复杂情况下航站楼站前高架桥箱梁支架基础加固施工技术

袁文俊, 胥 悦

(中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司, 四川成都 610000)

机场、车站、桥梁等大型公共设施建设中，地下管网错综复杂、大量新近回填基坑，大面积挖填方，自然地层情况多样，而现场又无法按规范要求满足周期沉降。为确保工程工期、质量和高大模板施工的安全，需要对地基基础进行必要的加固或改良，以有效提高地基承载力，保证地基的稳定，减少上部结构的整体沉降或不均匀沉降，达到消除黄土湿陷性提高抗液化能力的工程目标[1]。目前新的地基基础加固技术不断涌现，使用情况各不相同，高压旋喷加固处理技术较为成熟。在生产过程中具有施工操作方便，可就地取材，劳动力投入少，无需大型机械，施工进度快，工期可控，成桩质量好等一系列优点。高压旋喷桩是利用高压射流技术、喷射化学浆液来破坏地基原有的土质，并将其和化学浆液混合、固结在一起，形成具备一定强度的、不透水的加固体[2]。

1 工程概况

天府机场T2航站楼站前高架桥全长693 m、宽45.5 m、高13 m，为墩柱箱梁结构。箱梁为鱼腹箱梁，底部为平板结构两侧翼缘在6.5 m跨距内以14 m半径圆弧上扬，为典型的高大支模体系。同时高架桥自身重量大，对地基基础的承载力要求远高于普通桥梁。

根据现场地勘报告，站前高架桥所在区域范围内原场地场貌复杂，丘陵、鱼塘、农田、林地各种交替，大面积淤泥层厚度5～11 m不等。除此之外，地下设施结构多样且复杂，高架桥满堂支架范围内含大面积的综合管廊、地铁、高铁以及雨污管网等基坑开挖回填所形成的填方区域，回填深度3～18 m，回填完成约半年，土层尚未完成自身固结沉降，回填区域无法满足回填沉降要求。新近回填土填料主要为砂泥岩，具有遇水或暴露易风化的特性，回填土物理力学性质分布不均匀。对此在施工前期根据规范要求，对18个测点进行了平板载荷实验，所得地基承载力特征值140 kPa，压缩模量6 MPa，确定新近回填土地基承载力不能满足满堂支架设计要求，需对地基进行规范的处理。

航站楼站前高架桥施工区域建筑总面积为2.8万m2，据现场情况需处理的面积高达1.8万m2，占比达到64.3%，地基处理技术的选择尤为重要。为有效解决新近回填基坑和复杂软弱地层地基坍塌及基础不均匀沉降的问题，在综合考虑工程工期、质量、安全、经济等问题的基础上，采用工艺较为成熟的高压旋喷桩处理技术+铺设褥垫层确保地基的稳固性和整体受力性。

2 技术原理

高压旋喷注浆施工技术主要是借助钻机将安装有喷嘴的注浆管钻入到设计土层位置，再通过高压泵和注浆泵以20～40 MPa的压力将浆液从喷嘴中射出，冲击破坏土体的同时钻杆以一定的速度提升，强制拌和浆液和土粒，待浆液固结后便会在土层内形成固结体和复合地基[3]。根据不同地层情况采用不同的旋喷桩深度和间距，以达到加固地基基础的目的。

为有效保证高压旋喷桩和桩间土成为一个整体，共同承担上部载荷，减少基底的应力集中作用，在高压旋喷桩加固区域内铺设碎石褥垫层。铺设前需清除浮浆(裁桩)，虚铺褥垫层厚度h=0.33 m，夯实至30 cm，使夯填度达到0.90。

褥垫层虚铺由下式确定：

h=H/λ=0.3/0.9=0.33 m(λ取0.9)

