淺談橋梁深基坑施工防護

摘要：肇興大橋深基坑原地面邊坡陡峻，橫坡大于45°，基坑開挖深度30m，且在開挖坡頂外2m處為該橋上山施工主便道，開挖坡腳下方為備用房電機組房屋以及肇興河，本文主要介紹對該深基坑開挖施工防護的有效控制，科學施工，確保施工主便道及其他設(shè)施的安全。

關(guān)鍵詞：深基坑；施工防護；有效控制

一、工程及環(huán)境概況

1、廈蓉高速公路貴州境水口（桂黔界）至榕江格龍段AT5標肇興大橋上部結(jié)構(gòu)采用6×40米T梁+83+2×150+83米預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)+3×40米T梁。下部結(jié)構(gòu)最大墩高113米，主墩采用雙薄壁空心墩，嵌巖群樁基礎(chǔ)，每個主墩分別設(shè)置一個21.70m×24.25m×5.50m的C30混凝土大體積承臺。

2、9#主墩墩高64m，位于肇興河榕江岸半山坡上，地勢陡峻，地面橫坡較大，基坑底面距開挖坡頂30m，距離肇興河面高50m。深基坑開挖尺寸為寬28m，長32m，深30m，下口為矩形狀，上口為圓弧狀。

二、場地工程地質(zhì)條件

1、橋位區(qū)地處貴州高原東南山區(qū)向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，位于黎平縣肇興鄉(xiāng)北約1.5公里，橋區(qū)附近海拔379.00～572.00米，相對最大高差193.00米，大橋橫跨肇興河及一縣道，橋軸線通過的地面高程為379.00～506.00米之間，相對最大高差127米，兩橋臺地形較陡，植被發(fā)育，基巖零星裸露。橋區(qū)地貌類型屬沖蝕、剝蝕型中低山河谷地貌。

2、根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場區(qū)內(nèi)地層由上覆第四系殘坡積層（Qel+dl）亞粘土、沖洪積層粗砂土（Qal+pl）、卵石（Qal+pl）及下伏基巖為震旦系下統(tǒng)南沱組第三段（Zanc）變余砂巖組成。

三、基坑防護方案

坡面采用地梁錨索加固，并設(shè)置錨桿框架式植草防護。

四、施工要求

1、錨索施工材料及注意事項

1.1、9#主墩承臺基坑邊坡B型錨索長度為25m，自由段長8m，錨固段長17m。

1.2、錨索垂直坡面施工。

1.3、預(yù)應(yīng)力錨索采用270級（1860Mpa），無粘結(jié)鋼絞線。錨固段擴張環(huán)與緊箍環(huán)每隔1m間隔設(shè)置，緊箍環(huán)系16號鐵絲繞制，不少于兩圈，自由段每隔2米設(shè)置一道架線環(huán)，以保證鋼絞線順直，架線環(huán)中的鋼管外徑為60mm，壁厚δ=2.8mm。

1.4、導(dǎo)向帽采用外徑φ60mm，壁厚3.5mm的普通鋼管加工制成，鋼管前端加工成錐形。

1.5、漿材：水泥砂漿采用早強型425以上硅酸鹽水泥，加入水泥用量的0.6%的UNF-5高效減水劑，水灰比0.38，膨脹劑采用硫鋁酸鹽水泥，漿材的配方比為：硫鋁酸鹽水泥：水泥：UNF-5=38：10：90：0.6，錨固段注漿要求自孔底一次性壓滿M35水泥砂漿，注漿壓力≥0.6Mpa，砂漿灌注必須飽滿密實，第一次注漿完畢，水泥砂漿凝固收縮后，孔口應(yīng)進行補漿。

1.6、集料

1.6.1、砂漿：錨固段砂漿強度要求≥35Mpa。

1.6.2、水：不得采用污水及PH值<4的酸性水，注漿水泥外加三乙醇胺（早強劑），其用量為水泥的3%。

1.7、錨孔直徑取φ110，造孔應(yīng)先選用帶套管的潛孔沖擊鉆，嚴禁加水鉆孔，鉆孔精度要求傾角偏差小于1°，方向偏差小于1°；并應(yīng)盡量縮短預(yù)應(yīng)力錨索的施工周期，及早對邊坡施加預(yù)應(yīng)力，才能充分發(fā)揮其性能。

