重庆某长江大桥主桥墩围堰防渗支护施工技术

xxxx长江大桥主桥墩围堰防渗支护施工技术1.前言在大江大河上修建的桥梁，其桥墩基础一般采用桩基础，为减少振动和改善桩基的受力特性，常采用低桩承台，承台底部位于基岩中。xxxx长江大桥为连续梁结构，最大跨度265m，是目前国内第二长跨度，其主桥墩14#、15#位于长江主河槽两侧，横跨长江，桥墩基础均采用低桩承台，承台底部位于枯水位以下6.5m，承台入岩2m。需要在水中填筑施工岛，以保证承台施工和桩基施工。施工岛紧挨长江主河槽，水流速度较大（>5m/s），且深度变化剧烈，在筑岛过程中，抛填了大量的块石，最大块石直径可达2～3m，块石无序抛入河槽，极易形成架空结构，且位于主河槽部位，架空结构中还可能存在一定的流速。据勘探资料，填岛下部原河床砂砾石层厚度约为6～8m，主要含有较大卵石、砾石，160mm以上的石块含量高达60％以上，透水性较强，可达到10－1cm/s的量级，属于强透水地层；下卧基岩为砂岩，上部3～4m风化严重，节理裂隙发育，为强风化地层，抽水试验结果表明砂岩渗透系数k=2.33m/d，为中强度透水地层。为进行承台施工，在桩基完成后，需进行基坑开挖，再在基坑内进行清理桩头、埋设钢筋、承台浇筑和墩身浇筑等工序。2.常用围堰型式为避免进行水下施工，需要设置挡水围堰，以保证进行正常的基坑开挖和混凝土浇筑。挡水围堰主要有吊箱钢沉井围堰、板桩围堰、草土围堰、钢筋混凝土沉井围堰和土石围堰等。(1)吊箱钢沉井围堰吊箱钢沉井围堰是采用纯钢材在陆地制作成封闭的桶形结构，通过水上吊装到位、采取相关止水措施、浇筑水下封底混凝土后再排水后进行承台作业，主要用在水位较深（>10m）的高桩承台（承台底部位于基床以上）。(2)钢筋混凝土沉井围堰钢筋混凝土沉井在施工期间是一个上无盖、下无底的筒状结构，在其井壁的挡土和防水的围护作用下,从井内取土，借其自重使之下沉至设计标高。沉井下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，沉井基础的刚性、稳定性、抗震性都较好，有较大的支承面；下沉深度较大，并能在深水中作业；可以穿过不同性质的土层，将基底放置在承载力较大的土层或岩面上。因此在一定场合下，沉井法是一种较好的方案。沉井应用到低桩承台的地下工程中，常遇到基岩出露面不平整的情形，且不平整度很难在施工前详细描述，而将刃脚加工成相应形状，此时就可能造成沉井的一端已沉到基岩，另一端尚未入岩。若要继续下沉，需采取水下爆破，将入岩端的基岩爆破后继续下沉，爆破工程量巨大，而且由于刃脚以上覆盖层已经挖除，此时在沉井内外存在着水头差，沉井内可能会有较大的涌水或翻砂现象，如采取强排，涌水量有可能越来越大，并最终导致无法进行正常施工。同时，沉井围堰与桩基施工不能进行并行作业，这对枯水期很短的施工期是不利的。（3）板桩围堰有钢板桩、木板桩和钢筋混凝土板桩等形式，可布置成单排、双排或格形体。钢板桩围堰由许多钢板桩互相连接围成圆筒形或弧形格体，格体内填砂、砂卵石或石渣等，可建在岩基或非岩基上。钢板桩围堰，特别是格形围堰采用较多，它适用范围广，抗冲能力强，安全可靠。在块石结构严重的地层中进行钢板桩施工，钢板桩穿透块石较为困难（通常块石本身的强度都较高）。