维普资讯 http://www.cqvip.com 第１６卷第２期 ２００７年６月 报（自然科学版） 、ｒｏＩ．１６ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２００７ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） 注浆帷幕防水围堰在桥梁承台深水基础施工中的应用 张家升，林宇 （中铁大桥局集团第二有限公司，南京２１００１５） 摘要：河口黄河特大桥１３ 墩位于主河道高水位处，基础承台在卵石及泥岩地质处，上面是人工填土石 湖ｍ 筑岛．施工时在承台周围采用３排（或双排）孔注浆，形成防水帷幕；且基坑每开挖１．０ ｍ，浇注１层圆形钢筋混 南 凝土护圈．为避免使用下沉混凝土围堰，在这样高水位、地质复杂情况下，采用注浆帷幕、钢筋混凝土护圈 施工了该深水基础．该方法施工投资小、效率高，对类似的深水基础施工有参考价值． 城 关键词：注浆帷幕；护圈；深水基础；防水 市Ｃ 中图分类号：Ｕ４４５．５５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７３０４（２００７）０２—００１９—０３ 学ｙ Ｕ 水结构进行施工．基坑开挖用长臂挖掘机（臂长１８．５ 院 １ 工程概况 ｍ）进行，每开挖１．０ ｍ，浇注１层钢筋混凝土护圈．若 学 河口黄河特大桥位于兰州市西固区河口乡境 遇较大的孤石、漂石则采用人工风或爆破法除去． 内，在原老黄河桥上游约４６０ ｍ处．黄河桥位于平 面半径Ｒ＝６００ ｍ曲线上，全桥上部结构形式为６～ ３施工方法 ． ３２ ｍ（简支Ｔ梁）＋４～２４ ｍ（简支Ｔ梁）＋１联（３８．５ ３．１围堰填筑 ｍ＋４～５６ ｍ＋３８．５ ｍ）连续弯箱梁＋９—３２ ｍ（简支箱 本桥水中墩最先施工１１ １２＃，１４ ～１７ 墩，均 梁）＋３～３２ ｍ（简Ｔ支梁）组成，全桥共２９个桥墩 采用筑岛围堰．由于１２＃、１３ 墩位于主河槽内，加 台．桥址位于八盘峡水库影响区内，受水库调节影 之断面压缩，冲刷较大，因此采用钢筋片石笼防护， 响，放水涨落在１．０～２．５ｍ，１１ ～１７墩在水中，其 在围堰四周设置钢筋笼，内抛填片石，钢筋笼彼此 中主桥１３墩位于黄河主河槽内．此段河道远期规划 连接成一体，中间填筑非渗水土．考虑到施工机具 为Ⅳ级航道，且１３ 墩为连续箱梁制动墩，受库区影 摆放及注浆帷幕施工的要求，岛面应比承台每边大 响冲刷严重，故承台埋置很深．基础为钻孔桩承台 出７－９ ｍ，并在栈桥对应的位置留出施工车辆之通 基础，９根 １．５ｍ钻孔桩，￣Ｌ＝３３ｍ，承台尺寸１１．６ 道．根据目前工程进展情况，围堰还要渡洪，因此 ｍ×１１．６ｍ×４．０ｍ，承台底标高为１ ５４７．７２ｍ．设计 岛面填筑高度标高在１ ５５８．５ ｍ左右． 施工方案均为人工填土铅丝笼防护筑岛围堰，承台 ３．２注浆帷幕防水围堰施工方法 均埋置于河床面以下．从岛面依次往下地质情况为 待钻孔桩施工完成后，围堰上游迎水面注浆帷 人工填土和大块石、卵石层、风化泥岩．承台穿过 幕采用３排注浆孔型防渗帷幕，其余为双排，共计 卵石层置于泥岩之上，卵石层厚３～４ ｍ．据２００３年 １８７个孔，同排孔距１．０１ＴＩ，排间距０．８６１ＴＩ，呈正三 记载最高施工水位达１ ５５７．７６ ｍ（１０ ａ一遇水位是１ 角形布置，每孔钻进深度１１～１３ １ＴＩ，注浆约１１ １ＴＩ， ５５７．８６ ｍ），枯水季节水位约１ ５５４．５ ｍ． 注浆深顶面标高为１ ５５７．０ １ＴＩ，由上而下进行，先内 ２主要施工方案 排再外排．注浆孔布置详见图１．注浆材料采用４２５ 普通硅酸盐水泥，掺人３％～５％的水玻璃作为改善 由于黄河河道内无法通行大型船舶（远期规划 注浆液性能的添加剂．注浆压力为０．３～０．６ ＭＰａ：土 为Ⅳ级航道），水中墩基础全部采用便桥、筑岛围堰 层取小值，卵石层取大值；同一地层初始注浆时取 施工［１］．其中１３ 墩承台埋置较深，承台基坑开挖深 小值，结尾时取大值．