淺談陸上錨碇深基坑施工技術(shù)

過(guò)佳鑫

（中鐵大橋局第二工程有限公司，江蘇南京，210015）

淺談陸上錨碇深基坑施工技術(shù)

過(guò)佳鑫

（中鐵大橋局第二工程有限公司，江蘇南京，210015）

以鐵路連云港至鎮(zhèn)江線(xiàn)五峰山長(zhǎng)江大橋南錨碇基坑為研究對(duì)象，依次論述了基坑支護(hù)、基坑開(kāi)挖兩個(gè)施工階段。基坑支護(hù)階段主要是針對(duì)工程實(shí)際情況，對(duì)地下連續(xù)墻施工方案進(jìn)行比選；基坑開(kāi)挖階段主要是結(jié)合信息化施工對(duì)整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控來(lái)滿(mǎn)足各種施工技術(shù)要求。

錨碇；地下連續(xù)墻；深基坑；開(kāi)挖；內(nèi)襯；施工

0 引言

深基坑工程是個(gè)綜合性的巖土工程難題，既涉及強(qiáng)度和穩(wěn)定問(wèn)題，又包含變形問(wèn)題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用。深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方案的選擇，必須通過(guò)大量的工程實(shí)踐信息來(lái)檢驗(yàn)、修正，以提高深基坑工程的安全性。本文以鐵路連云港至鎮(zhèn)江線(xiàn)五峰山長(zhǎng)江大橋南錨碇基坑為例，探討了支護(hù)和開(kāi)挖的關(guān)鍵工序和措施。

1 工程概況

五峰山大橋南錨碇基礎(chǔ)采用直徑為87 m的現(xiàn)澆擴(kuò)大基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)底面成臺(tái)階形布置，高程為-31.00～-15.00 m，基頂高程為+6.000 m。基底持力層為微風(fēng)化凝灰?guī)r。錨碇基礎(chǔ)采用外徑90 m，壁厚1.5 m的圓形地下連續(xù)墻加環(huán)形鋼筋混凝土內(nèi)襯作為基坑開(kāi)挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)。為防止地下連續(xù)墻底腳發(fā)生滲流及踢腳破壞，有利于增加基坑的抗隆起穩(wěn)定性，地下連續(xù)墻嵌入基底2 m[1]。圖1為錨碇結(jié)構(gòu)圖。

該工程錨碇基礎(chǔ)范圍內(nèi)地勢(shì)復(fù)雜，弱風(fēng)化凝灰?guī)r巖面起伏較大。擴(kuò)大基礎(chǔ)范圍內(nèi)巖面高差約30.3 m，整體趨勢(shì)為下游側(cè)較高，上游側(cè)較低。圓形地連墻直徑大、厚度厚，深度深，入巖深度深，巖體強(qiáng)度高，總體規(guī)模大。地連墻入巖深度深，施工區(qū)域在開(kāi)挖地連墻時(shí)，主要穿過(guò)覆蓋層到基巖。最深的40 m槽段，覆蓋層黏土層厚度26.4 m，巖層13.6 m。最淺的24 m深槽段覆蓋層厚3 m，巖層21 m。實(shí)際上最淺的24 m深槽段巖石從+6.0 m已經(jīng)出露，地連墻需切入巖層23 m。

圖1 錨碇結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

2 地下連續(xù)墻施工

2.1 方案比選

鎮(zhèn)江側(cè)南錨碇地連墻施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，比選兩種方案，即人工挖孔成槽方案和銑槽機(jī)成槽方案。

對(duì)于兩種方案，人工挖空成槽在工期較短、成本較低、質(zhì)量便于控制、資源組織方面較為便捷、干挖工藝也利于環(huán)保等方面均存在優(yōu)勢(shì)。但是人工成槽主要是在有限空間作業(yè)，槽段較深，涉及安全的危險(xiǎn)源相對(duì)較多，主要是透水、坍塌、高處墜物、機(jī)械故障、臨時(shí)用電、有害氣體等方面，加上現(xiàn)場(chǎng)人員多，素質(zhì)參差不齊，現(xiàn)場(chǎng)安全管理難度大，且進(jìn)入巖層后需頻繁進(jìn)行爆破作業(yè)，在安全及工期方面存在較大風(fēng)險(xiǎn)。銑槽機(jī)成槽主要是用機(jī)械替代人工，減少了人工的投入，相對(duì)減少了危險(xiǎn)源，安全管理難度減少很多，存在的危險(xiǎn)源主要是機(jī)械故障、臨時(shí)用電、塌孔埋鉆、機(jī)械翻倒等方面。因此，經(jīng)過(guò)綜合比選后擬采用銑槽機(jī)成槽方案。

