杭州市石祥路立交橋基礎(chǔ)加固技術(shù)

摘　要　結(jié)合工程實(shí)例,介紹了在特殊情況下對(duì)鐵路鋼筋混凝土框架橋淤泥質(zhì)軟弱基礎(chǔ)采用打入鋼筋混凝土短樁+壓密注漿進(jìn)行加固的TRANBBS施工TRANBBS技術(shù),對(duì)今后解決類(lèi)似工程問(wèn)題有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞　地基　注漿　鋼筋砼小方樁　加固杭州市石祥路立交橋在宣杭線Ｋ4+193處下穿鐵路,與鐵路斜交,交角21.16°。立交橋主體結(jié)構(gòu)為6.5+8.5+8.5+6.5ｍ分離式鋼筋混凝土框架,框架基礎(chǔ)采用35 35ｃｍ鋼筋混凝土小方樁,樁長(zhǎng)10ｍ。TRANBBS設(shè)計(jì)為在不中斷宣杭鐵路行車(chē)條件下,采用Ｄ型鋼便梁架空線路,鋼筋混凝土框架采用先中孔后邊孔,邊頂進(jìn)邊壓樁的方法進(jìn)行施工。

1　地質(zhì)、水文情況

鐵四院杭州勘測(cè)設(shè)計(jì)處的勘測(cè)資料揭示,橋址處地質(zhì)情況自上而下為:①-1雜質(zhì)土層,厚度3.0ｍ,σ=70-80ｋＰａ;②-2粉質(zhì)粘土層,厚度約為2.0ｍ,軟塑-流塑,σ=100ｋＰａ;③淤泥質(zhì)粘土層,厚度約8.5ｍ,流塑-軟塑,σ=75ｋＰａ;④-3粉質(zhì)粘土層,厚度約為2.1ｍ,軟塑,σ=170ｋＰａ;⑥-1粘土層,厚度約為9.2ｍ,硬塑,σ=250～270ｋＰａ?？蚣軜蚧准捌溆绊懛秶翆訛槿跬杆酝翆?FONT face="Times New Roman">,地下水位距地表為0.5～2.1ｍ,屬孔隙潛水,主要由大氣降水補(bǔ)給。

2　問(wèn)題的產(chǎn)生

為滿足杭州市關(guān)于石祥路全線通車(chē)的工期要求,經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理同意,決定改頂入法施工為明挖現(xiàn)澆法施工。由此,產(chǎn)生以下兩個(gè)問(wèn)題:(1)受軌下凈高限制,無(wú)法使用打樁機(jī)將鋼筋混凝土小方樁打入持力層,同時(shí)也無(wú)法采用其他樁基礎(chǔ)形式;(2)由于鋼筋混凝土小方樁無(wú)法打至設(shè)計(jì)持力層,設(shè)計(jì)基底置于淤泥質(zhì)粘土層③,該土層壓縮性高,承載力低(σ=75ｋＰａ),無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí),該土層又厚達(dá)8.5ｍ,無(wú)法采用換填、挖砂井等常規(guī)基礎(chǔ)處理方法。

3　加固方案的選定

經(jīng)反復(fù)比較、分析、論證,在既不改變橋下凈高,又能滿足設(shè)計(jì)基底承載力要求的條件下,選定以下加固方案:(1)基坑開(kāi)挖后將原設(shè)計(jì)鋼筋砼小方樁第一節(jié)4.35ｍ,按設(shè)計(jì)樁位打入持力層;(2)在鋼筋混凝土框架兩端各打2排水泥攪拌樁進(jìn)行封閉,然后對(duì)封閉的持力層土體進(jìn)行注漿,以達(dá)到提高承載力的目的。

4　加固方案的實(shí)施

(1)小方樁:在預(yù)制場(chǎng)按設(shè)計(jì)圖紙預(yù)制好,達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),用汽車(chē)吊吊入簡(jiǎn)易導(dǎo)向架,用經(jīng)改裝的反鏟挖掘機(jī)將小方樁壓入土體并至規(guī)定的標(biāo)高。施工時(shí),要保持樁位準(zhǔn)確,并使導(dǎo)向架垂直度誤差小于1%。