浆液浓度由稀逐渐变稠．注 度达１３ ｍ，同时１３墩又是最后筑岛施工的，对河 浆理论扩散半径按照０．６ １ＴＩ计，注浆用量一般为０．２８ 道断面压缩大，冲刷严重．因此围堰填筑采用钢筋 ｍ３／ｍ，根据注浆时的具体情况现场适当调节，在人 片石笼防护，大块石填筑，并按１：１的坡度放坡； 工填土和既有河床面结合段加大注浆用量和注浆压 钻孑Ｌ桩施工完成后，对筑岛围堰进行注浆围幕加固 力，并且间歇注浆，确保薄弱层的注浆效果． 防水，采用圆形钢筋混凝土撑圈护壁作为支护和挡 收稿日期：２００７—０３ １０ 作者简介：张家升（１９７４．），男，吉林梨树人，工程师，主要从事公路与桥梁的建设与管理研究 维普资讯 http://www.cqvip.com 湖南城市学院学报（自然科学版） ２００７年第２期 地层仍然处于封闭状态；同时用倒链提出２ ｍ注浆 管，喷射花管随之上移２ ｍ，密封管口后便进行第 二段注浆作业．以此类推，直至完成以后段的注浆， 最后拔出留在孔内的套管和射浆花管，用砂浆封孔， 至此１个完整孔的注浆工作便完成了． ３．２．３技术要求及质量保证措施 一 １．６ｍ一一 （１）孔位偏差不得大于６ ｃｍ，孔斜率小于１．５％； 图１注浆帷幕钻孔平面布置图 （２）本方案由２排孔组成帷幕，注浆时，先内后 ３．２．１选定施工机械设备 外，同排孔注浆下游后上游，采用间隔跳跃式或３ 根据工程实际情况，选定钻机、空压机、注浆 个次序注浆； 泵等施工机械设备，见表１．这些设备满足钻孔、 （３）当冒浆、跑浆严重时，应停止注浆进行封堵 注浆需求（若工期紧就增加１台套钻孔注浆设备）、、；或减小压力或加浓浆液或歇注浆； ≈≈ 表１ 注浆帷幕主要机械设备 （４）浆液水灰比为１～０．６，水玻璃（４０。Ｂｅ）按水泥 重量的３％～５％添加，浆液浓度根据地层情况进行 调整，同一地层先稀后稠； （５）注浆压力０．３～０．６ ＭＰａ，松散土层取小值，稍 密卵石层取大值； （６）注浆结束时，待压力衰减后拔出注浆管，及 时冲洗泵和管路，用浓稠注浆液或水泥砂浆封孔； （７）在开挖基坑时注意观察，如果有个别位置灰 浆没有扩散到位，且渗水厉害那就在该位置附近再 ３．２．２钻孔注浆施工 次钻孔注浆封堵，确保基坑开挖承台施工安全可靠． （１）现场试验确定钻孔注浆相关参数．根据墩位 ３．３基坑开挖、钢筋混凝土护圈防护【３ 具体地质情况［２１，按照设计要求，安排钻孔，孔距 ３．３．１基坑开挖及护圈施工 注浆帷幕完成后即对基坑进行开挖ｆ４】，见图 为１．０ ｍ，梅花型布置．根据试验选定位置钻孔，间 距分别为１．０ｍ、２．０ｍ、３．０ｍ、４．０ＩＩ１＿等几种情况．钻 ２．开挖前先做好准备工作，分级开挖分级钢筋混凝 孔后试压浆，压浆压力为０．３～１．２ ＭＰａ，分不同压 土撑圈护壁防护，每次开挖约１．０ ｍ就撑圈护壁１ 力分别压浆 ，在临近的孔观察压浆效果，如果在临 次；每层护圈开挖时分段跳跃式挖，可以是对角的 近的孔有灰浆冒出就意味着灰浆已经扩散到该位 １／４，也可根据实际调整开挖布局，确保上层护圈的 置，可以确定压力及扩散半径，为下一步压浆及设 安全；护壁上下层之间要有钢筋连接，护圈上大下 计孔距提供依据．根据实际压力及扩散半径检验设 小呈漏斗型．１３ 墩上部３层护圈采用０．６５ ｍ，下面 采用０．８ ｍ的Ｃ３０钢筋混凝土撑圈护壁．基坑采用 计指标，若有不同，以实际实验的结果为准．最后 根据试验结果选定１２＃、１３ 墩注浆帷幕钻孔问距１．０ 长臂挖掘机（加长臂长１８．５ ｉｎ，开挖回转半径Ｒ＝１４．５ ｍ，排间距为０．８７ ｍ，压浆压力采用约０．６ ＭＰａ． ｍ）开挖施工，如遇较大孤石和漂石，利用人工风 （２）具体钻孔注浆施工．孔位确定后，将ＫＲＳ４０１ 或爆破方法去除；超出挖掘机的工作范围之后采用 平板式锚固钻机就位，启动钻机，根管钻进．钻具 吊机和人工配合抓泥斗进行抓泥作业；若承台以上 为：套管中１３３ ｍｍ、内接中７６ ｍｍ钻杆， 河床地质为强度大的泥岩，挖机难以挖掘时采用打 ＸＨＰ９００ＷＣＡＴ型空压机送风返渣．