(4)草土围堰可在流速2～3.5m/s的流水中修筑，挡水高度一般不超过6m。构造简单，施工方便，容易拆除。但这种围堰沉陷量较大，而且在流速很高的流速中施工难度很大。(5)土石围堰土石围堰由于其材料易得、设备要求低和造价较低等原因，在条件许可的情况下一般都采用土石围堰。土石围堰通常有如下的特点：=1\*GB3①地层情况复杂，工期短大桥的主桥墩常位于江河的主河槽位置，其河床本身的地质情况比较复杂。土石围堰填筑时一般都就近取材，土石材料的成分、颗粒差别比较大。同时由于部分桥墩位于主河槽位置，河水较深，江水流速较大,给筑岛带来很大困难，因此在筑岛过程中大量抛填块石，且大块石的含量较高，因此也就造成了地层存在大量的架空结构，而且地层的空隙率很高。同时由于需要渡汛和保证后续承台的施工，施工工期一般较短。慢=2\*妥GB3点傅②柿捷动水条件圈由于施工工期凡短和围堰是临芬时建筑，很多洗土石围堰所做排的粘土心墙质拢量较差，尤其垮是水下部分的正心墙，或干脆肆就没有粘土心剃墙，加上围堰掌的架空结构比伤较严重，因此闯即使是在上下槽游水位差不大惨或揉渗径膜较长的情况下挪，在围堰中仍始可能存在着流篮动水，且可能兽具有相当的流枯速脊。款=3\*拖GB3肃魄③寄醒防渗支护难度守大奖在河中央的土凭石围堰中为了因形成基坑，防吸渗和支护是朱相辅相成的两润个关键因素。兴由于株土石烈围堰存在严重陶的架空结构和默流动水，糊防渗支护难度谢较大。故高喷灌浆胆、静压灌音浆、混凝土防桑渗墙是比较成寸熟的土石围堰险防渗施工方法渔[拿3铜]盗厦,促运用在架空结叉构严重的土石笑围堰上，尤其闪是在施工工期度很短时，都存杀在着一些难以毅克服的困必难冻.小高压申旋奏喷桩、拉森型段钢板桩、灌注塌桩、混凝土防肤渗墙以及自然洗放坡是比较成伪熟的土石围堰棕支护施工方法嗓。坐同样受到块石漫结构、动水、寺工期和填岛江等条件的限制赤，施工存在让较大蹈难度。坦3泥.桃速凝膏浆技术次3.1奇液速凝膏浆的材野料特性嚷是水泥膏浆是指纲水泥浆中掺入协粘土、膨润土幕、粉煤灰等掺肯合料及少量外针加剂而构成的枝低水灰比的膏更状浆液，其基旋本特征是膏浆游的剪切屈服强荷度值大于其本公身重力的影响朝。速凝水泥膏解浆是在普通水众泥膏浆的基础剃上加入一定量嗽的速凝剂配制站而成，采用速翁凝水泥膏浆堵界漏可以缩短和酒控制膏浆的凝座结时间，有利寒于动水条件下糊的堵漏和防渗箭，能节省灌浆来材料和时间。见绿速凝膏浆有四坚个主要的特征惜[兴2民]仔：=1\*GB3百①时抗水流冲释性姓可以提高膏体薪作为整体抵抗优水流的稀释和撤冲刷作用；=2\*GB3宅②彻宾汉体的流动摩特性和扩散特遮性可以使膏体渐能最大限度地障充满架空地层据；=3\*GB3懂③炭触变性可以提道高膏浆的扩散浓范围和抗冲蚀花能力；=4\*GB3浮④血凝结时间可控烂性有利于膏浆溉适应于不同开兰度、不同流速遥的地层防渗施管工，并可控制勺浆液的扩散范狡围。湿表摇1沾xxxx怀长江大桥旬主桥墩围堰防荣渗工程亭所使用的膏浆肤性能表绵编号勉比猎重摩(端g/cm次3害)召流变参数杜凝结时间过抗压强度腿（厅MP裕a润）击初始屈服强精度溜(解Pa)省初始塑性粘度医(通mPa.s捡)屋初凝灶(女min)煤终凝汽(妖min)袄1h拖1判d其7d拐28d境1链1.85夏685堆940篮60驴245哈－棋6沈.8社22.5织36.6丢2冬1.87仇984帐1220边40限125置－伙8忙.5对28.5干39.8究3记1.88份1254递1680甘30屈95壳0.12聪10振.6林29.4怨40.5啄4糖1.92拉1528改2520扮20稻65密0.25枯1胀2斥.4名30.2母41.2概5汗1.96搬1984文3320危15丝40法1.26后16有.2纤30.6摧41.9竿3.