(2)框架兩端封閉樁:框架兩端封閉樁采用水泥攪拌樁,主要起封閉、約束框架基底持力層土體,防止注漿液滲出框架范圍以外的土體,達(dá)到擠密持力層和提高土體承載力的目的。施工前破除既有道路路面,用挖掘機(jī)挖除路面墊層和基層,場(chǎng)地平整后,框架兩端各采用一臺(tái)ＪＰＥＺ-ＩＩ型攪拌機(jī)按孔距、排距均為40ｃｍ的間距逐排、逐孔施打。成樁工藝采用兩次攪拌兩次噴漿的施工工藝,做到攪拌均勻,確保成樁質(zhì)量。水泥攪拌樁樁徑不小于50ｃｍ,相鄰樁的搭接為10ｃｍ,相鄰樁的施工間隔不超過(guò)12ｈ。水泥采用32.5號(hào)普通硅酸鹽水泥,用量為70ｋｇ·ｍ-1,水灰比1:0.5,攪拌樁施打深度為:慢車(chē)道框架下12ｍ,快車(chē)道框架下11ｍ,深入粘土層分別為2.28ｍ和2.48ｍ。

(3)壓密注漿:總體施工順序?yàn)橄戎锌卓燔?chē)道框架,后邊孔慢車(chē)道框架;每個(gè)框架施工順序?yàn)橄人闹芎笾醒?FONT face="Times New Roman">,先下層后上層,最后全面補(bǔ)漿。注漿孔布設(shè)是根據(jù)漿液有效范圍,重疊,使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體的原則確定的。通過(guò)試驗(yàn),據(jù)公式ｒ=(3Ｋｈ1ｒ0ｔ/βｎ)1/3計(jì)算,漿液擴(kuò)散半徑ｒ=70ｃｍ,注漿孔間距ｄｍａｘ=100ｃｍ。設(shè)計(jì)地質(zhì)勘測(cè)資料表明,承載力σ=250～270ｋＰａ的粘土層頂面標(biāo)高為-9.5ｍ,為充分保證注漿加固深度達(dá)到承載力較高的下臥層(粘土層),從而確?；壮至拥某休d力滿足設(shè)計(jì)要求,注漿孔深度為慢車(chē)道框架底以下10ｍ,絕對(duì)標(biāo)高-9.78ｍ,穿入粘土層0.22ｍ(圖1)。

(4)注漿:注漿前連接好注漿管路,先注入清水檢查設(shè)備及管路連接是否完好和牢固;注漿設(shè)備檢查完好后即可進(jìn)行注漿,注漿過(guò)程中按施工規(guī)范要求詳細(xì)記錄注漿時(shí)間、注漿壓力和注漿量;當(dāng)注漿壓力和注漿量都達(dá)設(shè)計(jì)終值要求或發(fā)生竄漿、冒漿時(shí),即可結(jié)束該孔的注漿;注漿全部結(jié)束后,應(yīng)用清水將注漿管、注漿設(shè)備沖洗干凈,以防漿液在注漿管及壓漿泵中凝固堵塞。

(5)注漿機(jī)具設(shè)備:本工程所用注漿機(jī)具設(shè)備主要有:注漿泵(往復(fù)式ＹＳＢ-250/120型),注漿管路、流量計(jì)、壓力表、注漿管。注漿管采用自制花管,用Φ40ｍｍ鍍鋅鋼管加工而成,端部打尖封閉,距端部20ｃｍ處開(kāi)眼,開(kāi)眼長(zhǎng)度100ｃｍ,眼孔直徑4～6ｍｍ。

(6)安設(shè)注漿管:將加工好的注漿管插入鋼筋砼框架底板預(yù)埋的套管,由小型振動(dòng)壓管機(jī)將注漿管壓入規(guī)定的深度,并用麻絲嵌塞注漿管與套管之間的間隙。