1.8、預(yù)應(yīng)力筋采用5束D=15.2mm的鋼絞線，錨索荷載設(shè)計值為625KN，預(yù)拉值為687.5KN，鎖定值為687.5KN。當錨固段注漿體與地基梁達到設(shè)計強度的70%后即可進行張拉，張拉時每根鋼絞線最大張拉控制力為125KN，每根錨索為5×125 KN。先取30KN的荷載，進行單根預(yù)張拉，使其各部位接觸緊密，鋼絲或鋼絞線受力均勻后，再進行整索張拉。張拉分五個級別，前四級為設(shè)計拉力的25%，50%，75%，100%，分別持荷5分鐘，最后一級為設(shè)計拉力的110%，持荷30分鐘。施加預(yù)應(yīng)力完畢后機械切除外露的多余鋼絞線，嚴禁電割。施加拉力時應(yīng)隨時觀察地基梁的變化，如有異常應(yīng)暫時停止。

2、錨桿框架式植草防護施工材料及注意事項

2.1、框架由C25混凝土及鋼筋骨架構(gòu)成，框架寬30cm，厚30cm。框架嵌入巖層20cm。

2.2、為防止施工過程中骨架發(fā)生偏移和下垂，骨架下面由φ6.5錨釘錨固于深度不小于0.4m，以固定為準。

2.3、為保證混凝土框架外形平整直順，鋼筋骨架兩側(cè)面安裝鍍鋅電焊網(wǎng)，并綁扎固定于鋼筋骨架。

2.4、鋼筋骨架節(jié)點由Φ25螺紋鋼筋粘結(jié)固定，錨桿固定深度7米，錨固角度為25°，錨桿外露端頭與鋼筋骨架箍筋焊接連接，并設(shè)彎鉤連結(jié)。

2.5、框架內(nèi)采用拉伸網(wǎng)植草進行坡面防護。

3、井字地梁施工材料及注意事項

3.1、地梁采用C30混凝土澆筑，須嵌入坡面至少20cm。

3.2、每根地梁上預(yù)埋內(nèi)徑φ120mm塑料管錨孔。

3.3、一號鋼墊板中孔120mm，澆注在地梁上，二號鋼墊板中孔90mm，在錨索張拉時墊上。

五、施工工藝流程方法

1、施工工藝流程圖

坡面防護施工工藝流程圖

2、施工方法

2.1、邊坡開挖

開挖時應(yīng)盡量減少對邊坡巖體的擾動，根據(jù)設(shè)計要求分級施工，第一次開挖高度為坡頂至第一節(jié)井字地梁底面高差。土質(zhì)及全風化邊坡采用人工配合挖掘機開挖，強風化邊坡采用深孔爆破，但至設(shè)計邊坡附近約2～3m時宜采取微震開挖，實施淺孔預(yù)裂和光面爆破，自上而下施工，開挖后盡快進行坡面防護。嚴格控制超欠挖，保持邊坡平順，對超挖部分要求先找平后再進行下一道作業(yè)。

2.2、定位、造孔

為提高鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量，采用潛孔沖擊式鉆機造孔。用經(jīng)緯儀放出基線和定出孔位，用方向架定出錨索方向，調(diào)整機位。鉆進前按錨索設(shè)計長度將所需鉆桿擺放整齊，鉆桿用完時孔深即到位（考慮到鉆桿長度誤差，要求鉆孔超深不小于50cm），安上沖擊器、鉆頭，接好管路即可開鉆。鉆進中鉆具的斜度應(yīng)與定位器所定斜度一致，每隔5m用測角儀校正鉆孔方向一次。鉆孔結(jié)束逐根拔出鉆桿和鉆具，將沖擊器清洗好備用，并以高壓風吹凈孔內(nèi)粉塵，保持無浮碴。若遇滲水、塌孔、卡鉆等，按有關(guān)技術(shù)措施進行處理。

鉆孔錨固段應(yīng)進入設(shè)計要求的弱風化巖層，且長度不小于設(shè)計值，否則應(yīng)繼續(xù)鉆進，直至符合設(shè)計要求的巖層及長度或由設(shè)計變更。

