地下水綜合治理技術

本工程地理位置特殊，距離長江最近僅20m，樁基礎施工期間要跨越長江洪水期，蓄水期。水位高度長期在175m左右，而樁底標高平均在155m左右，地下水水頭高于樁底標高約20m。且場區(qū)地質條件復雜，土質條件主要以雜填土層、砂卵石層組成，極易發(fā)生塌孔、涌水、流砂，樁基施工安全風險大。

場地總的趨勢為南邊及中間高，北側及東、西兩側低，基巖面總體上由東向西傾斜；場地基巖劃分為強風化帶及中等風化帶，基巖面最低點位于場地東側，標高為 155.19m，最高點在場地中南部，標高為 207.5m， 相對高差為 50m 左右。

土層概況

含水層分布

根據(jù)詳勘報告，場區(qū)內地質復雜多變，場區(qū)內含水層分布不均勻

止水帷幕：

項目部進場后，根據(jù)設計顧問及業(yè)主要求，前后共進行三次止水帷幕試驗，驗證止水帷幕的地下水治理有效性。

首次止水帷幕試驗，設計理論水泥用量168噸，實際用量約242噸。每米水泥理論用量250kg/m，實際水泥用量約340kg/m~458kg/m。

鉆芯取樣

止水帷幕施工完成28天后，沿止水帷幕墻身全長鉆孔取芯，砂卵石層未形成固結體，砂卵石為松散狀態(tài)。原設計的止水帷幕效果無法滿足止水要求。

第二次高壓旋噴注漿止水帷幕咬合點砂卵石層未形成固結體，砂卵石為松散狀態(tài)。

液壓注漿止水帷幕咬合點砂卵石層未形成固結體，砂卵石為松散狀態(tài)。

止水帷幕效果分析

三次止水帷幕試驗位置分別選擇雜填土層、砂卵石層較厚，砂卵石層底標高較低處，驗證了最不利地質條件下止水帷幕情況。三次試驗均未能取得預期效果，經分析，針對高壓旋噴注漿止水帷幕工藝本身認為：

項目地質條件復雜，地層由上到下主要由三部分組成：雜填土層，砂卵石層（砂層），基巖層（泥巖）。

雜填土層厚度分布不均勻，厚度由場地中部向近江側依次遞增，且土層內孤石、舊建筑基礎、人工填土、建渣成分復雜，高壓旋噴在雜填土層內無法有效成型。

砂卵石層厚度分布不均勻，且卵石顆粒大小不一，注漿時無法保證有效的成型半徑。

針對場區(qū)地質條件及國內地下水治理方法，對多種方法進行試驗，先后進行了三重管高壓旋噴止水帷幕、液壓注漿止水帷幕、深井降水試驗。

結合各種治理方案的試驗情況，確定采用“連續(xù)抽水帷幕+坑內疏干降水”的治理方法。

降水帷幕方案設計：

長濱路靠近長江，在長濱路沿線以及T6靠朝東路側每隔8-12m左右設置降水井，形成抽水帷幕。共成井32口帷幕井。

場區(qū)內根據(jù)砂層厚度布置降水井，疏干砂卵石含水層水體，降低水頭高度，防止抗壓樁人工挖孔過程中發(fā)生突涌冒砂現(xiàn)象。共成井29口疏干井。 

1、降水井深度進入底部基巖6.00m，保證水體的匯集及深井泵的抽排。成孔口徑800mm，濾水管管徑300mm

2、降水井采用“液壓振動錘+旋挖鉆機”聯(lián)合成井工藝，避免泥漿護壁對濾水通道的堵塞。

3、根據(jù)地下水水量及降深要求，選用32t/h、50t/h、80t/h三種高強潛水泵抽排至長江。 

實施效果：

1、 2015年8月22日，降水系統(tǒng)正式運行。第一批次52口井，每日排水總量約3萬立方米。

2、2015年9月12日，遇長江洪峰，長江水位達175.3m，人工挖孔樁順利施工。

3、2015年9月30日，三峽大壩進入第三輪蓄水試驗，長江水位持續(xù)穩(wěn)定至174m~175m，塔樓人工挖孔樁順利施工。

4、2015年11月3日，第二批5口降水井完成。每日排水總量約4萬立方米。

超大直徑擴底樁雙導管水下混凝土灌注技術

降水帷幕對土層及砂卵石層段地下水進行了有效的治理，基巖段可在底部設置抽水井內排的方式確保樁基順利成孔，但成孔后，因樁底涌水量及基巖裂隙水過大，需采用水下混凝土灌注方式施工。

據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，成孔后在未抽水的情況下，樁底積水標高與江面齊平，積水深度達15米。采用80t/h的水泵抽水，無法將葉輪標高以下積水抽干，停止抽水后，樁內的涌水量可達60立方米/小時。

