尾礦庫區橋梁基礎施工安全防護控制技術

劉小軍

（中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州215131）

1.前言

尾礦庫內橋梁施工安全防護控制重點為鉆孔樁樁基礎及承臺基礎施工，消除橋梁基礎施工對尾礦庫礦砂所帶來的不安全影響因素，確保紅線外尾礦庫礦砂的穩定，確保橋梁結構自身安全。

2.工程概況

銅山大橋全橋孔跨布置為6-31.5m簡支梁，全長208.980延米，銅山大橋線路沿右側山坡坡腳穿越尾礦庫邊緣，線路經過的尾礦庫邊緣無堤壩，尾礦庫三面環山，橋位遠離堤壩，橋位距離左側尾礦庫堤壩300m，距離左側尾礦庫內水塘220m。銅山大橋共5個墩，2個臺，墩臺基礎全部為鉆孔樁基礎，樁徑為1.0m，樁長17.5m～28m不等，每個墩位設置8根鉆孔樁，每個橋臺設置9根鉆孔樁，除4#墩外，其余墩臺均按柱樁基礎設計。承臺為矩形承臺，高為2.0m；墩身為雙線收坡式矩形墩，墩高3m、4m不等，墩頂位于原地面以下0.5m～1m，墩身施工前需對尾礦砂進行挖除至梁底以下1.5m。該橋所處范圍主要為人工填土，為銅鉬礦棄碴，呈粉狀，松散，飽和，局部厚度較大，層厚3.7m～12.00m。對坑壁穩定性影響較大，需對坑壁采取支護措施。

3.尾礦庫內橋梁基礎施工工藝

在橋位線路右側修建貫通便道，紅線兩邊采用SMW工法擋土墻確保施工紅線外尾礦庫礦砂的穩定，防止因礦砂清移和流動產生的側壓力，威脅到橋梁結構安全。鉆孔樁施工采用鋼護筒穿過尾礦庫礦砂的底層，沖擊鉆機成孔，導管法灌注水下混凝土。承臺基坑支護采用井點降水結合鋼板樁圍堰支護，承臺基坑采用挖掘機開挖，人工配合清基，模板采用大塊定型鋼模板。墩身采用大塊定型鋼模板施工，汽車吊配合人工立、拆模板，汽車泵送混凝土澆筑成型。橋臺分兩次立模成型，采用竹膠板、方木、拉桿加固，汽車泵送混凝土澆筑成型。砼由攪拌站集中拌制，砼罐車運輸，砼輸送泵泵送或吊車吊裝入模，砼養生采用塑料薄膜包裹養生。鋼筋在鋼筋棚內集中加工，半成品運至工地現場綁扎安裝。

4.安全防護控制重點及施工技術措施

4.1 場地平整

根據現場輕型觸探試驗檢測，南京臺位于山坡坡腳粘土層，基本承載力280KPa；1號～5號墩及上海臺位于尾礦庫中，基本承載力為164～218KPa；場地平整后，利用壓路機將整個場地靜壓2～3遍，保證整個場地平整、密實，并在兩側紅線邊緣人工開挖排水溝，確保排水暢通，場地不積水。

4.2 征地邊界SMW工法擋土墻施工

為了防止橋梁施工對尾礦庫的影響，在橋梁征地邊線兩側各施工一道SMW工法擋土墻,全長416m，SMW工法擋土墻如圖1所示。SMW工法擋土墻利用三軸攪拌機就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經充分攪拌混合后，再將φ25螺紋鋼筋按照50cm的間距插入攪拌樁體內，形成地下連續墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結構，消除橋梁基礎施工對紅線外的礦砂所帶來的不安全影響因素，確保紅線外尾礦庫礦砂的穩定，同時也防止因礦砂清移和流動產生的側壓力，威脅到橋梁結構自身安全。SMW工法擋土墻主要特點是構造簡單，止水性能好，工期短，對周圍環境污染小，非常適合銅山大橋基礎施工現場實際情況的需要。

圖1 SMW工法擋墻施工布置圖

三軸水泥攪拌樁樁長為12～19m，墻厚0.9m。三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度。水泥漿液制備及漿液注入漿液的攪制采用32.5普通硅酸鹽水泥，參考漿液配合比范圍為水泥：膨潤土：水 =(270～360kg)：(5～15kg)：(450～900kg)，具體配合比應通過加固土室內試驗的檢驗方能使用，15%漿液配比為1:1.7，20%漿液配比為1:2.5，注漿壓力為1.5MPa～2.5MPa。樁體攪拌6小時以內完成鋼筋插入。

4.3 鉆孔平臺、施工便道修筑

放樣出墩臺位置，灑出鉆孔平臺邊線，平臺尺寸為15*12m左右，大小滿足兩臺鉆機同時施工，且不干擾混凝土運輸及灌注。在表層填筑山皮石厚度為0.6～1.0m，壓路機分層碾壓密實，作為鉆孔樁施工平臺，確保鉆機施工中不下沉，不傾斜。

