广州市石井污水处理系统管网工程—石井河上游 (均禾涌、夏茅涌) 截污渠箱工程主要施工内容为现状河涌内渠箱结构施工和顶管施工, 渠箱施工多处与现状桥梁相交, D线渠箱DK0+400～DK0+410段需穿越现状8m宽的桥梁, 为附近村民出行使用, 渠箱施工时桥梁不能拆除。

基坑施工场地上层为厚约50cm的淤泥层;中砂:层底埋深3.0m, 层厚2.50m, 饱和稍密, 冲积而成, 含少量黏粒;砾砂:层顶埋深10.60m, 层厚5.1m, 饱和中密。冲积而成, 级配较好, 含少量黏粒;粉质粘黏土:层顶埋深10.60m, 较厚, 可塑。施工点位于现状桥梁下, 施工作业面狭窄, 无法采用常规基坑支护结构施工工艺 (见图1) , 因而采用微型钢管桩+高压旋喷桩复合基坑支护结构。

基坑开挖深度为6m, 基坑支护结构采用微型钢管桩支护桩+高压旋喷桩复合结构形式, 微型钢管桩长约15m, 高压旋喷桩长约12m。在基坑支护钢管上, 内侧靠近止水桩的位置, 按折线开设2排20mm的注浆孔, 间距200mm, 在完成钢管施工后, 对钢管桩进行压力注浆。

1) 微型钢管桩采用2排219、壁厚8mm钢管桩, 间距0.5m, 排距1.0m, 桩顶冠梁宽1.5m, 高0.8m (见图2) ;双排钢管桩间设置800@600二重管旋喷桩止水, 旋喷桩需穿透不透水层不少于1.0m (见图3) 。

2) 利用微型钢管桩进行注浆, 使钢管桩与桩间旋喷桩能有效结合, 提高基坑支护结构整体性, 同时在钢管桩内插入品字形钢筋网片, 可提高钢管桩的强度, 对于基坑整体性更有利。

钢管施工完成后, 对微型钢管桩进行压力注浆, 注浆压力控制在1～2MPa, 通过钢管注浆对钢管桩与旋喷桩间土体进行注浆固结, 扩大微型钢管桩内侧桩体, 可使钢管桩体与旋喷桩更有效的结合, 消除钢管桩与旋喷桩之间的空隙, 提高基坑支护结构整体性, 同时在完成注浆施工的钢管内插入三角形钢筋网片, 以增强支护桩与基坑冠梁整体性及基坑安全性。

3) 钢管桩施工, 采用MXL-150D履带式循环钻机进行施工。钢管制作时将端头切割、焊接成楔形, 并开设注浆孔。采用钻机进行钢管桩施工, 能更好控制钢管桩垂直度, 同时避免因成孔施工造成塌孔、地表沉降等风险, 减少施工对现状桥梁及周边环境的影响。

平整场地→钢管桩制作→测量放线→钻机就位→微型钢管桩施工→拌制水泥浆→清孔→钢管桩注浆→地质钻机导孔施工→旋喷桩钻进下管→清孔→移钻→拌制水泥浆→旋转提升喷浆。

采用袋装黏土围堰挡水, 袋装黏土围堰顶面高出常水位0.3m, 于袋装黏土围堰内设置II级混凝土过水管, 内径为1.0m, 且与上下游的过水断面保持高程和坡度一致, 以保证顺利过水。排光围堰内的积水, 清理淤泥并平整场地, 为后续支护桩施工提供作业平台。

1) 微型钢管桩间距为0.5m, 排距为1.0m, 桩顶冠梁宽1.5m, 高0.8m。钻进过程中严格控制钻进速度, 控制好泥浆配比, 及时补充泥浆, 提高泥浆护壁效果。