項目橢圓樁擴底直徑6.4m, 平直段長2.5m，擴底面積達到48平方米，采用常規(guī)單導管+小料斗進行水下混凝土澆筑，無法保證《建筑樁基技術規(guī)范》規(guī)范中對水下混凝土灌注初灌量要求；

此外，采用常規(guī)水下混凝土及單導管送料方式，混凝土性能無法保證初灌混凝土在短時間內擴展覆蓋整個樁底的要求，且無法滿足在混凝土初凝時間內完成整個樁基大方量水下混凝土灌注的要求。

針對上述問題，項目進行了超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注技術的研究與運用。

為滿足混凝土大擴展度、高流動性、初凝時間、經時損失等性能要求，攜手中建商砼，對混凝土配合比進行設計，研發(fā)一種坍落度可達260 mm～ 280mm、擴展度可達700mm ～ 750mm、兩小時經時損失為零、初凝時間達10h±2h的超大流態(tài)C45水下自密實混凝土。

1、超大流態(tài)混凝土性能研發(fā)

從提高混凝土流動性、降低粘度、提高混凝土在U型箱中的通過性、提高漿體包裹性等性能要求出發(fā)，通過大量試配，形成多種典型配合比。  

從多種典型配合比的性能檢測結果中綜合分析骨料、膠凝材料體系、水膠比、外加劑等因素對混凝土性能的影響，從而優(yōu)化配合比。

2、超大擴底樁徑水下混凝土初灌優(yōu)化

模擬澆筑試驗：

在現(xiàn)場以工程樁最大擴底尺寸為標準，開挖試驗樁，進行水下混凝土初灌模擬試驗。試驗后，從混凝土埋管高度、樁底混凝土覆蓋情況、距離導管最遠端混凝土厚度、雙導管交界面混凝土成型質量及強度情況等多方面驗證初灌方案的可行性。

工程樁灌注：

初灌時，將場內最后攪拌出罐的三車混凝土作為初灌混凝土，每車混凝土均均分輸入兩個料斗。待第四車、第五車混凝土準備就緒后，兩臺汽車吊同時拔出隔料塞，開始初灌。初灌的同時，兩臺天泵連續(xù)向兩個料斗內輸送混凝土。

樁基檢測：

采用聲波透射法和混凝土鉆芯取樣兩種方式對樁身完整性進行檢驗，鉆芯取樣增加樁底擴大頭范圍內樁身完整性及混凝土強度的檢驗。

超重雙層鋼筋籠安裝技術

本項目樁基配筋采用重達30多噸的雙層鋼筋籠形式，鋼筋籠安裝存在以下兩方面難度。

1、受外層鋼筋籠加強環(huán)內撐鋼筋和雙層鋼筋籠間極小的層間凈距兩方面因素的影響，雙層鋼筋籠不能分籠獨立進行吊裝；

2、采用傳統(tǒng)綁扎成型后整體吊裝的方式施工，在有限的場地內需分批施工，工期長；所需汽車吊規(guī)格大，而樁間場地往往不具備大型汽車吊架設條件，導致整體吊裝的方法無法進行施工。

針對上述兩點問題，項目提出“骨肉分離”的方法分層進行大直徑樁基超重雙層鋼筋籠的施工，即花較短時間在孔外進行雙層鋼筋籠骨架及操作架骨架的制作搭設，采用汽車吊輔助塔吊將制作搭設完成鋼筋籠骨架和操作架骨架吊入孔內后，對操作架進行補充搭設及加固，完成剩余鋼筋的綁扎。

鋼筋籠縱向每隔3米設置一道加強環(huán)，外層加強環(huán)設在外層主筋外側，內側加強環(huán)設在內層主筋內側。極少數(shù)外層縱筋與外層加強環(huán)焊接成型，內層加強環(huán)采用鐵絲綁于外層加強環(huán)，形成鋼筋籠骨架。骨架成型后，采用25T汽車吊輔助塔吊對骨架進行豎立，最后采用塔吊將豎立的骨架吊入孔內。

骨架吊進在孔內后，對操作架進行加固。操作架具體大小根據(jù)各樁樁徑大小確定。豎向每隔3米間距在橫桿上設置一道短鋼管，短鋼管末端支撐于護壁上，確保架體的穩(wěn)定。架體上鋪設移動木跳板，形成操作平臺。

操作架加固完善后，在孔內進行剩余鋼筋綁扎。因雙層鋼筋籠主筋凈距小，采用“先外層，后內層”的方式進行綁扎，即先綁扎外層主筋及外層箍筋，內層箍筋先盤繞于外層主筋，并進行簡單的綁扎定位，待內層主筋吊裝綁扎完成后，再將內層箍筋反綁于內層主筋。