曹妃甸煤码头廊道高压旋喷桩施工总结
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摘要:本文介绍了曹妃甸廊道高压旋喷桩地基加固的施工技术，阐述高压旋喷桩的施工工艺、技术参数及其特点。
关键词:高压旋喷桩；施工工艺；施工参数
This paper introduces the construction technique of Caofeidian corridor of high pressure jet grouting pile foundation reinforcement, the construction technology, technical parameters and characteristics of high pressure jet grouting pile.
Keywords: high pressure jet grouting pile; construction technology; construction parameter
中途分类号：TU-02 文献标识码：A
一、工程概况
曹妃甸煤码头廊道底板下粉质粘土层范围采用高压旋喷桩复合处理地基，布置长度范围为翻车机房地下结构以东99.60m，布置宽度13.6m，旋喷桩直径φ1000mm，东西向桩间距为1800mm，南北向桩间距为2000mm，桩高程范围：顶标高（廊道主体碎石垫层底标高）-15.262m～-11.406m，底标高-25.0m，桩长13.594m～9.738m。旋喷加固桩体设计强度≥2MPa，旋喷桩数量为778根，置换率为22.6%。
（一）高压旋喷桩成桩主要跨越3个土层，粉细砂3标高范围－4.06m～－14.16m，粉质粘土1标高范围－14.16 m～－21.06m，粉质粘土3标高范围－21.06m～－26.06m。
旋喷桩与加固土层关系示意图见下图：
（二）主要工程量
二、总体施工情况概述
本工程于2006年12月19日正式开工，2007年4月4日全部施工完毕，历时107天。
高压旋喷桩施工与廊道地连墙施工相互干扰，不能同时进行施工。施工廊道地连墙的天津深基公司认为廊道地连墙要先施工完，然后再施工高压旋喷桩，旋喷桩与地连墙最小净距为700mm，距离太近，高压旋喷桩如先施工的话，会出现串孔现象，廊道地连墙就无法成槽，不同意先施工高压旋喷桩。
考虑到旋喷桩工期的影响，在廊道地连墙没有开始施工的东廊道要先施工完旋喷桩。项目部就现场的实际情况咨询了旋喷桩方面的专家查振衡教授，查教授结合了现场的土质情况及以往的施工经验，表示先进行旋喷桩施工不会影响廊道地连墙的施工。最后项目部同中交项目部及天津深基公司达成共识：天津深基公司先进行西廊道地连墙的施工，项目部先进行东廊道高压旋喷桩施工，在每个廊道提供出一定工作面后，再进行另一工程施工。后经过检验证明，先进行旋喷桩的施工对地连墙施工没有影响，项目部这一决策是旋喷桩能够正常完工的根本保证。
项目部先在东廊道地基加固区域投入1套设备，后期在西侧廊道提供工作面后，投入3套设备同时进行施工，为避开同翻车机房地连墙及灌注桩的施工干扰，待该区域地连墙、灌注桩施工完后，即安排进入该施工区域进行施工。
三、工程难点
（一）高压旋喷桩在粉质粘土层作为加固体并不多见，施工参数的确定是高压旋喷桩能否达到设计强度的重要因素。
（二）高压旋喷桩施工与廊道地连墙施工相干扰，制定合理的施工顺序是保证旋喷桩工期的主要因素。
（三）高压旋喷桩施工时间正值冬季，预防管路的防冻是能否进行正常施工的重要条件。
四、施工总平面布置
（一）施工条件
施工现场处于由吹填海底砂形成人工岛环境，四周临海，未有形成陆上通水、通电条件。
（二）施工场地整平
为了方便钻机和高喷台车的施工，首先用推土机将旋喷桩施工区域的场地进行整平、碾压，然后回填30cm厚山皮石进行整平、碾压，碾压后施工区域的标高同廊道地连墙导墙顶标高。
（三）施工机组布置
采用临时制浆站制备高喷灌浆的水泥浆。每个制浆站储备水泥量为200t，布置1台高压泥浆泵、1台水泥搅灌机 、1台低速搅拌机，1台发电机、1台空压机。制浆站位置距高喷台车不大于80m，水泥棚采用彩条布覆盖。水泥浆通过高压管送至高喷台车，进行高喷施工。
（四）施工用电
现场施工及照明用电均由柴油发电机供应。
（五）施工用水
利用现场的300米深井，以解决制备泥浆及水泥浆等施工用水。
（六）废浆池
利用施工区域东侧的吹填区做为高喷施工作业的废浆池。
五、施工工艺
（一）桩位布设
本工程高压旋喷桩加固范围为2个廊道基坑：每条廊道地基旋喷处理范围99.6m×13.6m，成桩桩径1000mm，按设计要求采用正方型布孔。为保证旋喷桩桩头的有效长度和强度，旋喷桩顶标高比设计高度高0.5m。具体详见旋喷桩桩位平面布置图（附图一）。
