河道內(nèi)卵礫石地層承臺深基坑施工技術(shù)

馬占飛 徐斌

摘 要：以太行山高速公路邯鄲段漳河大橋河道內(nèi)承臺深基坑施工為例，重點(diǎn)闡述了河道內(nèi)卵礫石地層承臺深基坑施工方法。采用拉森IV型鋼板樁結(jié)合內(nèi)支撐支護(hù)進(jìn)行防護(hù)，采用長臂挖掘機(jī)+小型挖掘機(jī)組合進(jìn)行基坑開挖，基坑支護(hù)安全等級一級，深基坑施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，以期通過此案例為以后同類型基坑施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：承臺深基坑；鋼板樁；內(nèi)支撐；基坑開挖

中圖分類號：U443.16+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）11-0001-03

1 工程概況

漳河大橋位于太行山高速公路邯鄲段，在清漳河、濁漳河匯合口下游約200 m處跨越漳河，漳河橋面寬80～200 m，水深2～5 m，河道內(nèi)地下水位埋深3～8 m。該橋跨冀豫兩省省界與太行山高速安陽段相接，分左右兩幅。漳河大橋立面圖如圖1所示。漳河大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋，主跨跨徑布置為65 m +3×120 m +65 m。

橋位區(qū)屬低山區(qū)，地形起伏較大，元古界震旦系下統(tǒng)串嶺溝組中風(fēng)化砂巖為主，局部地表上覆第四系全更新統(tǒng)沖洪積形成的卵石，工程地質(zhì)條件較復(fù)雜。

根據(jù)設(shè)計(jì)勘察報(bào)告可知：卵石層在橋位區(qū)河道內(nèi)鉆孔中有所揭露，埋深0.00～2.50 m，層厚2.00～6.80 m。漂石層在橋位區(qū)河道內(nèi)鉆孔中有所揭露，地表出露，厚2.5 m。碎石層在河南段橋位區(qū)鉆孔中有所揭露，地表出露，層厚0.70～1.10 m。中風(fēng)化砂巖層在橋位區(qū)所有鉆孔中有所揭露，均未穿透，山坡及山頂基巖出露，最大揭露厚度53.20 m。不存在不良地質(zhì)作用、地質(zhì)災(zāi)害和特殊性巖土等地質(zhì)。

本橋共2個(gè)深基坑，左幅3#、右幅5#主墩承臺位于漳河河道左側(cè)，基坑開挖深度11.2 m。左幅4#、右幅6#主墩承臺位于漳河河道水面右側(cè)，施基坑開挖深度11.8 m。單個(gè)深基坑平面尺寸26.58 m×19.8 m，面積526.28 m2，基坑支護(hù)安全等級一級。

2 基坑支護(hù)及土方開挖設(shè)計(jì)

2.1 基坑支護(hù)

施工利用漳河枯水期先筑島圍堰，筑島頂面+0.4 m即為鋼板樁頂高程。承臺涉水深基坑采用拉森IV型鋼板樁結(jié)合內(nèi)支撐支護(hù)進(jìn)行防護(hù)，豎向設(shè)置2道圍檁支護(hù)，采用9 m鋼板樁打至硬巖頂面，每隔5 m采用12 m鋼板樁入巖2 m。現(xiàn)場原地面以下卵石層約7 m，砂礫卵石粒徑較大，下部為堅(jiān)硬的中風(fēng)化砂巖（石英砂巖），鋼板樁無法直接打入，采用全護(hù)筒跟進(jìn)，旋挖鉆鉆引孔方法。旋挖鉆鉆進(jìn)卵石層，并下鋼護(hù)筒至硬巖部位成孔后及時(shí)回填黏土。鋼板樁打設(shè)后采用小導(dǎo)管注水玻璃進(jìn)行止水[1，2]。

鋼板樁圍堰平面尺寸26.58 m×19.8 m（兩個(gè)承臺），四周工作面2.5 m，兩承臺間距2.98 m（滿足集水坑、人行鋼直梯安裝）。考慮地下水位坑底滲水，采取集水坑明排措施，集水坑斷面尺寸為寬1 m×深1 m×長2.5 m。圖2為基坑支護(hù)示意圖。

2.2 土方開挖設(shè)計(jì)