遇漂石或基岩需 孔爆破，再用挖掘机清除．实际开挖时，护圈平均 用ＤＨＤ３．５潜孔锤钎头（中９１ ｍｍ）钻进至基岩层０．２ 每２．５ ｄ就浇注１圈．承台基坑开挖到位后四周采用 ｍ为止．成孔后移走钻机，用倒链下注浆管及射浆 编织袋堆码防护，挖汇水井，开挖时做好渗水抽 花管（射浆孔径为 ６ ｍｍ），花管下到孔底注浆位置 排．若开挖时发现局部渗水厉害，在渗漏附近位置 处再次注浆实施封堵．承台基坑开挖至设计标高后， 后，便起拔１个注浆段长的护孔套管，密封管口与 铺设１５ ｃｍ厚Ｃ１０混凝土垫层或碎石垫层，如果有 注浆管的环状空间，启动注浆泵开始注浆．注浆由 水，在基坑四周的汇水井用大功率水泵抽水，保证 下向上每２ ｍ为１个注浆段，要分段进行．在完成 第一个注浆段后，用拔管器再提出２ ｍ套管，上部 基底干燥后再铺设垫层，基底为岩层的基坑不再铺 设垫层，保证基坑无积水即可；再由人工用风凿 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１６卷 张家升等：注浆帷幕防水围堰在桥梁承台深水基础施工中的应用 ２１ 除桩头混凝土到设计标高，清除碎碴，整修桩头钢 筋，进行桩基无损检测 地质情况 Ｊ ．６ｍ一 注浆帷幕平面布置示意图 一 一 一１ ６ ４ｍ 零台对审终竖）一 草住：ｍ 图２注浆帷幕开挖断面示意图 ３．３．２基坑开挖、护圈施工注意事项 上还应设一定数量的救生设施，确保安全 （１）基坑开挖渗漏水防治．如果渗水严重，那就 在该渗水附近有针对性的补钻孔注浆再次封堵渗漏 ４结论 水，待注浆达到一定强度后再开挖．如果为水平渗 在水位深，复杂的地质情况下，采用注浆帷幕、 漏水，那就采取将水引到围堰内，通过在内部埋设 钢筋混凝土护圈施工，堵塞了土体之间的孔隙，特 水管，待混凝土达到强度后注浆将水管封堵． 别是增加了人工填土层与河床表层卵石土之间的粘 （２）护圈施工注意的事项．①经常进行技术交 结，提高了围堰的滑走稳定系数；同时为防止土石 底；②确保围堰的不圆顺偏差在同向上，但不得超 围堰渗漏水，开挖采用钢筋混凝土护圈防护，确保 过设计尺寸±１０ ｃｍ，同时应确保岛体围土与井圈密 ，｝『 了基坑开挖安全稳定、速度快、效率高、成本投入 贴，以压浆补强进行充实；③随着开挖深度的加大，一 少等效果明显．因此，以后注浆帷幕、钢筋混凝土 结构断面及钢筋的布置数量、尺寸、规格、型号按 护圈施工在类似深水基础施工中可推广使用． 最新设计施工图纸落实，护圈为分段施工，分段浇 注，注意护圈混凝土的接头要凿毛并清洗干净，钢 参考文献： 筋连接满足要求，上下层护圈的接头尽量错开；④ 【１］刘自明．桥梁深水基础【Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９８． 随着开挖深度韵加大，底部围圈尚没形成封闭之前，翻 ■ ［２】刘成学．土力学［Ｍ】．第２版．北京：中国铁道建筑出版社 宜在模板外进行支护并辅以土压或水压平衡圈外压 怕 ２００Ｏ． 力差，确保安全；⑤因筑岛外侧经受强水流冲刷， ［３】叶见曙．结构设计原理［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９７． 【４】李廉锟．结构力学【Ｍ】．第３版．北京：高等教育出版社，１９９６． 在机械开挖施工时应注意向外垮坍；⑥设４～６道上 下通道，供施工工作人员工作方便及撤离方便，岛 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｕｒｔａｉｎ Ｃｏｆｆｅｒ ｉｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ Ｂｒｉｄｇｅ Ａｂｕｔｍｅｎｔ ｉｎ Ｄｅｅｐ Ｗａｔｅｒ Ｂａｓｅ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａ—ｓｈｅｎｇ，删 （Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｌｔｄ．Ｃｏ．ｏｆ ｔｈｅ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｇｒｏｕｐ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：．Ｔｈｅ Ｎｏ．１ ３ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｅｒ ｏｆ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｈｅｋｏｕ ｉＳ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｒｖｅｒ ｃｏｕｒｓｅ． Ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ａｂｕｔｍｅｎｔ ｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｕｄｓｔｏｎｅ ｗｈｅｒｅ ｍａｎ—ｍａｄｅ ｉｓｌａｎｄ ｗｉｔｈ ｂａｃｋ－ｆｉｌｌｉｎｇ．Ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ—ｓａｉｄ ｐｉｅｒ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｔｈｒｅｅ（ｏｒ ｄｏｕｂｌｅ）ｒｏｗｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｉｎｇ ｏｆ ｈｔｅ ａｂｕｔｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ａ ｗａｔｅｒ－ｐｒｏｏｆ ｃｉｒｃｌｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｉｓ ｄｏｎｅ．Ａｓ ｈｔｅ ｂａｓｅ ｗａｓ ｄｕｇ ｆｏｒ １．０ ｍ 【ｅｅｐ，ａ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｃｉｒｃｌｅｄ ｏｆｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｃｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｆｆｅｒ ｕｎｄｅｒ ｔｈｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ ｇｅｏｌｏｇｉｅｓ．ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｆｌｌｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｒｔａｉｎ ｃｏｆｆｅｒ ｃｉｒｃｌｅ ｉｓ ｄｏｎｅ．Ｔｈｉｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｌｅｓｓ—ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔＯ ｏｔｈｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｅｒ ｏｆ ｂａｓｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｒｔａｉｎ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｌｅ；ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ ｂａｓｅ；ｗａｔｅｒ－ｐｒｏｏｆ ’ （责任编校：陈健琼）