泪2氧速凝膏浆的施愈工工艺斩(烘1)市施工设备户膏浆可以利用丑常规水泥灌浆尼的孔位进行灌密浆施工，因此猛钻孔不需要特葵别的设备，但眼速凝水泥膏浆序与普通水泥浆怒在性质上有较煮大的差别，因忘此需要采用特反制的搅拌系统似和泵入系统进鼻行速凝水泥膏钳浆施工。=2\*GB2⑵工艺参数辞膏浆的施工工矮艺参数一般可贱以参照常规水展泥灌浆进行，壮可以采用自上忘而下、分段填耽压式灌注；膏帖浆的配比参照泻常规显水泥灌浆通常占分坊为烧4享～林6幕级，通过浆液桑变换标准逐级颈变浓；结束标宋准一般可以孔周口返浆或孔内忌有压（注意区虽分由于膏浆本业身的粘滞阻力源而产生的虚压匠力）。衫膏浆的孔排距胖根据现场地层映情况确定，由渣于膏浆的屈服斯强度较大，因混此其扩散范围浴受到一定约束结，故孔排距应饱比悼常规两水泥灌浆的孔尊排距小。拜4会xxxx表长江大桥桥墩靠围堰防渗支护欧施工射睬xxxx程长江大桥慕主桥墩侧14洗#别、丑15驴＃仙桥墩位于长江弹主河槽易，需要填岛和燃施工围堰才能使进行承台的开喘挖和浇筑。在斯前锄期暖14木#志上游幅桥墩由甩于基岩埋藏较勺浅醉（籍<技2.5m位），采用钢筋还混凝土沉井围另堰强排（涌水考量冲>赚3000m食3精/尿d妄）后完成川，毅15倡#卫上游幅桥墩基确岩埋藏最大深订度约振8m梁，且不平整，堡同样采用钢筋倍混凝土沉井围夏堰，在靠岸一纪侧沉井达到基纠岩，靠主河一制侧尚有约突3m朱的原河床砂卵哄石层，桌无法继续下沉迅，在进行强行怕开挖时，基坑面内涌水逐渐增锣大，最后达到惹3000m测3狐/h拍以上劲，在颂及时队浇筑水下封底叠混凝土后，涌的水量没有明显聪减少，导致施汗工停止。作4.1召沉井结合膏浆闲帷幕处理农筛15当#绵上游幅桥墩已渣有沉井围堰作哑为支护结构，族故只需感进行帷幕灌浆躬，在基坑开挖爬完后，在靠近凳主河槽一侧接置着沉井刃脚浇序筑一道混凝土详挡土墙衡，与沉井一起昼形成完整的支代护结构。雹由于施工围堰适经过一次汛期亿，棚其下的砂砾石贯层已经产生管叮涌破坏，因此火砂砾石层不排负除有被淘空的拼可能，且从现明场沉井内涌水奴量和涌水现象袋来看，砂砾石画层存在明显、堆较大的渗漏通最道。因此施工显平台的整个地读层情况是：上倘部饥4克～煮5询米校为回填块石，挽最大粒径可劫达而2辨～手3m秋，存在较大架亲空的可能具并有粪明显、较大的拘渗漏通道歉，向下为德2.壁5象～叶3忙.5m译的遥强透水野原河床砂砾石湾层和刊中等强度透水酬的湿基岩。防渗帷惊幕施工采用速挨凝膏浆结合稳押定性浆液灌浆剩技术进行防渗形。能布孔方式为犯沿着沉井周边持外侧雄布置三排孔，申排距听1m翼，赖孔距肺2m盘，呈梅花形布向置，孔深嵌入榨基虚岩诊1耀～秧2窗m坐；走采用自下而上杠、栗分段阻、纯压式谜灌浆乖，灌浆段长为碍0.5m愁；速凝膏浆店采用来6比级配比浆液，置一般采用猾稀尼浆鸽开灌，央按变浆标准逐急级进行乒变换雕；葵外排孔台I泻序孔撕采陡用瓜0.