橋梁深基坑圍護結構技術應用

王義勝

（江西交投咨詢集團有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

隨著城市建設的不斷發展，越來越多的橋梁需要建設在復雜的地質條件下，深基坑開挖和支護成為橋梁工程中的必要施工環節。為了確保橋梁的穩定性、持久性，應對橋梁深基坑圍護結構技術進行分析，以掌握具體施工中的技術操作要點，從而為橋梁建設項目施工的穩定開展提供技術支持。

1 橋梁深基坑圍護結構技術概述

深基坑圍護結構技術是用于橋梁建設中深基坑施工環節的技術，其作用在于確保深基坑的安全施工以及對周圍環境的保護。建設跨越深河、峽谷或地勢較高地區的大型橋梁時，為暫時支撐和保護基坑的周邊土體，避免土體失穩、坍塌或沉降等問題，經常會采用橋梁深基坑圍護結構技術。

具體應用橋梁深基坑圍護結構技術時，需要根據實際情況選擇適當的圍護結構。常見的圍護結構有混凝土拱形框架、鋼支撐結構和預制混凝土板樁等，圍護結構的設計和選擇取決于基坑的深度、土壤條件、施工方法及荷載等因素。

在具體施工的過程中，需要對基坑周圍的土壤進行挖掘，之后安裝圍護結構，以支撐和保護基坑的周邊土體。圍護結構的安裝通常采用鋼支撐樁振動打入、混凝土拱形框架澆筑和預制混凝土板樁安裝等方式。圍護結構構建完成后，能夠減少地面沉降、地面裂縫和地下水位變化等問題的出現。

2 工程概況

某高速公路項目建設在山區地帶，位于某河流下游，地形條件較為復雜，橋梁需要跨越該河流以及山體，整個橋梁的建設長度為1250m，采用中承式鋼管混凝土拱橋結構形式，拱橋長457.6m，跨度尺寸為400m。在該項目中，拱座采用鋼筋混凝土形式，頂部寬度為7m，底部寬度為10m，選用的是整體擴大式基礎，基礎各個部位的結構尺寸及性能均需要符合工程要求。

3 圍護結構布置

該項目采用了三級放坡+咬合樁+錨索的防護形式，以提升基坑邊坡的穩定性。在基坑的北側采用咬合樁+錨索支護的結構形式，東、西、南側則采用咬合樁支護的形式。在基坑圍護結構施工中，基礎形式采用咬合樁，其中平面咬合樁呈拱形結構。臨近邊坡一側編為A 邊，巖石按照順時針方向依次被編為A、C、D 邊，根據這個順序進行施工。進行現場施工時，鋼筋混凝土樁與素混凝土相互咬合，距離為0.1m，混凝土樁的直徑為1.4m，以此確保其承載力達到要求。同時，在布置圍護結構時，樁體直徑設定為1.2m，并使用鋼筋混凝土填充間隙。另外，針對嵌巖深度的設計，需要考慮樁頂、連系梁的穩定性，通過結構組合形成整體拱座。

在三級放坡施工環節，首先進行第三級邊坡結構的施工；其次在坡腳部位進行咬合樁施工；最后沿內側進行第二級邊坡施工，該結構施工一直延伸至中風化巖面結構。為了保證施工質量，坡腳處設置了護墻腳。在基坑北側的開挖施工中，由于深度較大，樁體的懸臂端長度也較長，因此在該區域設置兩道豎向錨索，而后將素混凝土樁插入土體內，提升整體結構穩定性。

4 咬合樁施工工藝

4.1 施工順序

在現場施工中，應進行現場混凝土素樁施工，之后在相鄰A 樁之間進行鋼筋混凝土樁B 樁的施工，其順序如下：A1-B2-A2-B2-A3-B3-A4-B4-A5-B5-A6-B6-A7，具體如圖1 所示。

圖1 咬合樁施工順序

4.2 單樁施工工藝

首先，在旋挖鉆機施工環節，進行開孔作業之前需要通過控制點進行現場排樁中心點位的控制。為了保護樁體，使用10mm 厚度的雙壁鋼套管作為護筒，其內徑應超過樁體直徑20cm。護筒安裝后，旋轉鉆頭應對準樁頭的十字線交點，并進行水平度調節，以確保鉆桿與鋼護筒的垂直度符合工程要求。

