旋喷桩固砂护壁工艺在纺渭路雨水管道下穿国家高速连霍线施工中的应用

代光远 西安市第二市政工程公司

旋喷桩固砂护壁工艺在纺渭路雨水管道下穿国家高速连霍线施工中的应用

代光远 西安市第二市政工程公司

在砂层地段且有桥梁动载影响的条件下开挖顶管，采取管道两侧旋喷桩固砂护壁加密撑支护，加固桥墩明挖明顶的施工方案。

顶管法;旋喷桩;固砂护壁;明挖明顶;高压旋喷注浆

1、工程概况及研究意义

西临（西安—临潼）高速桥系国家级高速连霍（连云港—霍尔果斯）公路重要一段，是各国游客通往世界旅游名胜秦始皇兵马俑的快速干道。该桥为3跨13米简支梁摩擦桩桩柱式桥墩桥台结构，桩径1.2米，桩深12米，桥宽26米，桥下机动车道净宽11.9米，桥下现状净空4. 3米。纺渭路A标工程D2400mm雨水管道Y45-Y46井段要从该高速桥穿越，根据该段地质勘探报告，现状路面以下0.8米～1.5米范围内为杂填土，1.5米以下均为砂砾层和卵石层，顶管施工过程中肯定会出现管道两侧垮塌情况，极易造成桥梁摩擦桩暴露、支撑力减弱，从而威胁到西临高速桥的安全运营，为此，我们在雨水管道施工过程中采取了管道两侧旋喷桩固砂护壁加密撑支护措施和明挖明顶施工工艺，在实现雨水管道成功穿越高速桥的同时，确保了西临高速桥在此期间的安全运营。

2、施工方案选择

由于雨水管线位于桥下机动车道中，而机动车道宽度仅11.9米。根据管道施工砂粒层开挖放坡要求，该段管道开挖宽度应为14.8米，宽度不能满足要求。另外，因为桥下现状净空高度为4.3米，极其不利于吊车安管、挖掘机开挖等施工机械的操作。针对以上管道开挖宽度不足、两侧相距桥墩较近，以及存在桥梁动载扰动砂体，易造成顶管施工过程中前方工作面容出现砂土大面积坍塌现象，我们在管道沟槽两侧作旋喷桩固砂护壁加固支护的基础上，采取明挖明顶的施工方案。

管道顶进前按照设计线位在管道两侧用双排Φ500mm高强水泥旋喷桩对沟壁砂层进行支护，使其形成连续墙，每侧各布置两排旋喷桩，两排桩的净距离为4. 2米，相邻桩间距400㎜，桩深8 m，路床下至管底3米，双排旋喷桩数392根、加强桩98根，桩材强度不得小于4Mpa，旋喷桩支护长度约49m,(从Yb45工作坑到西临高速路桥北5米)，旋喷桩浆液水灰比1：1，采用32.5R普通硅酸盐水泥。具体的桩位布置见平面布置图。旋喷桩施工结束28天后进行管道工程施工，管道施工采用明开明顶的施工方式，横密撑支护。

3、 旋喷施工工艺流程

3.1 旋喷桩施工采用单管旋喷施工法，旋喷钻机体积小，移动方便，适宜于在较窄工作面作业，使用90KW发电机满足用电需求，施工用水配备1台5T水车。具体工艺流程如下：

即先根据旋喷桩施工方案进行桩位布设，经复核无误后方可进行旋喷桩施工。将旋喷钻机（钻头上带喷嘴）移到桩位上水平校正安放平稳，然后一节一节安上钻杆钻至设计深度后投球封底，最后将高压软管与钻杆上端导流器连接。首先进行试喷，试喷成功后，按照设定的施工参数边喷射水泥浆边旋转提升。当能量大、速度快、呈脉动状的喷射水泥浆液的动压超过主体结构强度时，土粒便从土体剥落下来，一部分细小的土粒随着浆液散出地面，其余土粒在喷射浆液的冲击力、离心力和重力作用下与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。提升到原状地面后，高压旋喷注浆结束。旋喷桩在初凝之前，由于水泥收缩、不分流失等原因，桩体有一定的沉降，所以对每根桩进行回灌，确保桩顶标高。

