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摘要：本文就紫阳港汉江大桥在主墩深水桩基础施工时，通过采用注浆加固技术对主墩桩基础处的松散砂层和卵石层进行注浆加固，有效解决了主墩深水群桩基础在钻孔过程中极易发生流沙、塌孔、漏浆、缩孔导致桩基无法顺利成孔的技术难题。
关键词：深水群桩基础；注浆加固；施工技术
Abstract: This paper is Ziyang Hanjiang River Bridge in the construction of pile foundation of deepwater pier, reinforcement technology for main pier pile foundation at the loose sand and pebble layer through the use of grouting reinforcement, effectively solves the main pier pile foundation is very easy in the process of drilling, hole collapse occurred in quicksand, leakage, shrinkage hole pile can not be successfully lead technical problems hole.
Key words: deepwater group pile foundation; grouting; construction technology
中圖分类号：U445
1、工程概况
1.1工程项目特征
陕西省紫阳港汉江大桥位于紫阳县城南侧，大桥横跨汉江，将南岸规划新区与北岸主城区连接而建设，起讫桩号为K0+000.00～K0+353.00，公路Ⅱ级双车道，桥面宽度：0.5米（防撞护栏）+12米（行车道）+0.5米（防撞护栏）=13米，设计时速40Km/h。桥梁结构型式为：2×20（预制箱梁）+66+120+66（C50悬浇刚构箱梁）+2×20m（预制箱梁），空心薄壁高墩、深水基础连续刚构桥。桥梁全长335m。
水中基础为整体式群桩深水基础。承台为整体式7.5m宽×11.5m长×3.5m高；基础为嵌岩桩，设计桩长40m，桩径φ2.0m，每个墩台6根。
根据各墩位处水文地质条件，3#、4#采用“水中钻孔平台法”进行桩基施工，设计桩长40米，钻孔平台顶标高334.00，施工水位328.5米，桩顶标高：312.284，河床标高：300.90，桩底标高：272.284。
1.2 工程地质
主墩处地质情况自河床向下一次为：
①淤泥：灰黑色，泥质纯，松散状，有臭味，偶见白色小壳体，饱和，流塑。厚度2.7-13.5米。
②粉砂：灰黑色，砂质不均匀，39-40米夹大量植物木屑、根系，饱和。厚度1.9米。
③卵石：色杂，卵石的母岩成分主要为板岩，少量的辉绿岩，卵石磨圆一般，粒径一般2-10cm，粘土、砂土填充，厚度2.1-6.4米
④ 强风化辉绿岩：灰色，辉绿结构，块状构造，岩石的矿物成分主要为辉石、长石、云母，岩芯呈碎块状，岩芯面可见石英细脉，岩质较硬。分布于ZK2、ZK3钻孔中，厚度0.7米。
⑤中风化辉绿岩：灰色，辉绿结构，块状构造，岩石的矿物成分主要为辉石、长石、云母，岩芯呈20-40cm的柱状，夹少量碎块状，岩体新鲜，岩质硬，锤击不易碎。
1.3 水文条件
路线所处区域属长江水系汉江流域，主桥桥跨越汉江，位于紫阳县城附近，水位受火石崖水库控制。主汛期（7月至9月）水位控制在最低水位313.37米～323.37米之间，蓄水期（11月～4月）水位控制在329.37米以下。
桥位处河面宽度约300米，施工水位在317-332之间，变化达15米之多，蓄水期流速约2米/秒，主汛期流速达5米/秒，.