(7)漿液制備:本工程采用雙漿液。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),采用水灰比為0.72的水泥漿和40°Ｂｅ’的水玻璃做配漿原料,雙液漿體積配合比為:水泥漿∶水玻璃=1∶0.35,為改變漿液和凝膠時(shí)間,配漿時(shí)摻入0.2%的緩凝劑。水泥漿采用立式攪拌機(jī)拌制。漿液攪拌要均勻,隨拌隨用,間斷注漿時(shí),要對(duì)漿液不停地?cái)嚢?FONT face="Times New Roman">,防止?jié){液沉淀和離析影響吸漿管的暢通,并在送入注漿泵前要進(jìn)行過(guò)濾,以免堵塞漿孔。

(8)注漿:由于注漿深度較大,現(xiàn)場(chǎng)采用分層注漿的方法,由深至淺逐層注漿,分層厚度80～100ｃｍ,盡量使注漿加壓范圍成為統(tǒng)一的整體。注漿壓力:最底層初始?jí)毫?FONT face="Times New Roman">0.45～0.45ＭＰａ,終壓為0.55～0.85ＭＰａ,每提高一層按20ｋＰａ遞減。單孔注漿量根據(jù)下式計(jì)算:Ｑ=λπｒ2ｈβ;式中:Ｑ—單孔注漿量(ｍ3);λ—漿液利用系數(shù);ｒ—漿液擴(kuò)散半徑(ｍ);ｈ—注漿段長(zhǎng)度(ｍ);β—土體孔隙率。

(9)注漿施工注意事項(xiàng):要確保注漿設(shè)備狀態(tài)的良好,特別是壓力表、注漿流量表。因?yàn)橥ㄟ^(guò)壓力表可以了解土層中漿液的壓力變化;通過(guò)流量表可調(diào)整和控制兩種漿液之間的比例和注漿量。因此,應(yīng)根據(jù)施工的實(shí)際需要選用相應(yīng)性能的壓力表和流量表。在注漿過(guò)程中,特別是首孔注漿,應(yīng)認(rèn)真做好注漿記錄,包括:注漿孔位置、孔深、注漿壓力、時(shí)間、注漿量等,以便分析,總結(jié)并改進(jìn)注漿參數(shù)和方法。為防止注漿管不易拔出的現(xiàn)象發(fā)生,在注漿過(guò)程中,每隔一定時(shí)間,人工晃動(dòng)或錘擊一下注漿管。

5　效果檢驗(yàn)

注漿28ｄ后,按注漿孔2%的比例,采用動(dòng)力觸探測(cè)試加固的持力層土體的力學(xué)指標(biāo),檢驗(yàn)點(diǎn)的合格率100%,平均值超過(guò)設(shè)計(jì)要求;快車(chē)道通車(chē)后通過(guò)對(duì)鋼筋砼框架長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的沉降觀測(cè),當(dāng)平均沉降值達(dá)2.8ｃｍ后即趨于穩(wěn)定。說(shuō)明用鋼筋砼短樁+壓密注漿的方法對(duì)框架基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理,達(dá)到了預(yù)期目的,很好地解決了工期與質(zhì)量的矛盾問(wèn)題。

6　結(jié)束語(yǔ)

在特殊條件下,采用鋼筋砼短樁+壓密注漿的措施,達(dá)到了對(duì)軟弱地基加固的目的,在本工程中取得了成功,與其他加固方法相比,具有使用設(shè)備簡(jiǎn)單、工序簡(jiǎn)化,作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低、降低工程造價(jià)幅度大的優(yōu)點(diǎn),但注漿施工是一項(xiàng)隱蔽性工程,注漿效果的好壞與加固土體的物理力學(xué)性能以及注漿參數(shù)的選擇有關(guān),需要在今后的工程實(shí)踐中不斷總結(jié)、改進(jìn)與完善。