其次，經過檢測確認垂直度符合要求后，正式進行成孔施工，并確保達到設計要求的孔深和孔徑。

再次，B 樁的鋼筋籠質量控制至關重要。鋼筋籠應采用分段制造的方式在加工廠制造，同時應對鋼筋搭接位置進行焊接施工，并交錯設置接頭。焊接時，上下主筋應對正處理，確保上下鋼筋籠軸線重合。

最后，完成鋼筋籠下放后應進行混凝土澆筑施工。該項目采用導管法施工，并通過現場灌注的方式進行。導管直徑為275mm，采用鋼管制作，每節長度為6m。導管口與混凝土結構表面的距離不超過2m，灌注施工連續進行，以確保施工質量符合要求[1]。

4.3 連系梁施工

首先，在連系梁施工環節，可采用環切法對不合格的咬合樁樁頭進行處理。通過鑿毛處理，有效清理樁芯頂面的混凝土并去除浮渣，使其更加平整、光滑，以提高樁頭質量和美觀性，為后續施工工作提供良好的基礎。

其次，進行樁頭處理時，需要設置墊層結構。墊層填充在樁頭與連系梁之間，用于平衡和分散荷載，確保樁頭與連系梁之間的牢固和穩定連接。

再次，處理完樁頭后，需正確綁扎鋼筋并進行澆筑施工。鋼筋綁扎要符合相關規范和要求，確保鋼筋與混凝土之間良好黏結，以提高結構的抗拉強度和承載能力。在澆筑施工過程中，要確保混凝土的均勻性和密實性。

最后，將樁頭與周邊部分進行連接，形成一個整體結構。需要確保連接牢固，使整個結構具有良好的一體性和穩定性，保證結構的強度和穩定性符合要求。

5 基坑監測

5.1 監測目的

在該項目中，拱座基坑的開挖施工量較大且深度較深。隨著開挖作業的進行，基坑內外的土體結構會逐漸從靜止狀態變為被動或主動壓力狀態，導致基坑內部土體壓力狀態發生變化，影響基坑結構的安全性。為確保基坑結構的安全性達到標準，并保證圍護結構的性能符合要求，必須隨時監測現場情況，并采取必要的校正措施，以確保基坑支護結構、周邊土體和相鄰建筑物的安全性均符合標準。基坑監測工作主要包括以下要點：

首先，對比現場監測數據與設計參數，若數據超過預警參數值，應立即采取相應處理措施，以確保支護結構和相鄰建筑物的安全性[2]。

其次，在監測過程中，需要做好結構變化值分析，確保基坑開挖和支護施工效果符合要求。

最后，基于過往工程經驗，分析監測結果是否符合設計標準，以便評估和調整工程進展。

為實施有效的基坑監測，應采用測量儀器、應變計、位移傳感器等設備實時獲取基坑周邊土體和支護結構的變形、沉降、位移等信息，以及相鄰建筑物的響應情況。此外，監測數據的收集和分析十分關鍵，通過與設計參數的對比，可以及時發現異常情況并采取必要的糾偏措施，以保證基坑結構的穩定性。需要注意的是，監測工作需要由專業的監測人員進行操作和處理，監測過程中應定期進行檢查和評估，監測結果要及時上報，并按照監測計劃和要求進行記錄和歸檔，以備日后參考和分析。

5.2 監測項目

根據該工程的標準要求，基坑類型確定為一級。基于我國相關標準、設計方案和以往的工程經驗，基坑監測應重點關注以下方面：邊坡穩定性、連系梁狀態、樁體沉降、周邊建筑物狀態以及地下水位的變化[3-4]。

5.3 監測點設置

在監測點的設置方面，連系梁應力監測至關重要，通常需要在特定位置設置監測點。對于連系梁的應力監測，可在咬合鋼筋樁頂部、基坑每側的1/4、1/2 處以及4 個角點共設置24 個水平位移監測點。

在樁身監測方面，應采用鋼筋拉力計進行監測。與連系梁的設置相同，每根咬合樁的中間部位沿徑向分別設置兩個鋼筋應力計，共需要在樁身設置48 個監測點。

通過監測設置，可以及時獲取連系梁和樁身的應力數據，了解其受力情況和變化趨勢。水平位移監測點的設置能夠提供連系梁在不同位置的位移信息，有助于評估連系梁的整體變形情況和穩定性。鋼筋應力計的設置則可以監測樁身的受力情況，掌握樁體的應力分布數據，為評估樁身的承載能力和穩定性提供重要依據[5]。

