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1、紅水河雙線特大橋樁基底部巖溶整治施 工 方 案1.工程概況 湘桂鐵路柳州至南寧段擴能改造工程，柳南標紅水河雙線特大橋，位來賓市南東向紅水河邊，近原湘桂鐵路東側20400m，里程表為DIK603+435.558DIK605+686.286，長2250.728m。從北岸到南岸橋型布置為2932m(預制后張法預應力砼結構簡支整孔箱梁)+80+144m+80（預應力砼變截面懸澆連續梁）+3032m（預制后張法預應力砼結構簡支整孔箱梁）。紅水河共設64個橋墩臺，高出地面635.5m。其橋墩下采用鉆孔樁基，唯獨30#墩采用擴大性基礎，鉆孔樁徑有1.25m、1.50m、2.20m三種類型，要求樁端嵌入新鮮基2、巖弱風化層不小于1.5m，樁端下持力層下需完整基巖8m。目前北岸已建好26個墩臺、南岸27個墩臺，唯2#、5#、8#、9#、10#、51#墩，因墩下樁基基巖內溶洞發育，需進行專門處理。具體處理要求如下：對于2#、5#、9#、10#墩處理要求：樁底以下8m范圍內空溶洞、有填充溶洞及強風化層地層進行壓漿處理。對于8#橋墩處理要求：基樁樁身穿過的所有溶洞及樁底8m范圍內的空溶洞、有填充溶洞及強風化層地層進行壓漿處理。對于51#橋墩處理要求：樁底以下8m范圍內空溶洞、有填充溶洞及強風化層地層進行壓漿處理，另5號樁穿過強風化層層44.8241.12m標高段進行壓漿處理。其中強風化層地層進行壓漿處理后要抽3、芯檢查，處理后的地層檢測承載力不得小于600kpa。上述需處理墩柱樁基，有關參數如下表1： 表1墩號中心里程樁號承臺面積（m2）設計樁基數（根）樁徑（m）單樁承載力（KN）原勘探孔數（個）2#D1K603+507.2038.3m12.50m111.25467275#D1K603+605.4538.3m12.50m111.25515698#D1K603+703.7038.9m12.10m121.504699159#D1K603+736.4535.5m10.40m81.254883710#D1K603+769.2036.3m10.70m81.2554181451#D1K605+319.0919.14、m11.30m91.254977142.工程地質條件及分析 紅水河雙線特大橋施工場地位屬桂中覆蓋型波狀巖溶平原，附近地面高程8295m。紅水河在附近為侵蝕堆積基座階地，斯灣河谷為 形，基巖漫灘發育，然后又形成侵蝕深槽。反映了紅水河是以地殼抬升和河水急速侵蝕下切綜合作用下形成。 地質構造。附近位來賓（城廂）南北走向向斜西側和來賓桂林大斷裂面。其中來賓桂林大斷裂，長350km，傾向N40E，斷距千余米，該斷層影響地層從Kf（白堊系至寒武系），活動期為喜山燕山期。紅水河進入桂中后，橫穿切一系列南北向斜（合山向斜、來賓向斜、石龍向斜），形成沿北東及北西兩組“X”狀斷裂發育。反映了新構造運動在桂中的地應5、力特征。（附圖1） 附近的地層主要由第四系次生紅粘土和下伏二疊系下統棲霞階。 第四系次生紅粘土，上為褐紅色，下為網紋狀（斑狀）粘土，含風化碎屑、礫石（尤其近紅水河邊），呈硬塑至可塑，基巖面附近因飽水常為軟塑，厚度不等，多為1025m間。此類土在廣西巖溶平原區分布較普遍，多屬紅搬運堆積而成，尤其近河邊。其時代為更新統。 棲霞階（P1q）：在桂中其頂部為淺色硅質灰巖，厚120多米；上部為灰黑色硅質灰巖、硅質巖層二層，及灰色硅質灰巖，厚260多米；下為灰色厚層灰巖厚230多米。場地揭露出的巖性相當于該階的上部。 巖溶發育情況。經紅水河北岸施工場地鐵路工程地質勘察的資料反映，施工場地內的巖溶是比較發育6、的。 第一，橋墩基礎下遇洞率較高，如北岸施工場地內29個橋墩下，只有4個橋墩下未揭露出溶洞，占整個橋墩數的14%，而86%的橋墩下發育有大小不一、埋深不一、充填率不一的溶洞。 第二，施工場地內巖溶發育程度不同。形成了越遠離紅水河越發育的趨勢。如近紅水河邊的21#28#墩下，鉆孔揭露深度達45m內，只在頂部硅質層與灰巖接觸處發育有一層13m，多為1.0m充填溶洞；往北在11#16#墩下，溶洞多集中發育在埋深25m內，洞高多小于3m，有二層，多充填；再往北從0#8#墩下，是整個場地內巖溶最發育地段。