橋梁深基坑開挖支護的設計與施工

【摘要】本文描述對象為杭州蕭山機場路高架橋改建項目，主要內容為對大車流量路段橋梁基坑開挖支護的設計及其施工的介紹，希望能對類似工程產生借鑒意義。

【關鍵詞】深基坑；開挖；排樁支護；設計；施工

1工程概況

該地段BRT 系統QA標高架橋橋墩共11個，序號為154#～164#。該橋上部采用了預應力砼現澆箱梁，下部結構則為樁基承臺接墩柱。墩柱結構是群樁式，承臺樁基為四根或六根，共有兩種尺寸，分別為11.3*5.7*3.5m和11.1*5.7*3.0m。墩柱最高達21.5米，以地面為界線分為上下兩部分，上部是矩形板式花瓶墩，下部是矩形實體墩。由于市心北路車流量較大，施工時須將交通影響降到最低，所以承臺施工不選擇放坡開挖式，而選擇垂直開挖式。

2建設條件

2.1施工條件

該地道路交通便利，但施工時需封閉部分車道，因此對交通壓力會有所增加。基坑支護的開挖施工需控制在圍擋之內，其穩定性會對交通和施工產生影響。

2.2土層地質分布情況

從上到下依次為： 第一層，填筑土—— -a拋石；第二層，中塑性亞粘土—— -1粗砂；第三層，中塑性殘積亞粘土；第四層，全風化花崗巖；第五層，散體狀強風化花崗巖；第六層，碎裂狀強風化花崗巖；第七層，弱風化花崗巖；第八層，微風化花崗巖。

2.3水文地質條件

地下水主要包括以下幾類：

A、上層滯水是弱～中等透水層，分布于第一層；

B、松散巖類孔隙潛水是強透水層，存于第二層；

C、風化帶網狀孔隙裂隙潛水～微承壓水是弱透水層，由第三層至第五層組成，含水量較少；

D、基巖裂隙承壓水是中等～強透水層，分布于第六層至第八層，富含水量高，水位埋藏較深。

3支護方案的確定

根據上述條件及相關要求，基坑支護施工可選擇以下方案：

鋼板樁方案，速度快、工期短，但缺陷也明顯：進入亞粘土層后打入困難；

倒掛井壁方案，即邊開挖邊支護，能及時運用鋼筋混凝土搭建一個封閉框架，其缺陷在于豎向支護剛度較小，支撐密，不利于開挖；

排樁方案，即樁基加三道支撐結構，其優勢在于豎向支撐剛度較大，且支撐較少。

在綜合比對之后，確定支護結構為“沖（鉆）孔樁加三道內支撐”式，具體如下：

通過沖孔樁圍繞承臺構建成矩形結構。其中，沖孔樁的樁徑應達到800mm，應至少打入承臺底部兩米，彼此間距應為1.2米至1.5米。

通過截面為0.8*0.5米的冠梁將沖孔樁連成整體，樁基砼等級、冠梁砼等級應分別達到C25、C30。

內支撐體系是圍檁和對撐（采用HU350c型鋼）、角撐（采用HU300c型鋼）結構；樁間通過噴射C20砼護面；以1.5米以上∮16鋼筋安裝錨筋，且彼此間距應達到1500*2000mm，并以雙向筋∮6@200*200綁扎成鋼筋網片。

4土方開挖方案

基坑每側的開挖面積比承臺寬50cm，開挖尺寸最高可達12.3*10.7米。161#與162#墩的單個基坑土方開挖量為1700m3，其余為1000m3?；娱_挖施工分四層進行，開挖量與厚度如下：一層220m3-400m3 與3米，二層220m3-530m3與3-4米，三層220m3-400m3與3米，四層280m3-400m3與4米。