2.2 成槽

先進(jìn)行導(dǎo)墻施工，完成導(dǎo)墻后采用液壓銑槽機(jī)進(jìn)行成槽施工，將地下連續(xù)墻劃分為Ⅰ、Ⅱ期槽段[2]。根據(jù)銑槽機(jī)的型號(hào)，Ⅰ期槽段采用三銑成槽，邊槽長(zhǎng)2.8 m，中間槽段長(zhǎng)0.8 m，槽段共長(zhǎng)6.4 m；Ⅱ期槽段長(zhǎng)2.8 m，一銑成槽。槽段連接采用銑接法（見(jiàn)圖2），即在兩個(gè)Ⅰ期槽中間進(jìn)行Ⅱ期槽成槽施工時(shí)，銑掉Ⅰ期槽端頭的部分混凝土形成鋸齒形搭接，Ⅰ、Ⅱ期槽孔在地連墻軸線(xiàn)上的搭接長(zhǎng)度為26 c m。通過(guò)銑接法確保地連墻防滲問(wèn)題滿(mǎn)足要求。

圖2 “銑接法”接頭施工示意圖

2.3 鋼筋籠制安

采用銑槽機(jī)進(jìn)行成槽施工，另一個(gè)難點(diǎn)在于Ⅰ期槽段鋼筋籠安裝。該工程鋼筋籠最大重量62.5 t，最大長(zhǎng)度42.885 m，在胎架上不分節(jié)整體加工成型。鋼筋籠安裝采用一次走行安裝到位，配備1臺(tái)250 t履帶吊和1臺(tái)130 t履帶吊，250 t履帶吊車(chē)為主吊，130 t履帶吊為空中翻轉(zhuǎn)之用。水平運(yùn)輸時(shí)，采用250 t履帶吊作為主吊，130 t履帶吊作為副吊，由兩臺(tái)履帶吊共同將分節(jié)鋼筋籠水平起吊。在鋼筋籠下設(shè)前采用超聲波測(cè)壁儀對(duì)槽形進(jìn)行加密測(cè)試，分析槽形，確保槽形滿(mǎn)足要求后方可鋼筋籠下設(shè)，避免鋼筋籠出現(xiàn)無(wú)法下設(shè)或刮槽現(xiàn)象。在鋼筋籠下設(shè)時(shí)，對(duì)準(zhǔn)槽段中心軸線(xiàn)，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，避免碰撞孔壁[2]。圖3為鋼筋籠吊裝示意圖。

圖3 鋼筋籠吊裝示意圖

2.4 混凝土澆筑

地下連續(xù)墻混凝土施工采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下灌注。根據(jù)該工程實(shí)際情況，導(dǎo)管直徑為245mm，Ⅰ期槽布置兩根導(dǎo)管，Ⅱ期槽布置一根導(dǎo)管。各導(dǎo)管均勻進(jìn)料，混凝土面高差不大于0.5 m，導(dǎo)管埋深不得小于2 m，不宜超過(guò)6 m。混凝土嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)配合比執(zhí)行，保證混凝土質(zhì)量。

地連墻混凝土澆注達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用超聲波進(jìn)行逐槽檢測(cè)，檢查地連墻墻體混凝土的完整性，并通過(guò)聲波判斷墻體接縫是否存在大的缺陷[3]。

2.5 地下連續(xù)墻質(zhì)量控制措施

2.5.1 地連墻槽壁穩(wěn)定性保障措施

采用優(yōu)質(zhì)泥漿材料制備泥漿，使泥漿具有良好物理、化學(xué)穩(wěn)定性。在成槽施工過(guò)程中，定時(shí)檢測(cè)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)。在成槽施工中如果泥漿比重超標(biāo)或者含砂率超過(guò)7%時(shí)要使用泥漿分離器對(duì)泥漿進(jìn)行調(diào)整。

2.5.2 槽壁垂直度控制措施

成槽過(guò)程中，每一抓結(jié)束后，采用超聲波側(cè)壁儀對(duì)槽壁進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)垂直度超過(guò)設(shè)計(jì)要求以后立即停止下挖，糾偏結(jié)束垂直度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，方可再次進(jìn)行下挖。

2.5.3 地下連續(xù)墻刷壁質(zhì)量的控制措施

刷壁擬采用旋挖鉆配刷壁器，旋挖鉆鉆桿剛性較大，可避免刷壁器無(wú)法密貼接頭的缺陷。鋼筋籠安裝完成后回填土采用編織袋裝土回填，可以減少回填土直接附著在接頭上。刷壁過(guò)程中，必須嚴(yán)密觀注刷壁器上的泥土附著情況，直至無(wú)泥為止。

3 基坑開(kāi)挖施工

3.1 土石方開(kāi)挖

基坑開(kāi)挖主要分為基坑取土及內(nèi)襯施工兩部分，采取分層開(kāi)挖，開(kāi)挖一層施工一層內(nèi)襯，待已澆筑內(nèi)襯達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后再繼續(xù)開(kāi)挖下一層，分12層進(jìn)行開(kāi)挖。基坑開(kāi)挖過(guò)程中，建立詳細(xì)的施工監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)地連墻、內(nèi)襯的應(yīng)力和變形進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)反饋信息，以便采取措施，確保基坑開(kāi)挖安全。