2.深水桩基础注浆加固施工技术
2.1概述
根据地质资料和现场施工钻进情况，主墩基础处于松散沙层和卵石层，整体式群桩在钻进过程中极易发生流沙、坍塌，导致桩孔无法成孔，桩基无法施工。经研究，决定采取先对主墩群桩基础的沙层和卵石层等松散地层进行注浆加固，待松散层固结后，再进行主墩群桩施工。
2.2 注浆孔钻孔施工
2.2.1钻孔工艺流程
钻机定位，从钻孔施工平台下入Φ128套管到河床底固定。在套管内跟管钻进到淤泥层底并进入沙层0.5米，固定套管，开始注浆。待凝6小时，扫孔、钻进2米注浆，待凝、扫孔、钻进、注浆循环至卵石层底部，钻机搬往下一个孔位。
2.2.2钻孔技术要求
按照设计孔位，钻机定位后，测量钻机安装水平度，保证钻杆垂直钻机水平面。孔口位置偏差不超过5cm，孔底位置偏差不超过孔深的1%，并作好钻孔检查记录。钻机在平台上安装稳固，以减小钻杆的震动；开孔轻减压、慢速、大水量，以保证钻孔质量 ；换钻杆时经常检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等。
2.2.3终孔
终孔至强风化辉绿岩顶面下0.5米，具体深度根据钻孔芯样判断，结合地质报告，确定终孔。
2.2.4钻孔编号
每个钢护筒周围设置4个注浆孔，总计12*4=48个孔。根据群桩编号进行钻孔编号。第一、二个数字为群桩号，第三个数字为钻孔号。如第一个群桩的第二个钻孔为012，第十二个群桩的第四个钻孔号为124。
2.3 注浆施工
2.3.1注浆材料：525#普通硅酸盐水泥、40波美度水玻璃
2.3.2浆液配合比：水灰比=1：1～0.6：1
2.3.3注浆压力：注浆压力应通过注浆试验确定，一般计算公式为;
[Pe]=C(0.75T+Kλh)
式中;[Pe]——容许灌浆压力，105Pa；
C——与注浆次序有关的系数，这里取1；
T——地层覆盖厚度，m；
K——系数，自上而下取0.6；
λ——与地层性质有关的系数，可在0.5～1.5之间选择，结构松散，渗透性强的地层取低值，这里取1；
h——地面至注浆段深度（m）；
根据本工程实际及相关经验暂定注浆压力为1.95～2.85Mpa。
2.3.4注浆量标准
Q=Σ1000KNV
式中：Q——理论注浆量 （m3）
K——经验系数 取0.25
V——单孔注浆对象土的体积m3
卵石层取3.14×1.52×7.4＝52.28m³
砂层取3.14×1.52×2.9＝20.49m3
N——砂层的空隙率取0.15％，卵石取0.2％
代入上式
Q＝Σ（1000×0.25×20.49×0.1%）＋（1000×0.25×52.28×0.2％）＝Σ(5.1＋26.14)=31.24*48=1499.52m3
因实际地层中卵石透水性强、流动性大，夹杂大块卵砾石，其空隙率较高，最后实际施工中注浆量达到平均70m3/孔.
2.3.5终注标准
在设计注浆压力下，单孔注浆段单位吸浆量小于1～2L/min，浆液注入量已达计算值的80％以上，稳定延续15～30分钟即可终灌。
全段结束条件：所有注浆孔均已符合单孔终灌标准，无漏注现象。
2.3.6技术要求
注浆前在岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液充填率，注浆量、浆液配合完凝胶时间，浆液扩散半径，注浆终压等指标；一个孔段的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停電、停水、器材等问题造成的被迫中断，对于因间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复注。
2.3.7施工过程中注意事项
①钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再行钻进；
②注浆过程中，若压力突然升高应停止注浆，检查后，再行注浆；
③钻孔：钻孔位置要准确，钻机要尽量安装水平，以保证开孔质量；换钻杆时要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等；
④注浆时如窜浆或跑浆，采用双液浆注浆方式，控制浆液运动范围；
⑤注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量增大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平衡；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制。
⑥灌浆压力应迅速达到规定的极限压力，正常情况下，灌浆过程中不允许降压，保证在规定的恒定压力下连续灌浆。灌浆浆液应由稀到浓逐级变换，当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应加浓一级水灰比浆灌注；当注入率大于30L/min时，可越级变浓。在改变浆液浓度后，灌浆压力突然增加或注入率突然减少，应马上查找原因，将浆液浓度变回到以前的浓度继续灌注。当灌浆压力不变，注入率逐渐减少或注入率不变而灌浆压力逐渐增加时，不得改变浆液浓度。
2.3.8特殊情况处理
①钻进过程中如遇断层破碎带或软弱夹层等塌孔现象，造成钻进困难，宜采用灌浆处理后再行钻进。
②灌浆过程中发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
③灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则，应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。
④灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆，恢复灌浆时，应用开灌比级的水泥继续灌注，如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注，如注入率较中断前减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注，恢复灌浆后，如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。
⑤灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：
低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。
灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌浆，若效果不明显，延续30min，即可停止灌注。
2.3.9注浆工程质量检验
根据《岩土工程验收和质量评定标准》YB9010-98执行。
检查方法：加固体外形轮廓可采用钻探法检验；检查孔数量：不应少于注浆孔总数的2％；检验时间：注浆工程的质量检验在结束注浆4周后进行。
4、结束语
注浆加固的方法使水中施工平台得到了有效的加固，可以有效解决深水桩基础在钻孔施工过程中极易发生流沙、塌孔、漏浆、缩孔导致桩基无法顺利成孔这一技术难题，从而从时间、进度、安全各方面保证桩基施工顺利的进行，使我公司紫阳港汉江大桥的整体施工进度起到了极大的促进作用。
参考文献：
[1]DT/L5099-1999，《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》
[2]DL/T5148-2001，《水工建筑物水泥灌浆技术规范》
[3]YB9010-98，《岩土工程验收和质量评定标准
[4]《地质钻探操作规程》
[5]西安建材地质工程勘察院，紫阳港汉江大桥工程地质勘察报告2012年（1）
关键词：深水群桩基础；注浆加固；施工技术
Abstract: This paper is Ziyang Hanjiang River Bridge in the construction of pile foundation of deepwater pier, reinforcement technology for main pier pile foundation at the loose sand and pebble layer through the use of grouting reinforcement, effectively solves the main pier pile foundation is very easy in the process of drilling, hole collapse occurred in quicksand, leakage, shrinkage hole pile can not be successfully lead technical problems hole.
