京杭运河航道整治工程标段驳岸挡墙设计与施工

京杭运河航道整治工程标段驳岸挡墙设计与施工

1加固措施及效果京杭州运河航道整治工程的标段位于京杭运河两淮段淮南市黄桥大桥与淮河海上公路两侧，全长804.4m。其中，k-776-19k-287长500m渠道涂层发生了倾斜。该段采用长9.5m水泥粉喷桩处理地基,上部细石混凝土灌砌块石结构的直立式驳岸挡墙,高度为6.3m。针对本段水文地质情况,设计原采用长5.5m钢筋混凝土方桩处理地基,因局部不能穿过软土层,后经设计审查改为粉喷桩、砂石垫层地基处理形式。该段采用筑土围堰—抽排水—开槽—钻喷桩—浇砼底板—砌墙—回填土的施工程序。其中1709根、3200m在认真分析并征询相关专家意见后,认为墙体发生滑移的主要原因有:(1)地质差。18K+776-19K+287为地质最不良段,软土在地表下5~17m范围内存在两层,上层为1-2淤泥质粉质粘土,其间夹有1-2a粉质粘土,下层为2-1a淤泥质粉质粘土,在驳岸段范围内这两层软土以局部成层或透镜体形式出现。两层软土呈软塑—流塑状态,高压缩性,含水量为35.3%~73.8%。土体力学性能差(C<17kPa,Φ=2.1°),地下水埋深在0.5~5m。在浇筑混凝土底板过程中,发生过围堰坍塌,挤坏底板现象。(2)施工工艺。淤泥质粉质粘土是驳岸边坡稳定与否的主要控制层,地基处理成为关键。由于地质条件千变万化,软土基底不可能象“镜面”一般平整,地质勘探钻孔孔距大,设计中不可能把每根桩处的地质情况都详细地勘察出来。在施工中存在钻孔未达设计底高程,但施工控制电流(110A)已很大;钻孔满足设计底高程,但施工控制电流(60A)还较小。这还要在施工过程中进一步完善施工工艺。(3)工期紧,施工不规范。由于本工程在工期招标时没有无粉喷桩项目的工期为10个月,在变更后工期并未延长,再遇到施工中拆迁阻工、天气、水位、材料供应等因素,真正施工时间很少。在开槽时,粉喷桩强度还较低,加固效果不大。在回填时不能真正按回填要求施工,存在回填土含水量高(未充分晾晒)、分层厚度大、碾压不充分、回填速度快。墙前土预留不足,甚至有超挖现象。(4)气候条件。春节期间雨雪频繁,墙后排水沟尚未建好,排水不畅,墙后压力加大,抗剪强度减小。为此,提出如下加固技术措施:墙后土体采用水泥搅拌桩(也称湿喷桩),主要承担墙后土压力;底板以下4m范围,采用灌浆,主要用于提高地基承载力;墙前抛石护趾,主要用于增加土抗力;采用综合措施解决滑移,以保证安全使用要求。具体加固见图1。总体施工顺序为先实施水泥搅拌桩,再抛石护趾,灌浆,最后偏移墙体水上部分拆除重砌恢复和其他上部设施施工。2固土固土的应用水泥搅拌土桩是用特制的进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合,制成水泥土桩,使软土具有整体性、水稳性和一定强度的一种加固方法,既可挡土又可形成隔水帷幕,对任何平面都适用。深层搅拌水泥土桩具有无噪音、无振动、无污染、工效高及成本低等优点。2.1挡土墙设计特点此方案做法是采用桩径Φ500壁式布置,桩与桩搭接150mm,水泥土挡土结构宽0.9m,挡土结构总高10.5m,距回填顶面1.0m,中心距后趾2m,水泥掺量15%。该设计考虑了地质、加固形式和范围,能起到支护、隔水作用。在正式施工前,取得5根试桩试验检测参数的基础上确定。2.2提高水土流失稳定性的措施桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下1m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。(1)测量放线布桩。重点对控制性轴线、桩位进行复查,满足要求后方可就位开机。(2)浆液配制。按设计要求配比拌制,搅拌均匀、输送连续、不得离析。为改善水泥和易性,以提高水泥土的强度和耐久性,可掺入适量的外加剂。拌制浆液前,应先在灰浆拌制机内注入一部分清水,然后边搅拌边倒入水泥,水量应按水灰比定量施加。(3)桩机就位。移动深层水泥搅拌机到达指定桩位对中,为保证桩位准确,必须使用定位卡,桩位对中误差不大于5cm,导向架和搅拌轴应与地面垂直,垂直度的偏离不应超过1.0%。(4)预搅下沉。待搅拌机冷却水循环正常后,启动电动机。放松起吊钢丝绳,使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉,下沉搅拌速度一般不大于2.0m/min。当搅拌头进入砂性土层时,下沉速度可能小于0.1m/min,可从输浆系统补给少量清水以利钻进。(5)提升喷浆搅拌。当搅拌头到加固体标高时,开启灰浆泵,搅拌头在原地搅拌1~3min,以确保水泥浆液通过输浆管和钻杆压入加固体底部,然后边喷浆边提升搅拌头,提升速度0.5~0.6m/min。2.3水泥搅拌桩施工工艺(1)项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩的施工,全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均编号,将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处,确保人员到位,责任到人。(2)水泥搅拌桩开钻之前,用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻。(3)为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。(4)对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。