在紅線線路右側修筑一條寬4.0m的施工便道，采用山皮石填筑，填筑厚度0.8～1.2m，壓路機分層碾壓密實。在既有水溝位置埋設直徑1.0m鋼筋混凝土涵管，保證既有水系暢通。

4.4 護筒的制作與埋設

①護筒制作

本橋護筒有兩種，一種為永久性鋼護筒，長度為承臺底至砂層底段，為保證樁體質量及以后不被破壞而設置的；另外一種鉆孔樁施工臨時鋼護筒，該段鋼護筒在承臺開挖后割除。護筒均采用厚度δ＝12mm的鋼板制作，內徑為140cm。護筒長6～12m，護筒頂宜高出鉆孔平臺頂面0.5m左右，護筒底穿過尾砂層。為便于泥漿循環，在護筒頂端設高300mm、寬500mm的出漿口。

②鋼護筒埋設施工

護筒分段連接埋設，底段護筒長3～5m，采用30t汽車吊吊裝就位，DZJ140型振動錘沉放。汽車吊停放在平整好的鉆孔平臺面上，吊裝鋼護筒至人工挖好的導向基坑里面后（導向基坑深度為1.5m），慢慢放松吊機鋼絲繩，由于護筒自重而不再沉入土層時，檢查護筒的垂直度。

每次振動持續時間不宜超過10～15min，過長則振動錘易遭到破壞，太短則難以下沉。護筒的下沉應一氣呵成，不可中途停頓或有較長時間的間隙，以免護筒周圍土層密實后造成繼續下沉困難。當第一節鋼護筒下沉至預定深度后（鋼護筒頂高出原地面1m），停止振動，將振動錘調出鋼護筒，吊裝第二節鋼護筒，進行護筒對接，經檢驗焊接合格后，開始第二節鋼護筒下沉。依次連接至護筒穿過砂層，進入穩定的粘土層。

4.5 泥漿池、泥漿槽

在相近的2個鉆孔平臺中間開挖泥漿池，設置5×4×3m的沉淀池和5×7×2.5m的泥漿循環池，采用溝渠連通，形成一個循環體系。造漿用水及施工用水由水車送至現場水池。泥漿池開挖土方及時運出場地至棄土場。鉆孔時排放的廢漿及時用泥漿專用車輛運至指定地點排放。各墩臺鉆機布置面向廢漿池方向。

由于尾礦庫礦砂存水較差，砂層不穩定，本橋所有泥漿池、水池開挖后均采用彩條布鋪墊，確保泥漿不會流失。樁位流經泥漿池的泥漿槽，寬為55cm，高為50cm，溝槽中采用彩條布鋪墊，兩側用編織袋裝粘土擋護。這樣不僅保證了施工用水，也減小了施工對尾礦庫所產生的影響。

4.6 承臺施工基坑開挖

承臺的最后一根鉆孔樁施工完畢一周后，方可進行承臺基坑開挖。開挖前放樣出承臺開挖角點，測量地面標高，根據開挖深度和放坡計算出承臺開挖開口大小，用白灰撒出開口線。開口線的確定如下式：

本橋承臺埋入地下2.5～3.5m，基坑深度為4.5～5.5m。南京臺位于山坡坡腳的粘土層上，土質較好，考慮放坡開挖即可；1#～5#墩及上海臺位于尾礦庫礦砂中，為確保基坑穩定性，開挖時采用井點降水、鋼板樁支護，如圖2所示。井點管長6m，降水3～4天后，根據出水量大小確定開挖時間。開挖時根據地質情況，鋼板樁樁長為9m，鋼板樁頂口采用鋼圍領及斜撐加固。

基坑采用機械開挖，人工輔助清理，機械開挖至設計坑底0.2m以上時人工開挖，防止機械擾動基底原土。開挖土汽車運至棄土場，基坑頂2m范圍不得臨時堆放土方。要求基坑頂面四周開挖50*40cm的截水溝，坑底開挖30*30cm的排水溝、對角設40*40cm的集水井，并設置排水設施。一旦承臺施工完畢后，立即進行分層壓實回填，橋墩承臺基坑采用粘土回填，橋臺承臺基坑臺后及兩側采用C15混凝土回填，正面采用粘土回填。

圖2 承臺施工降水及支護布置圖

結束語

SMW工法擋土墻與井點降水相結合的支護工藝在尾礦庫內橋梁基礎施工中首次使用并取得了良好的效果，通過橋梁基礎施工來看，基坑開挖支護、尾礦庫大壩的穩定均達到施工要求，在以后同類型結構施工中，是一項值得推廣的安全防護控制技術，創造更好的經濟效益。

[1]史佩棟主編.實用樁基工程手冊[M].中國建筑工業出版社,北京,1999.(5).

[2]余志成,施文華編著.深基坑支護設計與施工[M].中國建筑工業出版社,北京,2000.(6).

[3]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].人民交通出版社,北京,2000.

[4]屈慶余.高壓噴射灌漿生產性試驗[J].中國三峽建設,1999(11).