Key words: deepwater group pile foundation; grouting; construction technology
中圖分类号：U445
1、工程概况
1.1工程项目特征
陕西省紫阳港汉江大桥位于紫阳县城南侧，大桥横跨汉江，将南岸规划新区与北岸主城区连接而建设，起讫桩号为K0+000.00～K0+353.00，公路Ⅱ级双车道，桥面宽度：0.5米（防撞护栏）+12米（行车道）+0.5米（防撞护栏）=13米，设计时速40Km/h。桥梁结构型式为：2×20（预制箱梁）+66+120+66（C50悬浇刚构箱梁）+2×20m（预制箱梁），空心薄壁高墩、深水基础连续刚构桥。桥梁全长335m。
水中基础为整体式群桩深水基础。承台为整体式7.5m宽×11.5m长×3.5m高；基础为嵌岩桩，设计桩长40m，桩径φ2.0m，每个墩台6根。
根据各墩位处水文地质条件，3#、4#采用“水中钻孔平台法”进行桩基施工，设计桩长40米，钻孔平台顶标高334.00，施工水位328.5米，桩顶标高：312.284，河床标高：300.90，桩底标高：272.284。
1.2 工程地质
主墩处地质情况自河床向下一次为：
①淤泥：灰黑色，泥质纯，松散状，有臭味，偶见白色小壳体，饱和，流塑。厚度2.7-13.5米。
②粉砂：灰黑色，砂质不均匀，39-40米夹大量植物木屑、根系，饱和。厚度1.9米。
③卵石：色杂，卵石的母岩成分主要为板岩，少量的辉绿岩，卵石磨圆一般，粒径一般2-10cm，粘土、砂土填充，厚度2.1-6.4米
④ 强风化辉绿岩：灰色，辉绿结构，块状构造，岩石的矿物成分主要为辉石、长石、云母，岩芯呈碎块状，岩芯面可见石英细脉，岩质较硬。分布于ZK2、ZK3钻孔中，厚度0.7米。
⑤中风化辉绿岩：灰色，辉绿结构，块状构造，岩石的矿物成分主要为辉石、长石、云母，岩芯呈20-40cm的柱状，夹少量碎块状，岩体新鲜，岩质硬，锤击不易碎。
1.3 水文条件
路线所处区域属长江水系汉江流域，主桥桥跨越汉江，位于紫阳县城附近，水位受火石崖水库控制。主汛期（7月至9月）水位控制在最低水位313.37米～323.37米之间，蓄水期（11月～4月）水位控制在329.37米以下。
桥位处河面宽度约300米，施工水位在317-332之间，变化达15米之多，蓄水期流速约2米/秒，主汛期流速达5米/秒，.
2.深水桩基础注浆加固施工技术
2.1概述
根据地质资料和现场施工钻进情况，主墩基础处于松散沙层和卵石层，整体式群桩在钻进过程中极易发生流沙、坍塌，导致桩孔无法成孔，桩基无法施工。经研究，决定采取先对主墩群桩基础的沙层和卵石层等松散地层进行注浆加固，待松散层固结后，再进行主墩群桩施工。
2.2 注浆孔钻孔施工
2.2.1钻孔工艺流程
钻机定位，从钻孔施工平台下入Φ128套管到河床底固定。在套管内跟管钻进到淤泥层底并进入沙层0.5米，固定套管，开始注浆。待凝6小时，扫孔、钻进2米注浆，待凝、扫孔、钻进、注浆循环至卵石层底部，钻机搬往下一个孔位。
2.2.2钻孔技术要求
按照设计孔位，钻机定位后，测量钻机安装水平度，保证钻杆垂直钻机水平面。孔口位置偏差不超过5cm，孔底位置偏差不超过孔深的1%，并作好钻孔检查记录。钻机在平台上安装稳固，以减小钻杆的震动；开孔轻减压、慢速、大水量，以保证钻孔质量 ；换钻杆时经常检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等。
2.2.3终孔
终孔至强风化辉绿岩顶面下0.5米，具体深度根据钻孔芯样判断，结合地质报告，确定终孔。
2.2.4钻孔编号
每个钢护筒周围设置4个注浆孔，总计12*4=48个孔。根据群桩编号进行钻孔编号。第一、二个数字为群桩号，第三个数字为钻孔号。如第一个群桩的第二个钻孔为012，第十二个群桩的第四个钻孔号为124。
2.3 注浆施工
2.3.1注浆材料：525#普通硅酸盐水泥、40波美度水玻璃
2.3.2浆液配合比：水灰比=1：1～0.6：1
2.3.3注浆压力：注浆压力应通过注浆试验确定，一般计算公式为;
[Pe]=C(0.75T+Kλh)
式中;[Pe]——容许灌浆压力，105Pa；
C——与注浆次序有关的系数，这里取1；
T——地层覆盖厚度，m；
K——系数，自上而下取0.6；
λ——与地层性质有关的系数，可在0.5～1.5之间选择，结构松散，渗透性强的地层取低值，这里取1；
h——地面至注浆段深度（m）；
根据本工程实际及相关经验暂定注浆压力为1.95～2.85Mpa。
2.3.4注浆量标准
Q=Σ1000KNV
式中：Q——理论注浆量 （m3）
K——经验系数 取0.25
V——单孔注浆对象土的体积m3
卵石层取3.14×1.52×7.4＝52.28m³
砂层取3.14×1.52×2.9＝20.49m3
N——砂层的空隙率取0.15％，卵石取0.2％
代入上式
Q＝Σ（1000×0.25×20.49×0.1%）＋（1000×0.25×52.28×0.2％）＝Σ(5.1＋26.14)=31.24*48=1499.52m3