5.4 監測結論

樁頂結構施工中，連系梁應力在相同截面內，內、外側傳感器的實際測量參數值的變化基本相同，實測值相等。并且，由于整個截面同時處于受壓狀態，應力分布規律應符合徑向土壓力作用下圓弧線為合理拱軸線的特點，并符合咬合樁的設計參數標準。如果樁頂連系梁在測量中、實際測量應力參數后以及基坑開挖后均能達到穩定狀態，表示整個結構的穩定性符合支護技術標準。

該項目在施工過程中，經歷了多次漲水，基坑漫水對支護結構的穩定性產生了巨大的影響，導致受力不均勻。因此，在類似的基坑施工中，如果條件允許，應盡量在洪峰期到來之前完成澆筑施工，以避免嚴重的損壞問題。

在該項目中，連系梁的實測值和理論變形值的變化趨勢基本相同，實際測量值小于理論參數值。通過對該項目進行基坑結構監測，分析監測數據信息，得出咬合樁的支護結構性能合格，施工工藝合理，能夠為同類型工程的施工提供參考。

6 橋梁深基坑圍護結構施工控制

橋梁深基坑圍護結構施工質量控制是確保基坑結構安全、可靠的重要措施。因此，在實際工程中，需要結合實際情況做好相關施工控制工作。

第一，在基坑工程中，確保基坑圍護結構的設計符合相關規范和標準要求至關重要。設計人員應充分考慮地質條件、荷載情況和周邊環境等因素，以保證基坑圍護結構的穩定性、安全性和可靠性。首先，設計人員應了解地層的性質、分布和變化規律，以確定合適的圍護結構類型和參數。對于不同的土層、巖層或水文條件，可以選擇針對性的支護形式，如咬合樁、錨桿等，以滿足不同地質條件下基坑的穩定性要求。其次，設計人員應考慮土壓力、水壓力、交通荷載等因素，從而正確選擇圍護結構的類型和尺寸，以承受預期荷載并保證結構穩定性。例如，在高水位附近的基坑設計中，可以采用防水屏障或增加地下水排泄系統，以保證基坑內部的穩定和干燥。最后，基坑周圍的建筑物、管線、交通等因素對基坑圍護結構的設計和施工都會產生影響。因此需要充分了解周邊環境的情況，合理選擇適應性強的圍護結構類型和施工方法，以有效降低基坑施工對周邊環境的影響，保證基坑結構的穩定性。

第二，選擇符合標準要求的材料。對于材料的選擇和使用，應遵循相關規范和標準，確保施工質量和工程安全。例如，選擇符合國家建筑材料標準的供應商，檢查供應商的資質和產品質量認證情況，以確保所選材料的可靠性和穩定性。此外，應嚴格執行質量控制程序，包括對材料的驗收、儲存和保護等環節進行嚴格監控，防止材料受到損壞或污染。其中，鋼筋作為基坑支護結構的重要組成部分，其性能必須符合國家相關規定。鋼筋的種類、規格、質量等參數均應滿足設計要求。同時，混凝土作為基坑施工中的常用材料，使用之前，需要對其進行相應的試驗和檢驗，確保混凝土的強度和質量合格。

第三，在基坑支護結構施工過程中，除了咬合樁、連系梁和錨桿的安裝和連接，還需要重視其他關鍵工作。首先，要確保咬合樁的安裝位置準確，樁身垂直度符合要求，且樁頂的平面與設計要求一致。其次，連系梁的澆筑和連接也是至關重要的環節，必須確保混凝土的澆筑質量良好，沒有空洞和松散。再次，注意連系梁與咬合樁的連接，確保連接處的鋼筋布置正確，焊接牢固可靠。最后，應確保錨桿與地面緊密結合、牢固可靠，以提供足夠的支撐，提高結構的穩定性。

第四，在基坑圍護結構施工過程中，應進行質量檢驗和監測。對咬合樁、連系梁和錨桿等關鍵構件進行檢查，確保其尺寸、強度和連接質量均滿足設計要求。同時，應進行必要的監測，如連續水平位移監測、應力監測等，以掌握結構變化情況，及時采取措施進行調整和修復。

7 結語

在橋梁工程施工中，深基坑圍護結構技術對保證基坑穩定性有重要作用。文章對橋梁深基坑圍護結構技術的應用進行了分析，同時提出相應的施工質量控制措施。為進一步提高深基坑圍護結構技術的應用效果，相關領域人員應不斷完善施工技術和質量控制措施，為橋梁工程建設奠定良好的基礎。