復雜情況下航站樓站前高架橋箱梁支架基礎加固施工技術

袁文俊, 胥 悅

(中國華西企業股份有限公司第十二建筑工程公司, 四川成都 610000)

機場、車站、橋梁等大型公共設施建設中，地下管網錯綜復雜、大量新近回填基坑，大面積挖填方，自然地層情況多樣，而現場又無法按規范要求滿足周期沉降。為確保工程工期、質量和高大模板施工的安全，需要對地基基礎進行必要的加固或改良，以有效提高地基承載力，保證地基的穩定，減少上部結構的整體沉降或不均勻沉降，達到消除黃土濕陷性提高抗液化能力的工程目標[1]。目前新的地基基礎加固技術不斷涌現，使用情況各不相同，高壓旋噴加固處理技術較為成熟。在生產過程中具有施工操作方便，可就地取材，勞動力投入少，無需大型機械，施工進度快，工期可控，成樁質量好等一系列優點。高壓旋噴樁是利用高壓射流技術、噴射化學漿液來破壞地基原有的土質，并將其和化學漿液混合、固結在一起，形成具備一定強度的、不透水的加固體[2]。

1 工程概況

天府機場T2航站樓站前高架橋全長693 m、寬45.5 m、高13 m，為墩柱箱梁結構。箱梁為魚腹箱梁，底部為平板結構兩側翼緣在6.5 m跨距內以14 m半徑圓弧上揚，為典型的高大支模體系。同時高架橋自身重量大，對地基基礎的承載力要求遠高于普通橋梁。

根據現場地勘報告，站前高架橋所在區域范圍內原場地場貌復雜，丘陵、魚塘、農田、林地各種交替，大面積淤泥層厚度5～11 m不等。除此之外，地下設施結構多樣且復雜，高架橋滿堂支架范圍內含大面積的綜合管廊、地鐵、高鐵以及雨污管網等基坑開挖回填所形成的填方區域，回填深度3～18 m，回填完成約半年，土層尚未完成自身固結沉降，回填區域無法滿足回填沉降要求。新近回填土填料主要為砂泥巖，具有遇水或暴露易風化的特性，回填土物理力學性質分布不均勻。對此在施工前期根據規范要求，對18個測點進行了平板載荷實驗，所得地基承載力特征值140 kPa，壓縮模量6 MPa，確定新近回填土地基承載力不能滿足滿堂支架設計要求，需對地基進行規范的處理。

航站樓站前高架橋施工區域建筑總面積為2.8萬m2，據現場情況需處理的面積高達1.8萬m2，占比達到64.3%，地基處理技術的選擇尤為重要。為有效解決新近回填基坑和復雜軟弱地層地基坍塌及基礎不均勻沉降的問題，在綜合考慮工程工期、質量、安全、經濟等問題的基礎上，采用工藝較為成熟的高壓旋噴樁處理技術+鋪設褥墊層確保地基的穩固性和整體受力性。

2 技術原理

高壓旋噴注漿施工技術主要是借助鉆機將安裝有噴嘴的注漿管鉆入到設計土層位置，再通過高壓泵和注漿泵以20～40 MPa的壓力將漿液從噴嘴中射出，沖擊破壞土體的同時鉆桿以一定的速度提升，強制拌和漿液和土粒，待漿液固結后便會在土層內形成固結體和復合地基[3]。根據不同地層情況采用不同的旋噴樁深度和間距，以達到加固地基基礎的目的。

為有效保證高壓旋噴樁和樁間土成為一個整體，共同承擔上部載荷，減少基底的應力集中作用，在高壓旋噴樁加固區域內鋪設碎石褥墊層。鋪設前需清除浮漿(裁樁)，虛鋪褥墊層厚度h=0.33 m，夯實至30 cm，使夯填度達到0.90。

褥墊層虛鋪由下式確定：

h=H/λ=0.3/0.9=0.33 m(λ取0.9)

