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压浆技术在桥梁沉井基础加固工程中的应用

浏览次数: 日期:2010年11月12日 12:28

 

压浆技术在桥梁沉井基础加固工程中的应用

丁江琪

(江西有色工程有限公司,江西,南昌 330009

  【摘 要】压浆技术是软基处理常用加固方法,本文结合福建某大桥沉井基础加固补强工程实例,阐述压浆技术在桥梁沉井基础加固中的应用,总结施工工艺和施工经验,以期指导压浆技术在类似工程施工中的应用。

  【关键词】 压浆技术 沉井基础 加固工程 应用

  1 工程概况

  大桥位于福建福安境内,横跨赛江,为多孔拱形钢筋混凝土公路桥,该大桥的建设对于开发闽东经济具有重要意义。大桥长487.86m,其基础由 墩柱构成。由于河床水文复杂,水流湍急,底部沉积层厚,河道潮汐变化大,墩柱位地质构造复杂,受勘察、设计和墩柱沉井施工条件等多种因素制约和影响,该桥墩柱沉井施工后,部分墩柱沉井刃脚只能部分座于设计基岩面,承力面积不能达到要求,因而必须通过加固补强以提高墩柱安全性能。

  江西有色工程有限公司承接了该大桥沉井基础加固工程的施工。通过业主、勘察设计和施工以及监理方的共同研究,对本工程采用压浆技术进行沉井基础加固补强的可行性进行了全面论证。我司应用压浆技术方法,通过不断摸索和比较工艺路线和工艺参数选择,精心组织施工,严把质量控制关,圆满完成该工程施工任务,达到加固目的,受到业主和同行好评。现以该大桥7#墩柱的加固补强施工为例浅谈压浆技术在该工程中的应用。

  7#桥墩位于赛江中流偏向罗江方向一侧,水深流急,潮汐落差大,地质构造复杂,施工条件差。该墩位平均水深达-15.30m,最大水流1.5m/s,潮汐落差近8m,施工平台高出沉井砼顶面2.50m,场地狭小,墩下为第四纪全新统,现代河床砂性土沉积层,沉积厚度大,分选性差且松散,在进行钻探施工时须跟管钻进,施工困难。墩位地层以砂砾石为主,上部-15.30m-26.00m以黄褐、灰褐色中细砂为主,含少量卵砾石和淤泥,卵砾石粒径一般5cm左右,具流动性大的特点。下部-26.00m至基岩面,以卵砾石为主,粒径310cm,局部含少量粗砂,卵砾石多呈滚园,半滚园状,具粘连性差,孔隙度大的特点。基岩为侏罗系兜岭群(J3)英安质碎班熔岩,呈灰绿色风化后呈浅灰色,致密坚硬,碎斑结构,块状构造,基质为菲细结构,主要由碎屑状斑晶长石(15%)、石英(5%)和长石隐晶(70%)组成,还有少量绿泥石、绿帘石、磁铁矿和黄铁矿蚀变矿物沿次生裂隙充填分布。基岩面标高为-30.5-31.5m,呈不规则起伏状,其中下游方向原勘察孔ZK1及本次施工ZK16ZK12孔处为隆起突出点,上游方向ZK11ZK7孔为其凹陷最低部分,墩体下基岩面总体由下游赛岐方向往上游方向倾斜。

  2 加固施工方案及工艺线路

  2.1 施工组织设计基本思路

  沉井底部的基岩面由下游方向向上游方向倾斜,下游侧隆起,上游侧急剧凹陷,且起伏大,沉井刃脚只有1/3座落在基岩持力层上,其余大部座于在有一定厚度的卵砾石层上,同时由于封底混凝土下经人工抽砂扰动产生局部空洞,因此在加固补强施组设计中一要保证中卵砾石层应有足量压浆,压浆后固结强度达到设计要求;二要合理安排钻孔施工先后次序,减少钻孔施工对未完全固结或未施工区域的扰动影响;三要彻底清除钻渣钻屑,保证导入的砼浆液不被钻渣污染而降低质量;四要合理确定浆液配比,确保压浆对流动性和对固结后强度的双重要求;五要合理安排质量控制环,确保施工质量有效得到控制。

  2.2 压浆孔成孔

  2.2.1钻孔顺序

  按照与业主签订的合同规定,钻孔施工位置的布设由业主指定,沉井内圈要求施工8个压浆孔,外圈要求施工12个压浆孔。后经双方商定修改后,实际布置了23个压浆孔,其中沉井砼内圈布孔5个,外圈布孔12个。此外,布置3个检验孔CK1CK24 CK25,其中CK1是在施工进入中期,由甲方提出作为中间性检验孔而设置的,其目的在于检验前期施工压浆效果。沉井砼内压浆孔为先行施工钻孔,在施工中两台钻机分别从不同方向(对称布置)同时施工,内圈两个孔成孔注浆后停工12日以利固结,然后施工与已完成的两孔对称轴线上相邻的外圈上的压浆孔,依次跳打完成内外圈压浆布孔。3个检验孔按照先上、下游方向然后推进到沉井两侧的顺序进行施工。