2.3、錨索制作

錨索可在鉆孔的同時于現(xiàn)場進行制作。先將其調(diào)直，按：鉆孔實際長度+井字地梁厚度+鋼墊板厚度+千斤頂長度+工具錨和工作錨的厚度+張拉操作預(yù)留量+截長誤差=鋼絞線下料長度，用無齒鋸截取（截長誤差考慮為50～100mm）。然后將其平順地放在作業(yè)臺架上，量出內(nèi)錨固段和自由段長度，分別作出標記，除去內(nèi)錨固段錨索PE皮并清洗干凈，每隔2m設(shè)置一道擴張環(huán)，兩道擴張環(huán)之間設(shè)置一道緊箍環(huán)，采用16號鐵絲繞制，不少于兩圈，以提高錨索孔內(nèi)鋼絞線與混凝土的“粘結(jié)力”、“鑲嵌力”，自由段鋼絞線外涂防銹油后用塑料管包裹，與錨固體連結(jié)處用鐵絲綁牢。再在錨索端頭安設(shè)導(dǎo)向帽，最后進行編號使其與孔位相對應(yīng)。

2.4、錨索安裝、注漿

將組裝好的錨索抬至孔位處，核實錨索與孔位對應(yīng)，然后清孔一次。將錨索往孔里面送，架子上站人往上提拉和抬平錨索，架子下的人將其舉起來往上遞。注漿管與錨索一起裝入，緩緩插入孔底，管口與孔底保持30～50cm的距離。檢查調(diào)節(jié)定位止?jié){環(huán)和限漿環(huán)位置準確，確定注漿管暢通后，開動注漿機，采用孔底返漿法進行錨固段注漿，水泥漿水灰比為0.38，根據(jù)設(shè)計要求摻入水泥用量的0.6%的高效減水劑及相應(yīng)的膨脹劑（采用硫鋁酸鹽水泥），漿材的配合比為水：硫鋁酸鹽水泥（膨脹劑）：水泥：UNF-5=38：10：90：0.6。注漿壓力≥0.6Mpa。注漿量通過砂漿位置顯示器控制，并待孔口有水泥漿溢出時為止。注漿工藝流程：拌制砂漿→壓水連通試驗→開始低速小流量注漿→正常注漿→邊注漿邊提管→注漿至設(shè)計錨固長度→終止、移位進行下一孔注漿。

2.5、井字地梁砼澆注

井字型錨索地梁，是重要的承壓構(gòu)件，其作用有幾點：一是起著擋土墻作用，二是把錨具的集中荷載傳遞到巖面，三是調(diào)整巖石表面的受力方向，因此施工質(zhì)量必須高度保證。在設(shè)計位置綁扎井字地梁鋼筋骨架，三向立模，埋設(shè)連結(jié)固定錨頭用的膨脹鏍栓及土壓力盒等應(yīng)力監(jiān)測元件；同時在錨孔與井字地梁交叉處（靠坡體內(nèi)側(cè)）預(yù)埋補漿用注漿管，最后整體澆灌設(shè)計標號混凝土，震搗密實加強養(yǎng)護。

2.6、錨索張拉

錨索張拉必須在注漿體、井字地梁砼達到設(shè)計強度70%方可進行。先緊靠井字地梁安設(shè)錨索測力計，再據(jù)設(shè)計需要鋪厚度為δ=2.2cm的鋼墊板以保證錨具與錨索軸線垂直，然后裝上錨具。錨索張拉前需對張拉設(shè)備進行標定，繪出千斤頂出力F（KN）和壓力表指示的壓強P（Mpa）曲線，作為錨索張拉時的依據(jù)。

預(yù)應(yīng)力筋采用5束D=15.2mm的鋼絞線，錨索荷載設(shè)計值為625KN，預(yù)拉值為687.5KN，鎖定值為687.5KN。當錨固段注漿。體與地基梁達到設(shè)計強度的70%后即可進行張拉，張拉時每根鋼絞線最大張拉控制力為125KN，每根錨索為5×125 KN。先取30KN的荷載，進行單根預(yù)張拉，使其各部位接觸緊密，鋼絲或鋼絞線受力均勻后，再進行整索張拉。張拉分五個級別，前四級為設(shè)計拉力為25%，50%，75%，100%，分別持荷5分鐘，最后一級為設(shè)計拉力的110%，持荷30分鐘。