2) 平整好施工场地, 钻机步行至指定位置, 调整机位, 支好支腿并保证钻机稳固, 防止倾斜;将制作好的微型钢管运至现场, 启动钻机, 缓慢钻进。

1) 钢管选用219mmQ345焊缝钢管, 壁厚8mm, 每节钢管长度为2m。采用E50焊条, 桩头设置成楔形状以焊密。

2) 钢管分级焊接, 焊接方法采用外包钢管满焊, 外包钢管长度不少于20cm, 钢管应刷防锈漆 (底漆2道, 面漆1道, 涂刷前应将钢管表面清理干净) 。

3) 在基坑支护微型钢管的内侧靠近止水桩的位置, 按折线开设2排20mm的注浆孔, 间距200mm, 钢管上部2m范围不开孔。桩尖位置注浆孔作为泥浆注浆口, 桩身注浆孔采用胶带封口, 受到一定压力后能自动开封。

微型钢管采用人工搬运, 钻机起吊, 对接。吊放钢管桩时应对准底节钢管、平稳对接, 且在焊接前要保证每节钢管上的注浆孔在同一截面上, 完成微型钢管桩施工时, 要使确保注浆孔朝向止水桩一侧, 以确保注浆效果。钻进施工应控制转进速度为30r/min, 防止大幅度旋转。采用120kg重锤砸入孔中, 每20击下沉量小于5cm方可收锤。钢管桩收锤后, 检查安放位置, 两端处的桩位偏差不得大于1/3桩径, 桩中的桩位偏差不得大于1/2桩径, 垂直度不超过1/1 000桩长。

在微型钢管桩注浆前, 采用清水对钢管桩进行清孔, 在钢管内插入清水管, 由钢管口排出管内泥浆。清孔注水压力控制在0.4～0.5MPa, 清孔完成后, 应确保沉渣厚度不大于50mm。

钢管桩清孔完成后, 将制作好的三角形钢筋网片进行分节安装, 接驳位置采用双面焊接连接, 三角形钢筋网片应居中安放, 长度与钢管桩长度适应, 且露出钢管桩端约20cm。

水泥浆采用P·O42.5普通硅酸盐水泥, 采用专业机械拌制, 应加入10%的膨胀剂, 水灰比控制在0.6, 水泥浆分二级搅拌, 一级搅拌完成后放入二级搅拌池继续搅拌, 在二级搅拌池内边搅拌边灌注, 保证水泥浆搅拌均匀。

微型钢管桩注浆采用二次加压注浆, 以保证注浆效果。

1) 安装注浆管。下放钢筋网片时, 应和钢筋网片一起放置1根50mm注浆钢管, 每节2m, 注浆下半部分开花孔, 用于二次注浆, 安装完毕后及时进行注浆。

2) 一次注浆, 注浆管由注浆机直接接入微型钢管上, 接口要密封, 采用橡胶管输送。第1次注浆从微型钢管上直接注浆, 注浆压力为1～2MPa, 注浆直至水泥浆从管外流出为止, 然后每隔10～15min进行间隔注浆, 重复3～5次。

3) 一次注浆完成后, 密封微型钢管桩, 1h后进行二次注浆, 注浆从50mm二次注浆管注入, 二次加压注浆应控制注浆压力约5MPa, 待水泥浆再次从微型钢管外流出为止。

1) 旋喷桩成孔孔径为800mm, 间距为600mm, 采用正循环钻机成孔, 过程中严格控制钻进速度及泥浆配比, 及时补充泥浆, 提高泥浆护壁效果, 保证引孔顺利。

2) 成孔过程中应注意机架的平整和导向架垂直度, 垂直度偏差不大于1.5%。桩位偏差不大于50mm, 桩径偏差不大于4%。

旋喷桩采用P.O42.5普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.8～1.0。

1) 高压水射流的压力不小于25MPa, 灌注水泥浆液的压力不小于1MPa。

2) 提升速度8～12cm/min。

3) 水泥用量不小于380kg/m。

采用微型钢管桩+高压旋喷桩复合基坑支护结构, 解决了现状桥梁下基坑支护施工空间不足的问题, 既可进行渠箱基坑施工, 又无须拆除现状桥梁, 降低了施工对周边环境的影响。利用钢管桩进行注浆, 使钢管桩与桩间旋喷桩能更有效的结合, 提高基坑支护结构整体性, 同时在钢管桩内插入品字形钢筋网片, 以提高钢管桩的强度, 有效控制基坑变形, 保证现状桥梁施工安全。