一者最深溶洞埋深達70多米，另外穿過硅質層進入灰巖中即有溶洞，在70m深度內形成串珠狀發育趨勢，平面7、上發育寬度達262m。 第三，空洞出現深度不一。在灰巖中發育的溶洞，集中發育在埋深2060m間，并形成空洞與充填洞交互出現。2#墩下空洞集中在埋深2030m和埋深6065m二段；5#墩下空洞集中在埋深25.50m間；8#墩下空洞集中在埋深3040m間。其它深度內的溶洞多為軟塑粘土充填，而8#墩下的溶洞內同時出現了流塑與硬塑充填的溶洞。 第四，巖溶率最高的點在2#墩下，各個墩下選擇發育最多溶洞的鉆孔對比，2#墩下巖溶率達60%，5#墩下為37%，8#墩下為38%。總之，如此高的巖溶發育率確很少見。 區域性巖溶發育情況反映來賓鳳凰片，埋深2060m的溶洞，占整個淺層發育巖溶的61%，與本場地情況基8、本相符。 經上述對比分析，我們認為紅水河雙線特大橋施工場地內巖溶發育規律是：一、仍屬淺層巖溶，是地表水與地下水綜合作用形成充填溶洞為主；二、多沿巖層層面發育形成具成層特征；三、上述溶洞水力基本互相連通，空洞是目前地下水活動逕流帶。3.處理方案選擇確定3.1處理方案選擇原則 通過處理使樁下基巖內的溶洞充填物給予置換，并使置換體的強度能達到600KPa以上，而且置換體能充滿洞體內；同時將強風化基巖體給予固結以提高其承載力。3.2方案介紹及確定 要達到上述加固目的，即既能充填固結大的洞穴體，同時又固結碎裂巖體，目前施工處理方法中，常用高壓旋噴水泥注漿、靜壓注漿及回填注漿、純化學注漿等技術方法。結合紅9、水雙線特大橋施工場地巖溶發育特征，我們確定不同施工階段采用不同的施工技術方法。同時，在認真研究及總結第一次注漿經驗上，確定以靜壓注漿加化學注漿為主的施工方案。（為什么不采用高壓旋噴注漿加化注漿組合方案主要考慮到清孔時出現：根本清洗不掉淤泥，也不返至地表。清洗走一部份淤泥，又因反壓作用而返涌入了其它地方的淤泥回洞內，甚至引起一定范圍內的地面塌陷。高壓旋噴樁一般強度在0.36Mpa,如采用旋噴注漿強度一但達不到0.6Mpa漿無法再次進行清孔注漿處理。）4.施工程序 為了明確施工方案的全過程，將施工程序簡化為： 布置和造注漿孔清洗洞內充填物靜壓注漿壓水試驗注純化學漿注漿墩下注漿孔質量抽檢。5施工技術10、方法5.1布孔及造孔 用全站儀器將需處理橋墩的平面位置，測放在場地，同時將每根樁基平面位置圈定出來，在此基礎上再布置注漿孔。然后再正式移鉆造孔。注漿孔應布在樁圈內側，三個孔成等邊三角形分布，樁基徑為1.50 m孔距1.20m，樁基徑為1.25 m孔距1.00m。鉆孔深度確定，遵照樁底下8m厚完整基巖深度，再根據實際確定孔深。2#墩下眾多孔揭露出樁下8m深正處于懸空，故孔深需加深至高程25.89m處；5#墩最長樁底基巖高程40.926m，設計要求處理高程為31.09m；8#墩最長樁底基巖高程49.769m，設計要求處理高程34.53m；9#墩最長樁底基巖高程58.384m，設計要求處理高程48.11、91m；10#墩最長樁底基巖高程47.499m，設計要求處理高程36.64m；51#墩最長樁底基巖高程39.339m，設計要求處理高程30.73m。開口孔徑150mm，穿過覆蓋層后改換130mm，鉆穿硅質層，再用110mm鉆至底，基巖內皆用金剛石鉆進，要求鉆孔垂直。對取出的巖土芯要及時編錄，并拍照。5.2清洗洞內充填物由于未采取全封閉后再洗孔，因而沖洗洞內充填物成了整個影響施工質量成敗的關鍵。我們預測在清洗淤泥中會出現以下幾種情況：一是能理想地將洞內充填物清洗干凈，返出地表；二是清洗不干凈，留有部分淤泥；三是根本清洗不掉，也不返至地表。清洗走一部份淤泥，又因反壓作用而返涌入了其它地方的淤泥回洞12、內，甚至引起一定范圍內的地面塌陷。為此，我們采取利用高壓旋噴25MPa水壓力沖洗，沖洗從溶洞底部開始，直至沖洗至溶洞頂部，提升速度2530cm/min，空洞段重復切割2次以上，使之能將硬塑粘土從洞中切割下來，切割段為洞頂上延0.5米，洞底下延0.5米。必要時用定噴形成帷幕墻將溶洞外淤泥圍隔起來，而后再在洞內清洗或先將淤泥稍固化再高壓沖洗。 清洗時采用一個孔施工，另二個孔觀測和備用，然后再輪換洗孔作業或三個孔同時先定噴后再輪換清洗。 