沙漠深谷建设中的西拉沐沦特大桥 —— 中交路桥华北工程有限公司西拉沐沦特大桥项目技术创新解难题

采用注浆防护施工时，注浆钻机振动小施工时对岸坡的影响较小，能有效避免出现岸坡滑塌的问题。施工工期短，因注浆钻机对岸坡扰动小，各墩位注浆加固可以同时进行。施工完成后，岸坡整体稳定性得到了改善，后续施工发生整体失稳的可能性较校注浆完成后，桩基及承台施工作业面充足，不再需要二次防护。

通过以上比选发现：注浆防护更加安全可靠，可行性较高，且对岸坡稳定性影响较小，因此选择注浆防护继续开展研究。

研究团队采取现场沙样，开展了室内物理力学性质测试、渗透性质测试等试验工作。室内基本物理力学参数测试表明，西拉沐沦特大桥风积沙天然密度为1.71～1.73g/cm3，天然含水率为0.73%～2.84%；常水头渗透试验表明，风积沙渗透系数为3.42×10-5～2.18×10-4cm/s；颗粒级配分析结果表明，风积沙颗粒级配不良，颗粒较均匀；不固结不排水试验结果表明，风积沙黏聚力较低，φ取值在30.9～37.2°。在进行可注性评价前研究人员比选普通水泥浆、超细水泥浆、改性水玻璃浆液、聚氨酯类等注浆材料，最终选定价格最低的普通水泥浆液和价格适中的改性水玻璃浆作为注浆材料，并进行了室内试验。

通过室内试验发现：水泥浆液由于风积沙较为密实，孔隙率较小，水泥浆液颗粒较大，较难通过渗透的方式注浆，可注性弱于改性水玻璃，但其对风积沙进行加固后，加固体粘聚力能达到702kPa，摩擦角能达到57.8°，加固效果强于改性水玻璃，且水泥浆液造价仅为改性水玻璃的三分之一，考虑到可注性可在现场实施时选择合理的施工工艺来改善，因此选取水泥浆液作为最终的注浆材料。

根据确定的注浆材料进行了现场注浆试验：注浆的工艺选取了常见的袖阀管注浆和高压旋喷注浆，袖阀管注浆属于劈裂注浆的一种，基本原理是先通过钻机成孔，然后灌注由水泥和粘土构成的套壳料至孔内置换出泥浆并封闭注浆孔，再将前端封闭的袖阀管式注浆管下入孔内，待套壳料凝固一段时间后采用分段进行注浆的工艺，使水泥浆液在压力条件下冲破套壳料，较均匀地进入土层，达到增强土体稳定性，加固土体的目的。

但由于本地层风积沙密实、孔隙率低，渗透系数小，使得水泥浆液在袖阀管附近聚集，随着浆液积累量的逐渐增加，袖阀管附近压力增大，注浆口附近出现了顶升的现象，实施效果较差，不适合本项目施工。

高压旋喷注浆属于喷射注浆的一种，基本原理是钻机将前端带喷嘴的钻头和注浆管旋转钻进至土层下相应位置后，利用高压设备将浆液或水以20MPa～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，通过旋转切削、扰动、分离破坏土体，同时将钻杆以预先设定的速度缓慢提升，浆液与土粒强制搅拌混合，当浆液凝固后，在土中形成圆柱状较为规则的固结体，以达到加固地基的目的。现场实施后开挖发现其成桩较为规则，加固效果好，适合本项目施工，取得的了突破性成果。

一、旋喷注浆多台阶加固

在风积沙陡坡进行桥梁基础施工前，先对风积沙岸坡分级进行垂直注浆加固，当上一级加固桩达到设计强度后施工下一级加固桩，使得已施工的加固桩发挥稳固岸坡的作用。进而降低临空面高度，降低滑坡风险，确保施工平台的稳定，保证平台施工顺利完成。

风积沙岸坡12-15m以下进入密实砂层，为保证旋喷桩的稳定，应深入密实砂层，故选取旋喷桩长度为15m。旋喷桩加固范围为承台向四周扩大3m。根据岸坡实际情况在不同的墩位靠山侧设置多级旋喷桩平台进行防护，旋喷桩按间距0.4m，梅花形紧密布置，施工平台内旋喷桩按间距1.5m，梅花形布置。

旋喷桩布置：卸载平台每级宽2m，高3米，根据不同墩位岸坡情况划分不等数量的台阶；每级平台设置两排旋喷桩，单根长度为12m，直径50cm，旋喷桩按梅花型进行布置，间距0.4m。平台内旋喷桩采用等边三角形（梅花型）布设，旋喷桩加固间距1.5m，旋喷桩长度15m，直径50cm，平台加固范围为承台向四周扩大3m。

开挖的过程中，开挖和高压旋喷桩加固同时进行，当开挖的部分土体能形成旋喷桩施工需要的平台且场地初平后，在平台内进行高压旋喷桩加固。最上级平台仅起到保证岸坡的稳定性的作用，只需在靠山侧和台阶分级处进行高压旋喷桩加固，平台加固按岸坡开挖的顺序从上往下进行施工，待上一级台阶旋喷桩施工完毕达到设计强度后，进行下一阶平台开挖和高压旋喷桩加固，待岸坡多台阶旋喷注浆施工完成后进行平台内旋喷桩施工。

旋喷桩台阶加固

创新旋喷桩帷幕式护筒。

西拉沐沦特大桥桩基处于巨厚风积沙地层，两岸岸坡较陡，在风积沙地层陡坡上进行钢护筒振设易发生滑坡、坍塌等。研究团队发明旋喷桩帷幕式护筒的施工方法，避免了常规钢护筒在风积沙丘地层施工的弊端。

旋喷桩护筒施工采用高压旋喷桩连续施工，旋喷桩直径为50cm,相邻旋喷桩之间咬合10cm,相互紧密结合，最终形成密闭的环形空间，需保证相邻旋喷桩之间部分重合，形成的护筒密闭且内径比桩基直径大30cm；根据风积沙稍密、中密层厚度12-15m，旋喷桩帷幕护筒需起到稳固平台的作用，选取旋喷桩护筒的埋置深度为15m。

为保证连续施工顺利进行，避免前一根旋喷桩在强度不足时因后一根旋喷桩施工而被破坏，桩位采用间隔方式分批次进行施工，每次顺时针间隔施工4根旋喷桩，下一次从前面未施工的孔位处再次间隔施工4根，如此循环至形成密闭的环状空间。旋喷桩围合成的环形空间的设置等同于常规的钢护筒的具体位置的布局。

具体的旋喷桩施工，可先进行标号为1-4的旋喷桩的设置，等成型后，再在所述编号为1-4的旋喷桩的间隔位置中设置标号为5-8的旋喷桩，同理先设置编号为9-13的旋喷桩，再在所述编号为9-13的旋喷桩的间隔位置中设置标号为14-17的旋喷桩。直至设置的旋喷桩收尾连接拼合成密闭的环形空间。