基坑開挖采用機(jī)械破碎分層分段對稱開挖。深基坑石方開挖采用長臂挖掘機(jī)+小型挖掘機(jī)組合的方式。在正常開挖至巖石深度后，將小型挖掘機(jī)帶破碎錘吊放至基坑巖石表面繼續(xù)石方開挖，直至開挖至設(shè)計(jì)承臺底標(biāo)高下10 cm后及時(shí)進(jìn)行墊層混凝土澆筑。開挖過程中設(shè)置集水坑，采取多臺大型抽水機(jī)不間斷抽水，控制基底大量涌水。

3 主要施工方案和施工工藝

3.1 工藝流程

施工工藝流程主要為：施工準(zhǔn)備→筑島圍堰→平整場地→引孔樁位測量放線→旋挖鉆鉆孔→成孔后回填→導(dǎo)向架施工→打設(shè)鋼板樁→止水注漿（水玻璃）→抽水、挖卵石至支撐面，安裝第一層支撐→抽水、挖卵石至支撐面→安裝第二層支撐→抽水、挖卵石至巖層頂面→鋼筋混凝土擋墻施工→抽水、挖石方至設(shè)計(jì)坑底高程→抽水→墊層混凝土施工→墊層混凝土強(qiáng)度80%后抽水→鑿除樁頭至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→進(jìn)行承臺施工→承臺混凝土強(qiáng)度80%后拆除側(cè)模→回填砂礫至承臺頂-0.3 m→回填夯實(shí)后澆筑C30混凝土與承臺齊平→進(jìn)行墩柱施工→墩柱出地面后→繼續(xù)向鋼板樁圍堰內(nèi)填砂礫至相應(yīng)支撐工作面→拆除相應(yīng)支撐→填砂礫圍堰至原地面→拔出鋼板樁。

3.2 引孔施工

引孔平面布置圖如圖3所示。引孔直徑120 cm，間距為100 cm，引孔深度至巖石頂面（約9 m），每個(gè)承臺基坑開挖拉森鋼板樁支護(hù)相鄰布置引孔90個(gè)。引孔采用360°旋挖鉆引孔，回填黏土。鉆孔采用逐樁打樁施工方式，成孔后及時(shí)回填。

施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→樁位放樣→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→泥漿制備→鉆孔→回填黏土。

3.3 鋼板樁施工

采用振動(dòng)法沉樁拉森IV型鋼板樁，沉樁時(shí)應(yīng)保證鎖口緊密。鋼板樁施工順序?yàn)椋簻y量放線→障礙物清除→插打定位樁、角樁→ 鋼板樁圍堰→安裝圍檁、拉桿（或內(nèi)支撐）→回填土→堰頂?shù)缆罚ㄑ咄鉃┑胤罌_設(shè)施、安全設(shè)施）→監(jiān)測、維護(hù)→拆除[3]。選擇從一岸向?qū)Π妒┐虻捻樞颍苊饣驕p少鋼板樁的合攏工作。鋼板樁的施工重點(diǎn)主要集中在圍檁安裝、打樁作業(yè)和拔樁作業(yè)。

3.3.1 圍檁安裝

為防止鋼板樁施工過程中發(fā)生屈曲變形，保證打樁精度，設(shè)置單層雙面形式的導(dǎo)向架。導(dǎo)向架由導(dǎo)梁和導(dǎo)樁等組成，亦稱“施工圍檁”。

導(dǎo)向架導(dǎo)梁采用全站儀和水平儀控制和調(diào)整。導(dǎo)梁的高度要適宜，以利于控制鋼板樁的施工高度并提高施工工效。導(dǎo)梁不能隨著鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形，且不能與鋼板樁碰撞。

3.3.2 鋼板樁打設(shè)和拔除

鋼板樁采用屏風(fēng)式打入法。將10根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀打入。施打時(shí)，先將導(dǎo)架兩端的鋼板樁打至設(shè)計(jì)深度，作為定位板樁，然后在中間按順序呈階梯狀分批施打[4]。為保證轉(zhuǎn)角處咬口的閉合可通過軸線或板樁塊數(shù)及異形轉(zhuǎn)角板樁來調(diào)整。屏風(fēng)式打入法可以減少傾斜誤差積累，防止過大的傾斜，從而保證施工質(zhì)量。

鋼板打設(shè)后，基坑回填砂礫，拆除相應(yīng)圍檁、支撐后，拔出鋼板樁。鋼板修整后可重復(fù)使用，拔除前要注意鋼板樁的拔除順序及樁孔處理方法[5]。

