高水位富水砂卵石地層超深基坑施工技術研究

曾一峰

（四川路橋華東建設有限責任公司， 四川 成都 610200）

1 工程概況

西部某特大橋為跨越岷江的中承式鋼管混凝土拱橋，拱橋長457.6米。拱座基礎采用整體式擴大基礎，順橋向長50米，橫橋向寬50.6米，基底標高為295.5米。

2 地質條件

基坑工程所在場地為岷江Ⅰ級沖積階地，基坑范圍內東、西側和南側原地面較為平緩，高程約為315.00m～317.00m，北側為一斜坡，坡頂為河口村街道尾部高程約321.50m～312.2m。上層覆蓋約5米厚的粉土；中層為8～10m的砂卵石層，φ＞200mm約占20%，φ200mm～20mm約占60%；下層為粉砂質泥巖。

3 施工方案的對比

為采用最科學、安全、經濟的施工方法，需對施工方案從造價、工期、施工難度、環境影響等進行全方面的考慮[1]。

方案一：基坑周圍采用雙排SMW 工法樁（φ850mm@600mm）形成止水帷幕，兩排樁間距為1.85m，每根樁內部插入一根H 型鋼（H700×400×18×25），與錨索位置重疊的樁內不放置H 型鋼，樁頂采用帽梁連接。兩排工法樁之間灌注水泥砂漿與工法樁共同形成止水帷幕。

基坑側壁面自上而下共布設預應力錨索 5～6 排，長度18～44m，采用 4 根φ 15.2 鋼絞線，豎向及水平向間距皆為2.5m，下傾角25～32°。

方案二：本方案采用咬合樁[2]作為基坑圍護結構，承受水、土壓力，止水隔滲。設計水位高程取 311.5m，鋼筋混凝土樁直徑采用 150cm，素混凝土樁直徑采用120cm，樁間咬合20cm。

基坑北側為一斜坡，坡頂為河口村街道尾部，拆遷阻力大，為盡量減少民房拆遷數量，北側采用原地面整平后施工咬合樁+錨索[7]的方案。在高程318.00m 和313.00m 分別設置一道錨索，其余三側采用三級放坡，在第三級邊坡坡腳（312.00m）施工咬合樁。

方案三: 本方案采用咬合樁作為基坑圍護結構，承受水、土壓力，止水隔滲，咬合樁的截面尺寸和平面關系與方案二相同。考慮在富水砂卵石中錨索施工困難，故基坑四周均采用三級放坡，在第三級邊坡坡腳（312.00m）施工咬合樁。

基坑施工方案對比

收拆遷時間）新征收民房 拆征收民房0 ㎡ 拆遷民房116 ㎡ 拆遷民房686.5 ㎡紅線面積 紅線面積約4900 ㎡ 紅線面積約6300 ㎡ 紅線面積約6800 ㎡

從上述三個方案可以發現：三個方案各有優缺點，方案一環保，但工程量大、造價高、施工難度高、工期長、對地質條件適用性差、施工質量不易保證；方案二在富水砂卵石地層中施工錨索困難，造價與方案一相差不大，有房屋拆遷，不可控因素增加。超過了原有設計紅線，不利于環保；方案三房屋拆遷面積大，增加工期的不可控，對環境破壞大。

綜合考慮經濟、環保、工期等方面，以上三個方案均不完全符合當前環保、經濟、科學的要求，在結合以上三個方案的優點的基礎上提出了依然采用咬合樁這一成熟的工藝來做止水帷幕和支護結構，參照拱形結構主要承受軸力的特性[3]，將咬合樁布置為弧形進行結構優化設計。

4 弧形咬合樁施工技術

基坑底部開挖范圍為變成51m的正方形，四個邊的擋水和擋土結構采用弧形單列咬合樁。單邊跨距52.27m，矢高4.06m，矢跨比1/12.9。在基坑角點拱座各設4根直徑2m的抗力樁，角點外側各布置2根直徑1.4m的加固樁。樁頂設置弧形連系梁，增加基坑支護結構的整體性，并且約束樁頂變形，改變支護樁的受力結構，將支護樁從懸臂受力狀態轉變為底部固結、頂部簡支的狀態。

基坑角點抗力樁底端錨固基坑底以下 5m四個角點外加固樁底端錨固中風化以下2m。四邊中部各設計3根加強樁，樁底端嵌入基坑底以下1.5m，一般擋土及擋水樁嵌入3.2m，樁頂伸入弧形連系梁0.3m。樁長根據鉆孔的實際地質進行調整。

4.1 主要施工流程

（1）清理場地植被，按照設計對坐標控制點進行測量放點；

（2）開挖截水溝；實施東北段土釘墻施工，邊開挖邊支護，直至315m高程，開挖的土方可回填到場地較低的外側范圍。

（3）施工弧形咬合樁導墻，施工基坑弧形咬合樁及基坑角點4根抗力樁和角點外8根加固樁；

（4）施工樁頂連系梁；

（5）施工基坑內1口抽水井；

（6）開挖基坑土石方；

（7）若有局部漏滲水情況，采用注漿或快凝固混凝土補漏。

4.2 主要工程數量

土石方：60195m3；混凝土：3601m3；鋼筋:210388kg；回填量:20457m3。總工期140天。

5 結論

西部山區地質復雜，基坑施工難度高，通過對某特大橋拱座基坑施工方案的研究，對基坑不同施工方案進行了對比。通過對比研究發現采用現有常規技術方案均不能滿足工程要求，因此提出了弧形咬合樁支護結構的施工方案。

（1）弧形樁支護方案的開挖土石方量與采用SMW工法大致相同，有利于環保，施工造價與難度均比SMW工法低。

（2）弧形樁支護結構的混凝土用量和鋼筋用量均小于其他三種方案，做到了經濟的要求，且工期與采用咬合樁+放坡的施工方案工期相同，能夠保障工期。

（3）采用弧形樁可以避免房屋的拆遷，使工程進度處于可控范圍內。

弧形樁支護結構集各種常規施工方法優點于一身，適用范圍廣，在未來可廣泛應用于實際工程。