  2.2.2 成孔工艺

  钻孔施工严格按照有关规范进行,所有钻孔施工均采用直孔钻进工艺,沉井砼内钻孔先用合金钻头开孔,然后用钢粒钻头钻穿钢筋混凝土,再用合金钻头通过砂砾(卵)石层,直至设计要求的标高。在穿越砂砾(卵)石层时,必须使用套管跟进钻进或先下套管后钻进,以保证钻孔稳定性,并为清孔提供条件。钻孔开孔直径φ130mm,终孔直径φ90mm

钻孔掘进过程中可使用空气反循环排渣,也可以使用掏渣筒排渣。本项目中两种方法均有尝试,以双壁钻具中风压空气反循环排渣效果好。

  2.2.3 钻孔清洗

  当钻孔穿过砂砾层,到达基岩强风化层,符合合同要求位置时,即下入塞管,注入高压水,对钻孔施以冲洗,冲洗时间一般510min,以保证后续压浆施工质量。

  23浆液配置与压浆施工

  231浆液配置

  灌浆材料采用425#普通硅酸盐水泥。为促进水泥浆液的水下固结,加入0.51%的水玻璃作为促凝剂。为保障浆液压注过程中的流动性和补强质量要求,浆液的浓度随孔内压注量的增加由稀到浓逐步增加,开始时水灰比可为2111,逐步增至0.81。压浆施工过程中浆液宜边配边注,随配随注,防止压注过程中断,防止过早凝固。

  232压浆施工

  压浆施工使用北京250型泥浆泵注浆,使用钻机拔出套管,采用橡胶“灯笼式”阻浆塞封闭。压浆施工中,一要保持阻浆塞封闭效果良好,每次压浆施工经技术人员现场详细观察,确保无冒浆现象;二要控制拔管速度,孔底套管要缓慢拔出,只有套管拔离砂砾(卵)石层有0.5m以上高度时才能加快拔管速度;三要密切注意注浆压力的变化,灌浆升初始压力0.5kg/cm23kg/cm2,随着浆液的压入,砂砾层空隙的逐渐充填,泵压逐步增高,当稳定达到15kg/cm2时,要逐步减少注浆泵注入流量,当灌浆压力稳定达到20kg/cm2以上时,可终止压注。

  3施工效果

  7#墩施工共设检验孔3个,分别为CK1CK24CK25,钻孔位置由甲方指定,其中CK1孔为施工中期质量控制检验孔,按照甲方要求进行抽芯检验。该孔位于沉井砼内圈,当取芯钻进至-31.40m进入砂砾(卵)石层后,钻取的钻芯表明水泥浆基本充满孔隙,稍有不均匀现象。当取芯钻进达到基岩标高范围后,钻芯完整,固结紧密,表明与基岩接合部分注浆质量良好。

  CK24CK25作为工程最终抽芯检验孔,分别布置在沉井砼内两个相反方向。为提高钻芯采取率,在取芯施工中采取多回次、少进尺、轻压慢进的方法,有效保证了取芯效果,砂砾层的钻芯采取率平均达75%以上,其中CK24-30.07m-35.61m采取率达90.8%CK25-30.06m-35.15m采取率达86%。经对钻芯作抗压实验,其实验结果如下

水泥芯样品抗压实验表

孔 号 取样位置 样品长度 抗压强度 备 注
CK24 -30.87m~-30.97m 0.10m 126kg/cm2 试样不合格后
又重做试验

  从以上实验表中可以看出,经过处理后的砂砾(卵)层固结强度已达到125 kg/cm2 ,达到设计和合同要求的110kg/cm2 的强度指标,说明加固补强工程取得圆满成功。

  4结论与建议

  7#桥墩压浆加固工程,经我司施工队多方努力,采用合理、实用的工艺技术措施,历时2个月圆满完成全部施工任务。共完成工作量见下表:

钻孔 孔数 实际进尺 压浆段长 压入水泥量 加入水玻璃 备注
类型 (个) (m) (m) (kg) (kg)
压浆孔 23 438.2 136.22 115800 920  
检验孔 3 16.8 8.2 4000   取样2个
累计 26 455 144.42 119800 920  

  经过抽芯检验水泥芯基本完整,抗压实验数据显示强度符合要求,沉井基础得到根本改善。但由于工程在极其困难、复杂的水文及地质条件下进行,部分人为因素难以避免,在工程施工中也还出现了一些问题,如:

  1)压浆施工早期所使用的水泥,由于存放时间久,受潮湿,多有结块的质量问题,加上普通水泥的早强性不能完全满足水下较快固结的要求。

  2)沉井底由于人工抽砂扰动,造成空洞多,加上砾(卵)层层位厚、孔隙大,致使走浆较远,整体压浆效果多少会受到一定程度的影响。

  3)由于墩体(加周边)面积大,整体钻孔网度偏稀、控制不够,砂砾层密实的均匀程度会有差异。

由于河床上部中细砂层流动性大,冲刷能力强,建议在该墩体周边,采用设置水泥锚桩或抛石填压的措施改善墩柱安全环境,确保大桥安全运行。

  参考文献:

  [1] 江正荣.地基与基础施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997

  [2] 林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993

(作者简介 丁江琪 36岁 高级工程师 大学本科 单位:江西有色工程有限公司 通讯地址:江西省南昌市抚河北路165号 邮编:330009 电话:13177773544)

 

 

 

 

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