3.4 基坑開挖

基坑開挖采取機(jī)械破碎開挖，由專人指揮，分層分段對稱開挖。現(xiàn)場采用長臂挖掘機(jī)+小型挖掘機(jī)組合進(jìn)行深基坑石方開挖。承臺基坑采用通用履帶式挖掘機(jī)開挖，開挖深度至2.5 m以下時(shí)換成長臂挖掘機(jī)。對邊角及支撐影響部位開挖不到位地方，在基坑內(nèi)安排小型挖掘機(jī)配合長臂挖崛機(jī)土石方開挖，直至開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后及時(shí)進(jìn)行混凝土墊層澆筑。開挖過程中設(shè)置集水坑，采取多臺抽水機(jī)不間斷抽水，控制基底大量涌水。考慮地下水位坑底滲水，基坑止水采用鋼板樁+注漿止水，采用坑外截水溝、坑內(nèi)排水溝和坑內(nèi)集水坑組合排水體系[6，7]。

3.5 鋼支撐施工

3.5.1 型鋼內(nèi)側(cè)支撐布置形式與安設(shè)程序

基坑內(nèi)支撐采用鋼管，直徑609 mm，壁厚16 mm。圍檁采用2HM588×300型鋼制成，每道支撐形成一個(gè)平面支承系統(tǒng)，平衡支護(hù)鋼板樁所傳來的側(cè)壓力[8]。構(gòu)件連接均為滿焊。

在鋼板樁插打完成后，即可土石方開挖，土石方開挖相應(yīng)深度進(jìn)行圍檁及支撐安裝。抽水、挖卵石至支撐層，然后進(jìn)行第一層支撐安裝。共設(shè)兩層支撐，每層支撐0.5 m。抽水、挖卵石至基底高程，進(jìn)行混凝土墊層施工。

3.5.2混凝土墊層施工

基坑開挖至底面后，施作10 cm厚的C20混凝土墊層。在封底底板施工期間，必須連續(xù)將基坑內(nèi)水排入河道，混凝土澆筑采取干處作業(yè)，為便于鋼板樁拔出，需將鋼板樁與混凝土結(jié)合面設(shè)置厚 2 cm擠塑板。

3.5.3 型鋼支撐拆除

承臺混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后可拆除側(cè)模。回填沙礫夯實(shí)后澆筑C30混凝土與承臺齊平，再進(jìn)行墩柱施工。墩柱出地面后，繼續(xù)向鋼板樁圍堰內(nèi)填砂至相應(yīng)支撐工作面，拆除相應(yīng)支撐。拆除方法是先切割角撐，然后卸鋼管法蘭螺栓，切割圍檁，用25 t起重機(jī)將其吊出基坑。

4 施工注意事項(xiàng)

具體有以下4點(diǎn)注意事項(xiàng)：①鋼板樁振動(dòng)插打到小于設(shè)計(jì)標(biāo)高20～40 cm時(shí)，小心施工，防止超深發(fā)生。②拔樁時(shí)為保證逐鋼板樁根拔出，隔斷鋼板樁和加固的槽鋼需逐根割斷。③拔出的鋼板樁應(yīng)及時(shí)清除土砂，涂以油脂。變形較大的鋼板樁需整修矯正，然后運(yùn)出工地，堆置在平整的場地上。④拔樁與打板樁順序相反，拔樁時(shí)用振動(dòng)錘將鋼板樁重復(fù)打一次，以克服土的黏附力。

5 結(jié)束語

本文以太行山高速公路邯鄲段漳河大橋河道內(nèi)承臺深基坑施工為背景，對河道內(nèi)卵礫石地層承臺深基坑施工技術(shù)進(jìn)行了闡述。承臺深基坑施工采用拉森IV型鋼板樁結(jié)合內(nèi)支撐支護(hù)進(jìn)行防護(hù)，基坑石方開挖采用長臂挖掘機(jī)+小型挖掘機(jī)組合的施工方法。對引孔施工、鋼板樁施工、基坑開挖和鋼支撐施工等環(huán)節(jié)制定了相關(guān)程序、方法和控制措施。實(shí)踐證明，各承臺深基坑經(jīng)檢測結(jié)構(gòu)安全性滿足要求，工期質(zhì)量都有保障，可為以后同類型基坑施工提供借鑒。

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