旋喷平面布孔示意图：
（二）施工参数
廊道基础高压旋喷桩的施工参数根据施工现场的土质条件，加固要求，结合中国水利学会地基与基础工程专业委员会委员、咨询专家查振衡教授介绍以往的施工经验，确定旋喷桩施工参数如下：
六、检测项目
（一）旋喷桩桩头开挖检验
在高压旋喷桩施工前，监理要求把施工的第1根桩做为试验桩，桩顶标高为地面标高下返50cm，在成桩14天后对桩头进行开挖检验，以此做为旋喷桩成桩质量的一项依据。
2007年1月3日同监理一起对试验桩进行开挖检验，从桩头的外观上看旋喷桩的成桩质量较好，成桩直径达到了设计要求。
（二）旋喷桩室内试验
1、设计要求
旋喷桩桩身强度：取水泥土配合比相同的室内加固土试块，在标准养护条件下28天龄期的立方体抗压强度平均值fcu=2MPa，以试验值为准。
2、试验过程
试验目的
按照设计要求，取现场实际地层的土体与施工用的P.O42.5R水泥和水按一定的比例做室内加固土试块，以此试块28天强度确定旋喷桩的桩身强度。
试验材料
a、水泥：唐山冀东水泥股份有限公司生产的盾石牌P.O42.5R水泥。
b、天然土样：施工区域所取土样，粉细砂3、粉质粘土1、粉质粘土3。
c、水：施工现场的深井水。
天然土取样方法
a、在廊道旋喷桩施工区域内，用钻机钻至需要深度，取出所需天然土样；
b、取出的土样，用塑料袋密封保存，以免水份散失。
c、取土样范围：粉细砂3标高范围－4.06m～－14.16m，粉质粘土1标高范围－14.16 m～－21.06m，粉质粘土3标高范围－21.06m～－26.06m。
试验参数
水泥浆的水灰比：1,水泥浆喷射流量： 70L/min,提升速度：10cm/min，
天然状态下粉质粘土1含水率：26.5%，密度：1.92t/m3,
天然状态下粉质粘土3含水率：31.9%，密度：1.85t/m3,
室内试验共做3组，要求每组试块在标准养护条件下分别做7天、14天、28天、60天、90天抗压强度试块。
以下3组为成桩1延米所用试验原材料的比例（所用土样为天然状态）：
a、第1组：
粉质粘土1：P.O42.5R水泥：水＝1.51t：0.522t：0.522t
b、第2组
粉质粘土3：P.O42.5R水泥：水＝1.45 t：0.522t：0.522t
c、第3组
粉细砂3的含水率及天然重度设计地质资料中没有给出，试验单位根据所取土样计算出粉细砂3与P.O42.5R水泥及水的比例。
试验结果
室内试验结果统计表
结论
试验结果满足设计fcu﹥2MPa要求。
（三）旋喷桩钻孔取芯检测
根据监理要求，对旋喷桩试验桩D276进行钻孔取芯试验，来检验旋喷加固体的实际强度。于2007年1月24日进行了旋喷桩无侧限钻孔取芯检测。
结论：被检试块的无侧限抗压强度均大于2.0 MPa，满足设计要求。
（四）复合地基承载力试验和单桩承载力试验
1、设计要求
承载力检验采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，载荷试验必须在桩身强度满足试验条件时进行，并宜在28天后进行，检验数量为桩总数的1%，且每个廊道不应少于3点。复合地基承载力标准值：160KN/m2,单桩竖向承载力特征值：518KN。
2、试验过程
检测数量
1）复合地基静载荷试验：东、西廊道各4块，总计8块，抽检率1%。
2）单桩静载荷试验：东、西廊道各4点，总计8点，抽检率1%。
执行规范
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002J220－2002）
仪器设备
本次检验所用的主要仪器设备：JCQ－503A静载荷试验仪，设备编号：060103。
试验结果
静载荷试验结果统计表
成果分析
由复合地基载荷试验成果，地基最大沉降量为6.58mm～10.25mm,廊道复合地基承载力特征值fak﹥160KN/m2,满足设计要求。
由单桩载荷试验成果，试验最大沉降量为8.97mm～19.71mm,单桩承载力满足使用要求。
结论
廊道单桩承载力特征值Ra﹥518KN,复合地基承载力特征值fak﹥160KN/m2,均满足设计要求。
备注：高压旋喷桩单桩承载力和复合地基承载力试验、室内试验、钻孔取芯试验均委托天津港湾工程质量检测中心有限公司试验。
七、结语
廊道高压旋喷桩施工从2006年12月19日开始施打第1根旋喷桩，到2007年4月4日第778根旋喷桩施工结束，历时107天，期间遇到了许多技术难题和突发问题，经过项目部的努力及采用合理技术措施，较好的完成了旋喷桩的施工，且试验结果均满足设计要求及规范规定。