2.7、對于鋼絞線的松弛、地層的徐變等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，在張拉后的6～10天內(nèi)進行補償張拉，張拉力取設(shè)計預(yù)拉力的20%。施加預(yù)應(yīng)力完畢后機械切除外露的多余鋼絞線，然后穩(wěn)壓鎖定。

2.8、自由段防腐注漿

補償張拉后立即封口注漿，注漿管從預(yù)留孔插入，直至管口到達距錨固段外端50cm為止，壓力控制在1.5Mpa左右，當預(yù)留孔有漿液溢出時即可停止注漿。

2.9、封錨

采用5mm厚鋼板焊制封錨用模板（外側(cè)焊接），斷面呈“ 凹 ”型，預(yù)留螺栓孔。將其與井字地梁上預(yù)置螺栓連結(jié)固定好，澆注C30砼進行封閉。

2.10、坡面錨桿、拉伸網(wǎng)植草施工

在錨桿施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、土層條件和環(huán)境條件，合理選擇施工設(shè)備、器具和工藝方法。

2.10.1、根據(jù)設(shè)計要求和機器設(shè)備的規(guī)格、型號，平整出保證安全和足夠施工的場地。

2.10.2、施工前，要認真檢查原材料型號、品種、規(guī)格及錨桿各部件的質(zhì)量，并檢查原材料和主要技術(shù)性能是否符合設(shè)計要求。

2.10.3、工程錨桿施工前，宜取兩根錨桿進行鉆孔、注漿、張拉與鎖定的試驗性作業(yè)，考核施工工藝和施工設(shè)備的適應(yīng)性。

2.10.4、在坡面及框架梁之間回填培耕植土30cm，然后進行拉伸網(wǎng)安裝，采用φ6.5鋼筋（涂瀝青防銹）固定錨樁，按1m×1m間距布置，錨

釘錨固深度不小于40cm。培植好草籽后用塑料薄膜覆蓋進行養(yǎng)護。

六、機械設(shè)備

八、質(zhì)量措施

1、進行施工組織設(shè)計，編制詳細的施工計劃，合理安排施工。

2、按設(shè)計孔口座標在腳手架上安裝鉆機專用鋼管、放置好鉆機，用經(jīng)緯儀按邊坡方向放出基線用方向架放出錨索方位角，測角儀調(diào)整傾角。擰牢緊固件，核查一遍機位座標、方位及傾角，無誤后再將所有緊固件緊一遍，鉆孔精度要求傾角偏差小于1°，方向偏差小于1°。

3、鉆進中若遇坍孔應(yīng)立即停鉆進行固壁處理，注漿24小時后重新掃孔鉆進。鉆完后洗孔要干凈徹底，孔中不得留有巖粉和水。

4、鋼絞線需調(diào)直、除銹、去油污，檢查無損傷、無交叉重疊、無銹坑，不合格者應(yīng)剔除。切斷后的鋼絞線兩端應(yīng)用鐵絲扎捆牢固，同一孔的鋼絞線必須等長。錨索安放要保證平直，張拉段要放在錨孔中央，確保錨索孔壁有不少于1cm的注漿厚度。

5、選用采用早強型425#以上硅酸鹽水泥均勻拌制水泥砂漿，砂漿質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。攪拌好的砂漿應(yīng)再次過篩后方可壓漿，避免堵塞管路。嚴格控制澆注井字地梁用混凝土水灰比、灰砂比。

6、注漿時間內(nèi)水、電應(yīng)充足，錨孔內(nèi)砂漿應(yīng)有足夠養(yǎng)生時間，在養(yǎng)生期不得碰撞、移動錨索。張拉段注漿必須待漿液溢出孔口穩(wěn)定1～2分鐘后方可停止，24小時后還需進行補漿，以確保注漿飽滿。在錨固段砂漿及井字地梁混凝土達到設(shè)計強度的70%后方可進行張拉，張拉前需標定張拉設(shè)備。

7、嚴格按有關(guān)混凝土施工規(guī)范和預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范作業(yè)，加強監(jiān)測控制。

8、注意事項

8.1 控制地面超載：基坑的開挖施工期間，嚴格控制施工車輛通行，避免因重車行走而帶來較大地面超載加大變形；

8.2加強觀測：基坑施工期間，在基坑頂部設(shè)置觀測點進行豎直及水平位移觀測。

作者簡介：

陳永發(fā) 1974年生 中國中鐵五局一公司，大學本科，工程師。