顽2赵～盛0.3MPa满的灌浆压力，藏外排孔拐II平序孔、内排孔嚷、中间孔采敏用钱0.致5序～忙0.8MP我a定的中等灌浆压赶力收；害结束标准端为学尽量达到结束思灌浆压力沉，若达不到灌钳浆压力，注入债干料晒>4弃t表/据m愉时，鞠即舒结束本段灌浆痛。赔帷幕防渗工程虫帷幕听钻孔杀进尺种1171.立7撑米短，灌注进尺受867.8m贡，灌伤注贩98寨0编吨干料，平均尽单耗梨为躺1.13雄t筐/m石。无论从湾灌浆过程分析门、辱注入量申的递减规律、币压水试验刑，还是基坑开痰挖的情况看，段防渗效果显著睬，沉井和挡土阵墙支护可靠。榴开挖后靠近主起河槽侧的砂砾衔石层几乎不漏侨水偷呼狗胸悟馒基坑开挖后的东整体情况白4.2号职固结结合帷幕略灌浆处理量15扮#映下游幅桥墩的趴地质情况与上尚游幅基本类似捎，主要是砂砾件石层的厚度更舌深，光施工平台的整婚个地层情况是抚：上拾部湖4照～拿5悲米昼为回填块石，示存在较大架空答的可能，向下树为漂5龙～瑞6m材的强透水为原河床砂砾石状层和滨中等强度透水桌的截基岩。茂15珍#随墩下游幅围堰鞋由于工期和技势术上存在一定界的困难，不准身备采用沉井围史堰，而直接做梳防渗帷幕并进印行开挖。同时桥，虽然灌浆本众身对砂砾石地识层的置换、挤耻密等作用，可众有效地提高地偏层自身的稳定摊性，但其支护劫效果评价目前捏不能进行有效仪的定量分析，醒基坑的边坡稳余定及加固不能煤完全依赖于灌讲浆作用。因此搬，围堰基坑的领支护和防渗是梳相辅相成的两胞个主要因素呀。映防渗方案嘱与树15扮#尤上游幅类似，恐采用顾速凝膏浆结合筒稳定性浆液灌急浆技术氏。支护方案在熔比较高压旋喷威桩、灌注桩护经坡等方式后，嫌考虑到工期、单技术难度、造孝价等因素，选园定采用放坡结华合固结灌浆的鸟方式进行支护托，放坡经计算腹后忍设计尺为鹰60鞭º经，并在帷幕内泛部的放坡区域测进行固结灌浆离，固结孔孔排贤距均为蓄2m铅，猫固结灌浆压力晃为检1述.0丝～醋2.5MP萄a应，留为充分利用固隐结体的自拱效恭应，帷幕布置锹成椭圆形。宾帷幕灌浆和固紫结灌浆的工艺愧基本截与声15生#制上游幅的类似擦。己防渗支护工程民钻孔进尺旷1815.敌4金米茅，灌注进尺滴1544.4夕m敢，灌嫁注渣190包0活吨干料，平均搅单耗浅为崇1.23慢t蛮/窜m稀，弱无论从邻灌浆过程分析行、雄注入量的递减熔规律、压水试溪验跃，还是基坑开炮挖的情况看，产防渗效果显著独，固结支护效雷果可靠（实际狂开挖坡度大碎于构75垫º抵）。井灌浆后靠河槽骄位置开挖剖面狡稳定性良信好底史撑旱闯开挖后基坑防眠渗、边坡情况5.结语=1\*GB2屡⑴绸通此过桶xxxx片长江大桥列15璃#芬墩上、下抬游幅防渗支护霞工程的施工和喉开挖后的效果房检晶查，可以认为厕速凝膏浆结合设稳定性浆液灌补浆技术是适合婶于块石架空的和桥墩围堰位，其对大孔隙美的封堵致效果是明显的悄，帷幕的防渗付效果显著。速吊凝膏浆结合稳归定性浆液的帷器幕灌浆及固结住灌浆可以对地群层起到较好的武稳定、支护作搞用，主要在于锡：眠①翁右灌浆可以对砂财砾石地层的置忆换、挤密等作语用，可有效地拦提高地层自身疯的稳定性侦。破②兆逮灌浆后地层的箱透水性大为减挎弱，部分砂砾越石层甚至表现铸为天然状，从弱而减少水对地酸层樱稳定性搏的影响。夕在采取喷锚、术局部挡土墙怜等相关措施后定