(5)为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,现场应配备水泥浆比重测定仪,以质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。(6)水泥搅拌配合比∶水灰比0.45~0.50、水泥掺量15%、每米掺灰量51.2kg。(7)水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于30min,喷浆压力不小于0.4MPa。(8)为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30s。(9)施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。(10)施工中发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因,当搅拌机重新启动后,为防止断桩,应将搅拌头至少下沉0.5m后,再继续喷浆搅拌,喷浆中断时应及时记录中断深度。在12h内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内,超过12h应采取补桩措施。相互搭接的桩体,须连续施工,一般相邻桩间隔时间不超过10~16h,若超过,须采取适宜补救措施。(11)现场施工人员认真填写施工原始记录,记录内容应包括:(1)施工桩号、施工日期、天气情况;(2)喷浆深度、停浆标高;(3)灰浆泵压力、管道压力;(4)钻机转速;(5)钻进速度、提升速度;(6)浆液流量;(7)每米喷浆量和外掺剂用量;(8)复搅深度。3人工地基的制作灌浆法是利用压力通过注浆管将加固浆液注入地层中,以浆液掺入土粒间或岩石裂隙中的水分和气体,经一定时间后,浆液将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体,形成强度大、防水防渗性能好的人工地基。淤泥或淤泥质土和粉、细砂通过钻孔灌入浓浆后,使土体压密和置换。3.1灌浆和地面压浆相结合此方案做法采用灌浆,灌浆孔距2.5m、单排灌浆压力1.0MPa,最大压力1.5MPa,灌浆孔孔深4.0m(底板下),灌浆材料水灰比为0.55~0.75净水泥浆,水泥P.O32.5。根据位移的情况,我部对18K+776-19K+287范围贴基础底板后趾单排进行压浆,以期提高地基承载力,减少沉降、渗水。该灌浆设计参数是在前期处理滑移段实践的基础上取得。3.2堵—主要工艺流程布孔—钻孔、成孔—安放灌浆管并孔口封堵—搅浆→灌浆→待凝→封孔。据位移的情况,我部拟对18K+866-19K+287范围贴基础底板单排进行压浆。3.3孔段灌浆管理(1)成孔。钻头(Φ110mm)对准孔位后,采取冲击成孔的方法钻进,下入导管护壁。(2)灌浆管安放及孔口封堵。灌浆管下端设置0.7~1.0m长且下端封口的花管,花管孔径Φ8,孔隙率15%左右;在花管外壁包扎一层软橡皮,以防流砂涌进花管导致灌浆无法进行。当成孔达到预定深度后,将灌浆管下到位,再用水泥袋放入孔中水稳层底部包裹灌浆管并接触孔壁即“架桥”,然后投入粘土分层夯实至孔口。(3)搅浆。先往搅拌浆桶内注入预定的水量并开动搅浆机后,再逐渐加入32.5普通硅酸盐水泥直到预定的用量,搅拌3~5min后将浆液通过过滤网流到储浆桶内待灌。(4)灌浆。灌浆先从稀逐渐加浓,自下而上分段连续进行,直到孔口为止。灌浆压力采取2次或3次升压法来控制,即灌浆开始采用低压,终灌时的压力要达到设计值;在规定的灌浆压力下,孔段吸浆量小于0.6L/min,延续30min即可结束灌浆,或孔段单位吸浆量大于理论估算值时也可结束灌浆。(5)封孔。灌浆结束后及时封孔,即第二灌浆段灌浆结束过半小时后,排除孔口封堵物,用1:2水泥砂浆或砂砾石填塞密实。3.4冒浆的治疗方法(1)在灌浆过程中,发现浆液冒出地表即冒浆时,采取的控制性措施为:(1)降低灌浆压力,同时提高浆液浓度,必要时掺砂或水玻璃;(2)限量灌浆,控制单位吸浆量不超过30~40L/min或更小一些;(3)采用间歇灌浆的方法,即发现冒浆后就停灌,待15min左右再灌。(2)在灌浆过程中,当浆液从附近其他钻孔流出即串浆,采取的处理方法为:(1)加大第Ⅰ次序孔间的孔距;(2)在施工组织安排上,适当延长相邻两个次序孔的施工间隔时间,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始施工后一次序钻孔,相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆;(3)串浆孔若为待灌孔,采取同时并联灌浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封闭孔口,待灌浆孔灌完后再恢复钻孔。4影响的评估和评估4.1第序孔单位耗浆量试验(1)水泥搅拌桩和灌浆资料分析。本次施工标段共完成水泥搅拌桩2256根,计23708m,用水泥1215t;灌浆孔226个,计2395.6m,共灌入水泥322t,平均每孔灌入水泥1.425t,第Ⅰ序孔单位耗浆量比第Ⅱ序孔大。(2)钻孔取芯标贯试验。水泥搅拌桩施工结束14d后,业主、监理、施工三方对水泥搅拌桩选择了有代表性的8根,委托淮安市水利规划院检测中心进行钻芯取样检测,桩体胶结均匀紧密,桩体强度满足设计的28d大于1.4MPa要求,桩长达到要求,总体定为优良。灌浆施工结束7d后,业主、监理、施工三方对水泥灌浆范围选择了有代表性的4处