3.2 旋喷桩施工注意事项

1）、旋喷桩在该工程中的作用仅是为了固砂护壁加固桥墩，由于旋喷桩是素砼灌注桩，所以设计双排桩和加强桩以增强旋喷桩桩体的抗剪强度，同时在开挖过的沟槽采取横向支护措施，防止桩体倾斜。旋喷桩连续墙与密支撑相结合起到了良好的支护效果，沟壁稳固。

2）、为了避免在西临桥下管道基础出现不均匀沉降，在管道施工前先对管道底部以下60厘米范围砂粒做1:1水泥注浆处理，注浆宽度4.2米。

3）、由于明挖明顶破坏了管顶原状土拱的形成，在回填时我们采取了管道施工完毕,管道基础以上至管半径180度范围内用砼处理，其余至管顶作60cm厚用水泥稳定砂砾进行加固处理，水泥掺加量为5%。

3.3 旋喷桩施工技术要求

1）、旋喷桩施工时，钻机就位机座要平移，立轴要与孔位正对，并保持钻机垂直度。

2）、喷射注浆时要检查高压设备和管路系统，泵压必须满足施工要求。

3）、注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

4）、所有水泥浆水灰比按设计严格执行，禁止使用受潮或过期水泥，喷射过程中，防止水泥浆沉淀。

5）、施工中应符合《建筑地基处理技术规范》﹙JGJ79—2002﹚旋喷桩施工工艺参数如下：

旋喷压力：20～24Mpa

旋转速度：20～25r.p.m

提升速度：30—35cm／min

泵 量：70～90L／min

水 灰： 1：1

可根据施工情况适当调整工艺参数，注意返浆情况，做好记录。

4、旋喷桩工程质量检验

旋喷桩质量检验包括原材料检验及水泥土强度检验。

4.1 原材料检验

旋喷桩原材料主要为普通硅酸盐水泥R32.5，其检验主要为水泥强度及安定性检验，具体标准见钢筋混凝土规范。

4.2 水泥土强度检验

旋喷桩强度试验为水泥土的抗压强度试验，即为旋喷桩返浆在标准养护条件下的抗压强度，每个工作日取一组试块，一组试块为3个，试块尺寸为70.7mm×70. 7mm×70.7mm。抗压强度：经过对返浆试块的检测，单轴抗压强度不小于4Mpa。

4.3 桩体检验及其它

桩长：通丈量钻杆长度检查，桩长允许偏差0—10mm。

桩位：通位测量两桩的中心距离及与雨水管道中线的距离来判断，偏差不大于4mm。

桩径：不小平500mm，施喷时通过高压注浆泵压力表间接检查，压力不小于22～23Mpa。

桩体垂直度：用水平尺检查钻杆的两个直方向，偏差不大于1 .0H%，

旋转速度：通过检查钻杆在一定时间内的转数进行控制。

提升速度：通过检查动力头在一定时间的提升距离进行控制。

5、效果评价

旋喷桩施工速度快，固砂效果好，在砂层段抗压强度更高，效果显著。在纺渭路雨水管道下穿西临高速桥施工期间，桥体稳固、运营安全。通过旋喷桩固砂护壁，纺渭路雨水管道成功下穿西临高速桥的施工经验，为我们从事以后类似的工程施工提供了借鉴和依据。

[1]冯广渊编.建筑施工技术.冶金出版社

[2]地基与基础工程施工及验收规范.GBJ

[3]杨智谋，李浩兵. 旋喷桩固砂施工工艺在雨水管道工程中的应用[J]. 中国市政工程.2005（4）：66-67.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.021