盧治國

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司,湖南長沙 410004)

1 工程概況

湖南某跨河大橋主墩10號(hào)墩承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸為10.2m×10.2m×4.0m,承臺(tái)頂標(biāo)高為23.0m,底標(biāo)高19.0 m。墩位處于河灘之上,地面標(biāo)高平均為27.0m,承臺(tái)底低于地面8.0m,開挖深度＞9m,覆蓋層由上向下依次為填筑土、淤泥質(zhì)亞粘土、較為松散卵石、強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖。主墩樁基為9Φ150 cm群樁,采用沖擊鉆成孔。

施工單位在圖紙會(huì)審中希望提高承臺(tái)標(biāo)高,避免深基坑施工以降低造價(jià)、加快進(jìn)度,但各方考慮水流沖刷、通航要求等因素,維持原設(shè)計(jì)。屬典型的深埋低樁承臺(tái),需進(jìn)行深基坑支護(hù)。

2 方案提出

深基坑工程在國外稱為“深開挖工程”(Deep Excavation),是一種特殊的工程構(gòu)筑物,它具有復(fù)雜性、可變性、臨時(shí)性、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn),支護(hù)是深基坑工程中的核心問題之一。經(jīng)過理論探索與工程實(shí)踐的篩選,現(xiàn)已形成了多種適合于不同地質(zhì)條件和基坑深度的經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。通常支護(hù)形式分為加固型和支擋型支護(hù)兩大類,常見類型如圖1。

其中排樁支護(hù)(又稱護(hù)壁樁)通常用于坑深7～15m的基坑工程,通過連排灌注樁方式在基坑四周形成排樁擋墻,頂部澆筑混凝土圈梁,必要時(shí)頂部進(jìn)行鋼筋混凝土或鋼管支撐,它具有剛度大、抗彎能力強(qiáng)、變形相對(duì)較小,施工時(shí)無振動(dòng)、噪音小,無擠土現(xiàn)象,對(duì)周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)。當(dāng)承臺(tái)工程樁也為灌注樁時(shí),可以同步施工,從而有利于施工組織、工期短。當(dāng)開挖影響深度內(nèi)地下水位高且存在強(qiáng)透水層時(shí),可采取與高壓旋噴組合施工措施以解決滲水問題。

圖1 深基坑支護(hù)類型

針對(duì)本工程具體特點(diǎn),工位處于河灘筑島上,淤泥質(zhì)亞粘土厚,卵石層滲水較多,開挖深度大,有較大施工難度,經(jīng)綜合比較分析,最終確定采取“排樁支護(hù)+高壓旋噴止水”組合方案進(jìn)行深基坑施工,以確保承臺(tái)基坑開挖、鋼筋安裝、裝模、混凝土澆注等工序順利進(jìn)行。

3 排樁支護(hù)施工方案

3.1 施工平臺(tái)填筑

護(hù)壁樁施工前須將場(chǎng)地進(jìn)行平整,考慮到10號(hào)墩地面標(biāo)高(標(biāo)高為27.0m)較低,為安全渡汛,取外運(yùn)土方將整個(gè)施工場(chǎng)地進(jìn)行填高,并筑島壓實(shí),平均填筑標(biāo)高達(dá)到28.5 m,填筑面積為25m×35m。

3.2 排樁設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察資料,在承臺(tái)開挖以后,護(hù)壁樁需承受將近8～9m高的主動(dòng)土側(cè)壓力,護(hù)壁樁嵌入巖層后,要求樁身剛度較大,抗彎能力強(qiáng)。護(hù)壁樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:樁徑1.20 m,沿承臺(tái)周圍間距1.80m布置,如圖2。每墩承臺(tái)施工共設(shè)計(jì)護(hù)壁樁46根,護(hù)壁樁距承臺(tái)邊線1.2 m,護(hù)壁樁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)選用C30,10號(hào)墩護(hù)壁樁設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高27.0m,樁底標(biāo)高10.0 m,樁長17.0 m,嵌入巖層約8m;護(hù)壁樁孔內(nèi)安放鋼筋籠,以加強(qiáng)護(hù)壁樁承受的土側(cè)壓力及抗彎能力。同時(shí)將所有護(hù)壁樁利用圈梁連接在一起,形成一個(gè)大體積的混凝土剛體圍堰?；娱_挖時(shí)及時(shí)觀測(cè)樁頂位移變形,如有必要,可在圈梁上設(shè)置鋼筋混凝土或鋼管支撐。