材料要求：褥墊層材料采用級配中粗砂加70%左右的礫石，最大粒徑不宜大于2 cm。褥墊層需在高壓旋噴樁樁體施工完成并達到70%以上強度后進行。

3 工藝流程

高壓旋噴樁施工流程見圖1。

圖1 高壓旋噴樁施工流程

根據復合地基承載力估算確定高壓旋噴樁復合地基主要參數有：

(1)樁徑：φ500 mm。

(2)樁體強度：不得低于5 MPa。

(3)樁間土層：壓實填土(根據載荷實驗，其地基承載力特征值140 kPa，壓縮模量6 MPa)。

(4)布樁形式：正方形布樁。

(5)褥墊層：褥墊層厚度取300 mm，夯填度(碾壓厚度與虛鋪厚度比)不大于0.90。

(6)注漿材料采用強度等級為42.5R級的普通硅酸鹽水泥，水灰比取1.2∶1，水泥用量約236.5 kg/m。

(7)褥墊層材料，采用級配中粗砂加70%左右的礫石，最大粒徑不宜大于2 cm。

4 高壓旋噴樁加固施工

4.1 測放樁位

根據高壓旋噴樁平面布置圖，在現場將各個樁位點進行放樣。為確保旋噴樁放樣點位的正確，應隨時復核樁位信息，以保證樁位準確。對不同區域地質構造和下部構筑物進行區別設置旋噴樁布置形式(圖2、圖3)。

圖2 典型斷面一

圖3 典型斷面二

4.2 成孔

根據現場實際地層情況，用鉆機引孔至設計深度。

4.3 下旋噴管

將高壓旋噴管放入已經成好的孔中，在下旋過程中須保證高壓旋噴管的噴嘴不被堵塞以及鉆桿接頭處不松動。

4.4 旋噴作業

采用雙重管法施工，在旋噴管放入設計深度后，水泥漿壓力大于25 MPa，氣流壓力大于0.7 MPa，提升速度 0.15～0.20 m/min，旋轉速度 18～20 r/min，慢速提升旋噴管至樁頂。為確保復合地基質量，需使用水泥漿復噴2～4次，另在樁頂1.0 m位置須復噴1～2次。為保證高壓旋噴質量，旋噴作業完成后須將不斷冒出地面的漿液回灌到樁孔內，直到樁孔內的漿液面不再下沉為止。樁頂浮漿及保護樁高度0.2～0.4 m。根據規范要求噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm(圖4)。

圖4 雙管法旋噴注漿示意

4.5 平整場地

旋噴樁施工完成后，平整場地，進行表面處理(包括清理樁頭等)，在表面鋪設一層330 mm厚的級配良好的卵石并碾壓密實，為達到碾壓效果需要保證壓實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度比不得大于0.90。

施工過程中應做好施工記錄，施工記錄應包含一些內容：樁位置、起止時間、轉速速度、水泥漿壓力、流量、氣流壓力、水流壓力、提升速度、樁頂和樁底標高等。

4.6 旋噴樁施工關鍵點控制

(1)嚴格按照地勘報告和現場成孔情況，確保樁達到設計深度。

(2)嚴格控制噴射壓力及旋噴管的提升速度，對樁底1.0 m深度范圍內及處理層進行復噴。

(3)在噴漿作業中，要嚴格按照設計參數進行漿液配比設置，并做好各項數據的原始資料匯總，每天交接班后由資料員及時歸檔[4]。

5 預壓檢查

實驗區地基處理完成后需進行堆載，堆載重量是上部支架及結構總載荷的1.2倍，滿足沉降要求后再進行高大模板搭設(圖5)。

圖5 T2航站樓高架橋高大模板地基基礎承載力實驗

承載力加載方案及評判標準，需選擇地基處理區域進行地基承載力實驗，預壓區域橫向21.6 m，順向6 m，載荷達到箱梁自重120%時總載荷為400 t，布置3～5個沉降監測點，檢測基礎承載值和不均勻沉降量。根據JGJ/T194-2009《鋼管滿堂支架預壓技術規程》，在全部加載完成后的沉降監測過程中，當滿足下列條件之一時，應判定支架預壓合格：

(1)各監測點最初24 h的沉降量平均值小于1 mm。

(2)各監測點最初72 h的沉降量平均值小于5 mm。

6 結論

(1)針對復雜情況下航站樓站前高架橋高大支模架施工可能出現地基塌陷、基礎不均勻沉降等問題，采用高壓旋噴+鋪設褥墊層的處理方式，具有施工流程簡便，工藝成熟可靠的有點。既有效地解決了復雜軟弱地層地基基礎強度不夠的問題，又使工程進度得到了有效的保障，減少了工程后期高架橋下部道路地基基礎的處理費用。

(2)通過高壓旋噴樁加固處理+褥墊層鋪設技術，使地基基礎承載力達到驗算要求，消除了安全隱患，保障工期的同時消除后期對支架及上部結構的修理費用，有著良好的經濟和社會價值。