4.1開挖施工平面布置

若土方開挖深度低于5米，那施工設備用普通挖掘機，否則選用長臂挖掘機。

4.2開挖施工流程

第一，挖除表層土方至第一道支撐底標高，安裝第一道鋼支撐。

第二，按照Ⅰ區--Ⅱ區--Ⅲ區的順序挖除第二層土方，滿足左右對稱要求，至第二道支撐底標高，安裝第二道鋼支撐。

在挖除第三、第四層土方時，也是依次按照第二道流程進行施工。

4.3降排水措施

圍繞冠梁修建高度為30cm的截水墻，以將地表水阻擋在基坑之外；基坑內則通過排水溝、集水井來實現排水。

5主要施工工藝及方法

5.1施工順序

⑴橋梁工程樁施工；⑵支護樁沖孔；⑶灌注砼成樁；⑷冠梁施工；⑸土方開挖；⑹噴射砼護面；⑺鋼支撐施工；⑻土方開挖至底部；⑼澆注砼墊層；⑽承臺施工；⑾承臺周邊回填；⑿墩身施工；⒀基坑回填。

5.2支護樁施工（方法與橋梁樁基施工相同）

5.3冠梁施工

對樁芯頂面混凝土鑿毛處理并清理干凈；除銹處理錨固鋼筋，并加以校正。完成后，確保頂面標高低于理論樁頂標高。冠梁鋼筋綁扎，主筋焊接樁頂錨固筋，以確保結構整體性。完成冠梁模板架設后，最后完成混凝土澆筑。

5.4土方開挖

土方開挖須在支護樁與冠梁砼強度高于設計值70%后進行。開挖需注意以下要點：

（1）分層施工，確保左右均勻對稱，每層厚度保持1米內。每到一道支撐底標高，安裝內支撐之后再開挖。

（2）開挖過程中如遇到較多地下水或流泥較多等情況，須立即停工并采取降水措施。

（3）支護結構不能與挖掘機碰撞。

（4）當施工至設計標高相近時，測定坑底標高，設立相應的控制木樁，再引至挖土控制標樁。

5.5內支撐施工

與土方開挖交互進行。每層土方開挖至支撐底時，都需安裝鋼支撐后再挖下一層土方。在安裝鋼支撐時應注意：

（1）通過焊接方式實現鋼構件、支撐和圍檁的拼接，拼接點位置為支撐交匯點附近。

（2）仔細檢查各個連接節點，確認其是否焊接牢固。

（3）對各構件、各連接節點及標高偏差進行認真檢查，確保工程質量。

5.6噴射砼護面

對支護樁間土進行噴射砼護面，且需隨挖隨噴，工序與要求如下：

（1）開挖若發現坑壁土質較差，需修整后再噴射薄砼。

（2）按要求設置∮16錨筋。

（3）用∮6鋼筋綁扎網片之后再連接錨筋，保證保護層厚度。

（4）設置能將水排至排水溝的泄水管。

（5）噴射砼施工先將浮漿碎屑清凈，從下而上干噴一次完成。此外，還應先綁扎下層鋼筋網片，再對其搭接長度范圍內進行噴射砼施工，待噴完兩小時后，實施噴水養護。

5.7澆注墊層砼

開挖到達墊層底標高時，在基坑四周設置排水溝，通過潛水泵抽排，最后澆注300mm的C20墊層砼以封底。

5.8支撐拆除

完成承臺施工之后，對其周邊進行回填砂灌水密實，并澆注能頂緊支護樁的C20砼傳力帶，待其強度為設計值75%之后，將第三道支撐拆除，之后繼續墩身施工。第二道支撐與第一道支撐采用同樣的方法拆除。拆除工具為氧乙炔，方法為割斷支撐與鋼圍檁間的連接節點。

6基坑開挖監測

安全等級要達到一級水準。開挖之前，先考察實際情況，再制定監測方案。

監測內容及預警指標如下：支護樁頂部水平位移，當支護結構水平位移的最大值超過基坑開挖深度1/300時發出預警；坑外水平位移與地表沉降，當基坑的噴錨支護結構中有構件存在應力驟增、斷裂跡象時發出預警；臨近地下管線沉降與位移，當管道每日沉降量或水平位移量高于3mm時發出預警；道路、臨近建筑物，當不均勻沉降超過現行相關規定允許值時發出預警。

監測頻率：開挖時，每周對基坑水平位移和沉降進行1至2次監測；承臺澆注后改為每周1次；如有異常情況發生，比如暴雨或位移較大等，應增加監測次數。

7結語

（1）在車流量大的地段進行深基坑施工，所選圍護結構必須安全合適，這關系到周邊交通安全和環境質量。

（2）圍護和支撐體系的安全應通過相關監測手段加以動態控制，并采取信息化施工等措施。

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