材料要求：褥垫层材料采用级配中粗砂加70%左右的砾石，最大粒径不宜大于2 cm。褥垫层需在高压旋喷桩桩体施工完成并达到70%以上强度后进行。

3 工艺流程

高压旋喷桩施工流程见图1。

图1 高压旋喷桩施工流程

根据复合地基承载力估算确定高压旋喷桩复合地基主要参数有：

(1)桩径：φ500 mm。

(2)桩体强度：不得低于5 MPa。

(3)桩间土层：压实填土(根据载荷实验，其地基承载力特征值140 kPa，压缩模量6 MPa)。

(4)布桩形式：正方形布桩。

(5)褥垫层：褥垫层厚度取300 mm，夯填度(碾压厚度与虚铺厚度比)不大于0.90。

(6)注浆材料采用强度等级为42.5R级的普通硅酸盐水泥，水灰比取1.2∶1，水泥用量约236.5 kg/m。

(7)褥垫层材料，采用级配中粗砂加70%左右的砾石，最大粒径不宜大于2 cm。

4 高压旋喷桩加固施工

4.1 测放桩位

根据高压旋喷桩平面布置图，在现场将各个桩位点进行放样。为确保旋喷桩放样点位的正确，应随时复核桩位信息，以保证桩位准确。对不同区域地质构造和下部构筑物进行区别设置旋喷桩布置形式(图2、图3)。

图2 典型断面一

图3 典型断面二

4.2 成孔

根据现场实际地层情况，用钻机引孔至设计深度。

4.3 下旋喷管

将高压旋喷管放入已经成好的孔中，在下旋过程中须保证高压旋喷管的喷嘴不被堵塞以及钻杆接头处不松动。

4.4 旋喷作业

采用双重管法施工，在旋喷管放入设计深度后，水泥浆压力大于25 MPa，气流压力大于0.7 MPa，提升速度 0.15～0.20 m/min，旋转速度 18～20 r/min，慢速提升旋喷管至桩顶。为确保复合地基质量，需使用水泥浆复喷2～4次，另在桩顶1.0 m位置须复喷1～2次。为保证高压旋喷质量，旋喷作业完成后须将不断冒出地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。桩顶浮浆及保护桩高度0.2～0.4 m。根据规范要求喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm(图4)。

图4 双管法旋喷注浆示意

4.5 平整场地

旋喷桩施工完成后，平整场地，进行表面处理(包括清理桩头等)，在表面铺设一层330 mm厚的级配良好的卵石并碾压密实，为达到碾压效果需要保证压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。

施工过程中应做好施工记录，施工记录应包含一些内容：桩位置、起止时间、转速速度、水泥浆压力、流量、气流压力、水流压力、提升速度、桩顶和桩底标高等。

4.6 旋喷桩施工关键点控制

(1)严格按照地勘报告和现场成孔情况，确保桩达到设计深度。

(2)严格控制喷射压力及旋喷管的提升速度，对桩底1.0 m深度范围内及处理层进行复喷。

(3)在喷浆作业中，要严格按照设计参数进行浆液配比设置，并做好各项数据的原始资料汇总，每天交接班后由资料员及时归档[4]。

5 预压检查

实验区地基处理完成后需进行堆载，堆载重量是上部支架及结构总载荷的1.2倍，满足沉降要求后再进行高大模板搭设(图5)。

图5 T2航站楼高架桥高大模板地基基础承载力实验

承载力加载方案及评判标准，需选择地基处理区域进行地基承载力实验，预压区域横向21.6 m，顺向6 m，载荷达到箱梁自重120%时总载荷为400 t，布置3～5个沉降监测点，检测基础承载值和不均匀沉降量。根据JGJ/T194-2009《钢管满堂支架预压技术规程》，在全部加载完成后的沉降监测过程中，当满足下列条件之一时，应判定支架预压合格：

(1)各监测点最初24 h的沉降量平均值小于1 mm。

(2)各监测点最初72 h的沉降量平均值小于5 mm。

6 结论

(1)针对复杂情况下航站楼站前高架桥高大支模架施工可能出现地基塌陷、基础不均匀沉降等问题，采用高压旋喷+铺设褥垫层的处理方式，具有施工流程简便，工艺成熟可靠的有点。既有效地解决了复杂软弱地层地基基础强度不够的问题，又使工程进度得到了有效的保障，减少了工程后期高架桥下部道路地基基础的处理费用。

(2)通过高压旋喷桩加固处理+褥垫层铺设技术，使地基基础承载力达到验算要求，消除了安全隐患，保障工期的同时消除后期对支架及上部结构的修理费用，有着良好的经济和社会价值。