基坑直徑87 m，最大開(kāi)挖深度38 m，采用厚1.5 m圓形地連墻做為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖總方量約19萬(wàn)m3。基坑土方采用超前開(kāi)挖法，預(yù)留施工環(huán)道，施工本層內(nèi)襯期間，超前取下一層土方，開(kāi)挖土方邊坡為1∶1，即先結(jié)合內(nèi)襯的施工對(duì)稱(chēng)分區(qū)開(kāi)挖，形成流水作業(yè)，如此循環(huán)直至基底。基坑從上到下按階梯形開(kāi)挖。開(kāi)挖土石方由吊機(jī)吊出。內(nèi)襯底部石方采用超前爆破的方式進(jìn)行施工，局部未被爆破的石方采用破碎錘進(jìn)行施工。每層土方在內(nèi)襯部位開(kāi)挖到底時(shí)預(yù)留10～20 c m采用人工開(kāi)挖整平，以便澆筑內(nèi)襯墊層混凝土，避免出現(xiàn)找平現(xiàn)象。

3.2 巖層施工

巖層采用爆破開(kāi)挖，爆破由專(zhuān)業(yè)爆破公司負(fù)責(zé)進(jìn)行施工。施工前制定詳細(xì)的爆破方案，完善評(píng)審手續(xù)，并經(jīng)當(dāng)?shù)毓膊块T(mén)批準(zhǔn)后實(shí)施。爆破的總體原則是：采用控制爆破，多炮眼、少裝藥，采取預(yù)裂爆破形成隔離圈，采用微差爆破控制振動(dòng)烈度，確保不飛石，不破壞周邊需要保護(hù)的結(jié)構(gòu)。錨碇基礎(chǔ)落于微風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖上，在爆破時(shí)注意保護(hù)基巖不損壞，主要是控制爆破的烈度，計(jì)算爆破破壞圈大小，確定炮眼深度，確保基底在最小抵抗線(xiàn)以下20 c m，最后用破碎錘將基底標(biāo)高修整到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.3 機(jī)械進(jìn)出坑及人員通道

基坑內(nèi)的施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)、出坑采用150 t履帶吊配專(zhuān)用吊具吊運(yùn)。在基坑兩側(cè)沿橋梁中心線(xiàn)布置人行爬梯。爬梯采用“之”字型結(jié)構(gòu)，爬梯通過(guò)預(yù)埋件固定在內(nèi)襯壁上。

3.4 內(nèi)襯施工

圓形地連墻自帽梁以下設(shè)置不等厚的鋼筋混凝土環(huán)形內(nèi)襯，內(nèi)襯內(nèi)側(cè)為地連墻護(hù)壁，施工內(nèi)襯前采用小型炮機(jī)進(jìn)行鑿除面層松散混凝土，鑿除時(shí)注意加強(qiáng)對(duì)預(yù)埋接駁器進(jìn)行保護(hù)。

內(nèi)襯與地連墻鋼筋采用預(yù)埋在墻體內(nèi)的接駁器連接，內(nèi)襯上、下段間豎向鋼筋連接采用直螺紋套筒機(jī)械接頭，環(huán)向鋼筋采用搭接并按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求將接頭錯(cuò)開(kāi)布置。內(nèi)襯鋼筋安裝時(shí)，注意安裝與基礎(chǔ)連接鋼筋的接駁器，并做好防護(hù)。

內(nèi)襯混凝土配制時(shí)必須緩凝、早強(qiáng)。要求初凝前混凝土須澆筑完畢，同時(shí)為保證施工進(jìn)度，混凝土必須早強(qiáng)，3 d內(nèi)須達(dá)80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。內(nèi)襯屬大體積混凝土，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)還需滿(mǎn)足大體積混凝土溫控要求，嚴(yán)格控制入模溫度、養(yǎng)護(hù)溫度、拆模時(shí)機(jī)等參數(shù)，防止出現(xiàn)溫度裂紋[3]。圖4為內(nèi)襯施工工藝流程圖。

圖4 內(nèi)襯施工工藝流程圖

3.5 基坑監(jiān)控

在基坑施工中嚴(yán)格執(zhí)行信息化施工管理。根據(jù)監(jiān)測(cè)信息并結(jié)合基坑結(jié)構(gòu)受力、封水等情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)近期及遠(yuǎn)期基坑的運(yùn)行情況進(jìn)行較為可靠的預(yù)測(cè)，并在施工過(guò)程中對(duì)基坑施工及時(shí)提出有效的指導(dǎo)性意見(jiàn)，保證基坑的施工安全。一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，則立刻實(shí)施施工預(yù)案，確保基坑及周邊建筑物安全[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

錨碇深基坑開(kāi)挖及圍護(hù)種類(lèi)繁多，實(shí)際施工中究竟采用哪種方法，應(yīng)綜合考慮工程的地質(zhì)水文條件、基坑開(kāi)挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境、工期、成本等因素，因地制宜，合理設(shè)計(jì)，精心施工，嚴(yán)格監(jiān)控。

[1]中鐵大橋勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建連鎮(zhèn)鐵路五峰山長(zhǎng)江特大橋施工圖[Z].武漢：中鐵大橋勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2015.

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]TB 10426—2004，鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程[S].

[4]GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

U445

B

1009-7716（2017）06-0225-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.067

2017-03-16

過(guò)佳鑫（1990-），男，江蘇南京人，助理工程師，從事橋梁施工工作。