劉衛(wèi)華
(江西昌泰高速公路有限責任公司養(yǎng)護中心,江西 吉安 343000)
九江長江公路大橋為主跨818 m的雙塔混合梁斜拉橋,是2004年7月國家發(fā)改委初步規(guī)劃確定的70座跨長江公路通道之一,為“7918”國家高速公路網規(guī)劃中福州—銀川主線的重要組成部分,也是江西省籌資建設的第一座具有世界領先水平的跨長江高速公路橋梁。其南主塔位于九江市長江永安堤堤防樁號30+800外2級灘地上,南主塔墩承臺系兩個平面尺寸為22.5m×22.5 m的分離式承臺,承臺厚8 m。每個承臺設14根直徑2.8 m、樁長86 m的鉆孔灌注樁。九江長江永安堤是經水利部審定的2級堤防,為減小九江長江公路大橋南主塔的建設對永安堤的防洪影響,確保永安堤的安全,九江長江公路大橋項目建設部門對永安堤進行了專門的岸坡加固處理和堤基防滲處理?,F就其中作用于堤基防滲功能的雙管高噴法防滲墻施工質量控制的經驗總結贅述如下。
九江長江公路大橋樁體及南主塔承臺施工時可能引起的深層粉砂等土層坍塌,從而波及永安堤內防滲體穩(wěn)定,以及在運行期,樁周體裂縫貫穿粉砂等土層后引起的堤基滲透;在大橋南主塔承臺與長江永安堤間布置一道防滲墻,防滲墻平面總體與大堤平行,深度穿過細砂層嵌入黏土內,且防滲墻兩端與永安堤間采用有效防滲措施進行封閉;其作用主要是將堤基透水砂層隔開,讓汛期洪水從南主塔承臺樁壁下滲后,不能直接通過砂層滲透到堤內,而通過防滲墻以外滲透,以延長滲徑,防止洪水期堤基出現管涌等影響大堤安全的滲透穩(wěn)定問題,由此可見防滲墻工作在這里的重要性。防滲墻應在主塔承臺基坑開挖前完成,以免主塔施工影響永安堤堤基防滲。防滲墻設計要求:1、孔徑13 cm,孔深32 m,孔距150 cm,墻厚25 cm,防滲軸線長度165 m,鉆孔數110口,高噴進尺3520 m,高噴面積5280 m2,深入粉質黏土層抗壓強度1.5 MPa,砂土層3.0 MPa,抗?jié)B透系數為1×10-6cm/s。
平整場地-挖排泥溝-放線定位-鉆機就位-鉆孔-鉆機推出-高噴臺車就位下噴管-噴射灌漿及提升-沖洗管路-高噴臺車推出-注漿回灌。
(1)材料、設備和儀器的選用與控制:①高噴防滲墻原材料:水泥、水等按規(guī)定對其進行現場取樣、送檢復試、配合比試驗、PH值檢測等相關項目合格后方可使用;②設備和儀器:本工程中所用施工機具包括:高噴臺車(CYP-50)、鉆機(XY-2)、泥漿泵(BW-150)、泥送漿機(HB-8010)、高壓泵(XPB-90)、空壓機(VF-67-A)、汽車吊、SJC型漿量監(jiān)測記錄儀、測斜儀、對講機、備用電源(保證連續(xù)運行不停電)、計量器具、電氣控制柜等。
(2)人員的技術與安全交底及工作時間的合理安排,保證施工工藝技術指標的貫徹及施工連續(xù)不間斷及相鄰樁位間的位置與垂直度的控制,確保樁體形成板墻的完整性。
(3)前期準備工作,通過試樁,熟悉施工區(qū)的土質情況,尋求最佳的相關工藝參數,為高噴防滲墻正常施工創(chuàng)造基礎條件。①試驗高噴孔布置在壩堤具有代表性的位置處;②試驗孔選擇3個,設計孔深3 m,并對巖芯進行鑒定;③高壓噴射灌漿施工參數的確定是防滲墻成墻質量的重要環(huán)節(jié),嚴格按照規(guī)范操作和高噴灌漿施工技術參數進行施工,是確保施工的關鍵,施工主要技術參數由室內配方和現場試驗決定,本工程施工主要技術參數如下:
①孔距為1.5 m,高噴灌漿的成墻厚度為25 cm;②防滲墻鉆孔為垂直孔,其偏斜應小于0.3%;③高噴灌漿孔位與設計孔位偏差應小于5 cm;④高噴灌漿的形式為擺噴,擺角15°;⑤提升速度:提升速度的快慢直接影響漿液用量,提升速度過快,則墻后不穩(wěn)定、易產生空洞,且切割半徑不符合要求,會造成防滲墻搭接處產生薄弱環(huán)節(jié);提升速度太慢,則冒漿量過大,造成水泥浪費,因此需根據灌漿試驗確定不同土層的提升速度。本工程粉質黏土層的提升速度為10~20cm/min,砂土層的提升速度為10~25 cm/min;⑥高噴灌漿的壓力為25~40 MPa,流量為70~100 L/min;空氣壓力為 0.6~0.8 MPa,流量為 0.8~1.2 m3/min;⑦水泥漿比重控制在1.4~1.5 g/cm3,回漿比重大于1.3 g/cm3。
(4)施工控制:①放線定位:測量放線,定出孔位線和中心線,用小木樁做好標記。②采用地質鉆機進行鉆孔,鉆進中采用泥漿護壁,鉆進到設計高程下0.5 m。選取部分高噴孔作為先導孔,采用芯樣,核對地層,需要時可作動力觸探試驗。先導孔的深度也為從頂部至設計高程下0.5 m,間距30 m。鉆孔孔位與設計孔位偏差不得大于50 mm,鉆孔孔徑大于噴射管外徑20 mm以上。鉆孔施工時采取預防斜孔的措施,鉆機安放要平穩(wěn)牢固,加長粗徑鉆具。鉆桿和粗徑鉆具的垂直度偏差不應超過5‰,應進行孔斜測量,鉆孔偏斜率不應超過1%。③下管噴射:高噴臺車就位,在地面上試驗噴射方向,調整噴射的氣壓,下入噴射管至設計深度。高噴灌漿應在鉆孔施工完成,并檢驗合格后進行。當地層中水流速度過大時,應先進行堵水處理,而后再進行高噴灌漿。下噴射管前,先進行地面試噴,檢查機械及管路運行情況,并調準噴射方向和擺動角度。下入或拆卸噴射管時,應采取措施防止噴嘴堵塞。④噴射作業(yè):當噴射管下到設計高程后,由下至上進行高壓噴射作業(yè)。(施工前應進行現場試驗,以確定有效孔徑、施工參數、灌漿性能要求、孔距、墻體防滲性能等。)高噴灌注分序進行,一序施工與二序施工的間隔時間不小于48 h,灌漿應全孔連續(xù)作業(yè),每次拆卸噴管后,應進行復噴,其長度不小于0.2 m。⑤回灌:注漿完成后,由于漿液的析水作用,一般固結體均有不同程度的收縮,使固結體頂部出現下沉現象,故應在完成定噴后,停滯一定的時間,根據漿液回落情況,利用孔口回漿或混合漿液及時回灌,直至不下沉為止。
(5)施工中注意控制事項:①鉆機要按設計孔位準確定位,保證孔位偏差≤1 cm,鉆機安裝須作水平校正和垂直校正,保證“三點一線”,即提升中心、立軸中心和孔口中心處于同一垂直線上,保證偏斜度≤1%。②高噴前先要把鉆具下放到設計深度,開高壓泵用清水試壓。試壓正常后,攪拌水泥漿,開始正式旋噴,待孔口返漿后開始提升,提升速度要符合設計要求。卸換鉆桿時,復噴搭接長度≥100 mm,至設計樁頂位置后,停止噴射,提出鉆具,清洗鉆具管路,鉆機移至下一孔位。③高噴墻體在凝固過程中如出現析水現象,造成樁頂回落,達不到設計高度,故在每個孔施工完24 h后必須用返漿水泥漿對其進行回灌,保證墻體質量和高度。④高噴時要時刻觀察高壓泵的壓力,發(fā)生異常變化時要及時檢查并通知高噴機停止高噴,故障排除后可繼續(xù)高噴。⑤高噴地層出現異常(如有空洞、跑漿、塌陷)時,應馬上采取相應措施進行處理,必要時在高壓水泥漿中添加0.5%的食鹽或0.5‰三乙醇胺等速凝材料后回灌。
高噴樁在成樁7 d后,淺部開挖樁頭,樁體均勻;抽檢占總數量5%的樁測直徑、垂直度均符合要求。驗收前檢驗所有樁位、樁數與樁頂質量,并進行小應變檢測均合格;抽查鉆芯取樣送檢測單位進行強度試驗檢測和滲透試驗,同時采用試樁時的閉水試驗方法抽檢滲透情況,根據SL352-2006規(guī)程檢測結果均符合設計要求。
堤防是擋水結構體,其安全運行的關鍵是在各種運行工況下,結構體自身穩(wěn)定。要想九江長江公路大橋南塔施工期及運行期對長江堤防安全的影響控制為最小,在施工過程中必須認真做好大堤的防護加固,將高噴防滲墻施工作為所有分部項工程的重點內容進行控制和管理,就筆者在該工程實踐情況成果較為理想,故與感獲隨筆。