清洗溶洞淤泥時，一定要注意觀察周邊地面環境的變化。理想情況下，能返出清水或鉆具上不沾淤泥，則可視為清洗成功。5.3靜壓注漿 或采用油閥管反復注漿法 漿材主要由42.13、5#普硅水泥組成。水灰比為1:1或0.8:1（質量比）。輸漿壓力可由小至大，即從0.61.0MPa。 采用雙液注漿法 即由水泥漿液加一定量的速凝劑，采用雙液管孔底會合的技術方法，輸漿外管制作成花管，花管長包含整個需處理的溶洞段長。其漿材配比：水泥:水為1:1或1:0.8；水泥漿：速凝劑（水玻璃）為1:0.15（體積比）。輸漿壓力一般為0.61.0MPa，個別地段為1.0MPa，在基巖風化帶可用1.02.0MPa。水玻璃模數為2.83.2，Be=3045。 無論用何種方法，總的要求是注滿溶洞，其漿液從觀測孔中返出為止，為了達到這個目的，要求反復自上而下或自下而上多次灌注。樁上三個注漿孔輪換注漿及14、觀察。 注漿孔切需按規定要求做好記錄。5.4注壓水試驗 每個樁上三個注漿孔注完漿后二天，即可做初次注壓水試驗，目的是檢驗所注漿填存情況，而后再決定需否補灌。5.5高分子純化學漿注漿 考慮到水泥固結體本身的收縮性，為加大水泥固結體與洞體基巖間的粘結力，進一步對水泥固結增大強度，同時對基巖中更微細的裂隙（0.2mm0.1mm）進行固結。 根據化學漿材的可灌性、穩定性、安全性、價格等方面的因素，我們選擇改性環氧樹脂漿材。這種漿材最終粘度79.5169MPa，固化抗壓強度8590MPa，與基巖粘結抗拉強度（濕）5.35MPa。做到耐水、耐酸、耐堿、耐鹽漬化、耐老化程度，正適合于橋墩樁基下水中應用。目前15、，長江三峽大壩下防滲灌漿就用此漿材。 純化學注漿采用HGB-1（2）型化灌泵，工作壓力024MPa，流量011.40/min，電動功率04KW。 施工工序：在原鉆好的孔內，下入專用管材，進行管內外阻塞，先壓水和管內趕水，開始注化學漿，閉漿后清洗管路。 純化學漿重點固結地段是洞壁，洞頂與水泥固結間的縫隙，或水泥固化體本身不連續、不完整段及基巖破碎體段。具體要求詳見化灌法中國水利水電出版社2006年1月出版。5.6施工注意事項注漿過程中出現下列情況之一，應采用間歇反復注漿：注漿孔揭露較大的空溶洞，自流注漿2m3后，孔底沒有明顯抬升。漿液漏失嚴重，一次性連續注漿2m3后，注漿速率求減或壓力不升高。注16、漿壓力突然降低（含突然為零）或速率突然升高。當流量較大時，液面可以上升至孔口，但停止注漿液面又迅速下降且下降速率較大，反復注漿幾次漿面沒有抬升。注漿環境發現異常情況。采用間歇循環注漿方式時注漿材料宜采用水玻璃-水泥雙漿液（水玻璃摻入量宜為水泥漿質量的8%10%），間歇循環注漿時間應不小于6h，使先注入的漿液初步達到膠結后再注漿。多層溶洞應從下層向上層進行注漿，注漿壓力宜較注漿孔底水壓大0.10.2MPa，在注漿過程中可根據具體情況適當調整。注漿速度宜為810L/min，滲透最小半徑應大于樁半徑1m。注漿速度和結束時間可通過注漿泵上的PQ儀分析確定，壓入量Q應根據滲透半徑、固結體積來計算。注漿施17、工應按注漿量和注漿壓力進行雙控。注漿完成后應在加固范圍外布置一定的鉆孔進行漿液擴散情況跨孔CT測試。注漿完成后，應待注漿體達到設計強度的80%后方可進行鉆孔。6墩下注漿孔質量檢查 為確保施工質量，在施工中需采取一定的技術措施。首先要抓住施工過程中的關鍵部位即沖洗溶洞中的充填物，只有清洗掉這些泥土，才能使水泥固結體強度提高和得到保證。對這方面我們做了幾種預料的針對措施，并用高分子純化學彌補以上注漿工藝中的不足。 對所有工藝完成后，按施工注漿孔數的2%進行抽檢，抽檢內容有取芯做力學強度試驗，現場做聲波測試等。 施工中應對每一工序都要及時檢查有關技術參數、漿材的質量、數量等，做到施工中施工后都需有質量把關。7.施工時間 每個橋墩需20天。2010年11月25日起至2011年1月25結束，歷時62天。目 錄1.工程概況12.工程地質條件及分析23.處理方案選擇確定43.1處理方案選擇原則43.2方案介紹及確定44.施工程序55施工技術方法55.1布孔及造孔55.2清洗洞內充填物55.3靜壓注漿65.4注壓水試驗75.5高分子純化學漿注漿75.6施工注意事項86墩下注漿孔質量檢查87.施工時間9