3.3 護(hù)壁樁施工

因工期要求緊,10號(hào)墩左右幅兩個(gè)承臺(tái)同步施工,護(hù)壁樁距承臺(tái)邊線1.2m。測(cè)量放線后,每墩各安排3臺(tái)沖擊鉆機(jī)分3個(gè)斷面按同一方向跳孔鉆進(jìn)。每個(gè)孔成孔后即刻安放樁基鋼筋籠,然后進(jìn)行水下混凝土的澆注,具體施工方法同鉆孔樁施工工藝,不再贅述。護(hù)壁樁鋼筋籠在加工車間制作,然后轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安放;護(hù)壁樁混凝土按水下混凝土澆注的施工工藝進(jìn)行施工,以確保混凝土澆注質(zhì)量。其工藝流程為:復(fù)測(cè)孔深和沉渣厚度→吊放鋼筋籠并固定→搭設(shè)灌注支架和平臺(tái)→清孔及檢查沉渣厚度→安裝水下混凝土導(dǎo)管→進(jìn)行混凝土的澆注。

3.4 圈梁施工方案

為了加強(qiáng)護(hù)壁樁抵抗承受的四周土側(cè)壓力,樁頂設(shè)置寬1.4m、高1.2m的圈梁,圈梁頂標(biāo)高與樁頂標(biāo)高齊平,圈梁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C30。施工時(shí),圈梁鋼筋與護(hù)壁樁鋼筋籠連接在一起,圈梁混凝土與1.2m高樁頭一起澆注,將承臺(tái)周圍護(hù)壁樁串連接成一整體,以加強(qiáng)護(hù)壁樁的整體抗彎能力。同時(shí)在兩個(gè)承臺(tái)之間設(shè)置圈梁將左右幅護(hù)壁樁連在一起,作為對(duì)兩邊護(hù)壁樁支撐骨架,起到抵抗土側(cè)壓力的作用。

圖2 排樁+高壓旋噴深基坑支護(hù)施工方案圖(單位:cm)

4 高壓旋噴止水帷幕施工

為了確保承臺(tái)基坑的順利開挖,有效達(dá)到封水、止水的效果,特?cái)M定采用旋噴樁的施工方案。旋噴樁設(shè)計(jì)孔徑Φ80 cm,樁底低于承臺(tái)底1 m并嵌入巖層0.50 cm,在每相鄰護(hù)壁樁之間布置一根,根據(jù)護(hù)壁樁的排列進(jìn)行布置,并與護(hù)壁樁進(jìn)行緊密接合。

4.1 高壓旋噴樁設(shè)計(jì)要求

高壓旋噴樁帷幕部位砂層和黏土層滲透系數(shù)為K≤1×10-7cm/s,樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度取3MPa。設(shè)備鉆機(jī)采用型號(hào):XPZ-50,高壓泵型號(hào):ZJB-30。

4.2 施工工藝流程

鉆機(jī)就位→鉆孔到設(shè)計(jì)高程→封堵垂向噴嘴→攪漿→由下向上旋噴作業(yè)到設(shè)計(jì)樁頂→沖洗鉆桿→鉆機(jī)移位。

4.3 施工順序

先打3根試樁,了解施工工藝及旋噴效果,確定施工參數(shù)。再進(jìn)行旋噴樁的施工,為確保樁與樁之間能很好地咬合,宜采用打一跳一法。

4.4 施工參數(shù)選擇

①泵壓:20 MPa;②噴嘴直徑及數(shù)量:2.3mm×1～2.4 mm×1;③流量:37～40 L/min;④鉆桿升速:黏性土30 cm/min,砂性土15 cm/min;⑤鉆桿轉(zhuǎn)速:黏性土30 r/m in,砂性土15 r/min;⑥水灰比:1.1～1.2。

5 結(jié)語

護(hù)壁樁、高壓旋噴樁和圈梁施工完后,即著手進(jìn)行承臺(tái)基坑的開挖。在基坑土方開挖之前,進(jìn)行詳細(xì)的施工準(zhǔn)備工作,在開挖施工過程中采取人工開挖和機(jī)械開挖相配合進(jìn)行,加強(qiáng)排樁護(hù)壁樁頂位移與變形監(jiān)測(cè)。開挖施工中,盡管有高壓懸噴樁的封水,但依然存在一定的滲水。根據(jù)工程地質(zhì)和地下水文情況,采取集水坑排水法,使基坑開挖和施工達(dá)到無水狀態(tài),并澆注50 cm厚封底混凝土以保證施工順利進(jìn)行。

通過實(shí)踐,“排樁+高壓旋噴”組合支護(hù)方式的應(yīng)用,有效解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋低樁承臺(tái)施工的難題,可在同類型橋梁和其他建筑物深基坑工程施工中進(jìn)一步使用和總結(jié)推廣。

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