因实际地层中卵石透水性强、流动性大，夹杂大块卵砾石，其空隙率较高，最后实际施工中注浆量达到平均70m3/孔.
2.3.5终注标准
在设计注浆压力下，单孔注浆段单位吸浆量小于1～2L/min，浆液注入量已达计算值的80％以上，稳定延续15～30分钟即可终灌。
全段结束条件：所有注浆孔均已符合单孔终灌标准，无漏注现象。
2.3.6技术要求
注浆前在岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液充填率，注浆量、浆液配合完凝胶时间，浆液扩散半径，注浆终压等指标；一个孔段的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停電、停水、器材等问题造成的被迫中断，对于因间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复注。
2.3.7施工过程中注意事项
①钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再行钻进；
②注浆过程中，若压力突然升高应停止注浆，检查后，再行注浆；
③钻孔：钻孔位置要准确，钻机要尽量安装水平，以保证开孔质量；换钻杆时要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等；
④注浆时如窜浆或跑浆，采用双液浆注浆方式，控制浆液运动范围；
⑤注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量增大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平衡；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制。
⑥灌浆压力应迅速达到规定的极限压力，正常情况下，灌浆过程中不允许降压，保证在规定的恒定压力下连续灌浆。灌浆浆液应由稀到浓逐级变换，当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应加浓一级水灰比浆灌注；当注入率大于30L/min时，可越级变浓。在改变浆液浓度后，灌浆压力突然增加或注入率突然减少，应马上查找原因，将浆液浓度变回到以前的浓度继续灌注。当灌浆压力不变，注入率逐渐减少或注入率不变而灌浆压力逐渐增加时，不得改变浆液浓度。
2.3.8特殊情况处理
①钻进过程中如遇断层破碎带或软弱夹层等塌孔现象，造成钻进困难，宜采用灌浆处理后再行钻进。
②灌浆过程中发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
③灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则，应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。
④灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆，恢复灌浆时，应用开灌比级的水泥继续灌注，如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注，如注入率较中断前减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注，恢复灌浆后，如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。
⑤灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：
低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。
灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌浆，若效果不明显，延续30min，即可停止灌注。
2.3.9注浆工程质量检验
根据《岩土工程验收和质量评定标准》YB9010-98执行。
检查方法：加固体外形轮廓可采用钻探法检验；检查孔数量：不应少于注浆孔总数的2％；检验时间：注浆工程的质量检验在结束注浆4周后进行。
4、结束语
注浆加固的方法使水中施工平台得到了有效的加固，可以有效解决深水桩基础在钻孔施工过程中极易发生流沙、塌孔、漏浆、缩孔导致桩基无法顺利成孔这一技术难题，从而从时间、进度、安全各方面保证桩基施工顺利的进行，使我公司紫阳港汉江大桥的整体施工进度起到了极大的促进作用。
参考文献：
[1]DT/L5099-1999，《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》
[2]DL/T5148-2001，《水工建筑物水泥灌浆技术规范》
[3]YB9010-98，《岩土工程验收和质量评定标准
[4]《地质钻探操作规程》
[5]西安建材地质工程勘察院，紫阳港汉江大桥工程地质勘察报告2012年（1）