，同时组织技术专家进行原因分析.初步认为主桥桥位处近年来河砂偷采现象严重，造成河床下陷（桥位处相比大桥选址时下降17米），部分河岸坍塌。目前该范围内土层仍处于沉降状态，造成扰动地层土质松散。钻进过程中扩孔现象严重，沿护筒外壁向上侵蚀，造成护筒外侧空虚，发生护筒掉落现象。
3方案比选
经研究分析，初步拟定采取钢护筒加长跟进成孔和双重管旋喷桩处理两种方案进行比选。由于河床扰动沉降区深度达到平台40米，需分段下沉，周期长，打桩设备要求高，周期长。组织反复论证后选定双重管旋喷桩处理方案。
图二
3 双重管高压旋喷桩原理
双重管法是使用双通道的二重注浆管放至设计的土层深度后，通过在管底侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20～25Mpa以上压力的浆液，从喷嘴中高速喷出。并用0.5Mpa左右压力把压缩空气，从外喷嘴中喷出。随着喷管的旋转与提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，同时浆射流的能量较大，将水泥浆与桩基附近土掺搅形成桩体；压缩气起到升扬置换的作用，使切割的部分土体从孔口冒出，水泥浆与土混合物固结后，形成圆柱状固结体，如（图二）所示。
4方案实施
4.1旋喷桩设计及打设顺序
采用双重管高压旋喷桩，桩周围旋喷桩桩径φ100cm，桩心距76.57cm，相互咬合23.43cm，设置13根；桩基内旋喷桩桩径φ80cm，桩心距121.24cm，设置3根；旋喷桩上端包裹护筒5.00m，下端嵌入全风化砂质泥岩2.0m，如（图三）所示。
39#墩河床高程为+2.00m，护筒底口高程为-20.991m，圆砾土底层高程为-32.80m；旋喷桩设计顶、底高程分别为-15.991m、-34.80m，桩长18.809m；40#墩河床高程为+6.80m，护筒底口高程为-16.991m，圆砾土底层高程为-32.90m；旋喷桩设计顶、底高程分别为-11.991m、-34.90m，桩长22.909m。
图四
4.3、主要工程量和施工工期
39#、40#墩各有高压旋喷桩320棵，引孔共（2+34.8+6.8+34.9）×320=25120延米，旋喷桩共（18.809+22.909）×320=13359延米。
根据以往施工经验，旋喷桩机每台班可完成100m高压旋喷桩。按照高压旋喷桩40#墩长桩考虑，每棵桩基施工334.544m高压旋喷桩。每棵桩基采用16棵高压旋喷桩加固，根据施工要求分三轮施工，第一轮施工外围6
棵、施工周期2天，第二轮施工外围剩余7棵、施工周期2天，第三轮施工孔内3棵、施工周期1天。每轮高压旋喷桩2天龄期后方可施工下轮高压旋喷桩。考虑施工准备期7天，每棵桩基高压旋喷桩全部施工后3天龄期，钻机在高压旋喷桩施工后19天便可就位钻进。整个旋喷桩固结施工工期用时55天。
4.4固结钻孔
固结体可通过调节旋喷压力和注浆量，改变喷嘴移动方向和提升速度，予以控制。由于桩基周围固结体形状为圆柱形，施工中采用边提升边旋转注浆，考虑到深层部位的成型，在底部喷射时，加大喷射压力，重复旋喷或降低喷嘴的旋转提升速度，而且针对不同土层适当加大压力和降低喷嘴的旋转提升速度，使固结体匀称，保证桩径偏差小于控制要求。按照方案实施后七天龄期后进行钻芯取样，平均抗压强度达到1.5兆帕，土层固结均匀稳定，主墩桩基投入6台气举反循环钻机，满足了施工进度要求。
5结论和应用展望
淮南淮上淮河公路大桥主桥河床采砂沉降扰动区桩基施工双重管旋喷处理，保证了主墩桩基施工顺利进行。采用旋喷桩加固地层处理经济可靠，周期短应用范围广泛，在国内煤炭生产地的塌陷区亦可推广使用，进行了有意义的探索。
论文作者:周斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：桩基论文; 高压论文; 高程论文; 河床论文; 喷嘴论文; 淮河论文; 土层论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;