魏寧

摘要：渝黔鐵路新白沙沱長(zhǎng)江特大橋主橋5號(hào)墩為邊墩，位于貴陽(yáng)岸岸灘區(qū)域。墩位處靠下游側(cè)為棧橋橋臺(tái)，便道頂標(biāo)高為+190.3m，基坑最大開(kāi)挖深度達(dá)7m。距離墩位處下游側(cè)20m處為一居民樓?；娱_(kāi)挖難度大，且安全風(fēng)險(xiǎn)高。原設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖方式為分臺(tái)階放坡開(kāi)挖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，已不能滿(mǎn)足要求。初步選定鋼管樁防護(hù)、混凝土樁防護(hù)及噴錨防護(hù)三種開(kāi)挖防護(hù)方案，經(jīng)安全穩(wěn)定性、工期、可操作性及經(jīng)濟(jì)性等多方面的比選，最終選定噴錨防護(hù)分層開(kāi)挖作為主橋5號(hào)墩開(kāi)挖防護(hù)方案。通過(guò)對(duì)該開(kāi)挖防護(hù)工程的前期比選、檢算以及施工過(guò)程中的鉆孔、插打錨桿、注漿、噴砼等施工工序中應(yīng)用的工藝、技術(shù)措施分析總結(jié)，為類(lèi)似工程的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新白沙沱 深基坑 比選 開(kāi)挖防護(hù) 施工技術(shù)

1 概述

1.1 工程概況

渝黔鐵路新白沙沱長(zhǎng)江特大橋主橋?yàn)殇撹炝盒崩瓨?，設(shè)計(jì)里程為D1K17+092.55～D1K18+014.3，孔跨布置為：81+162+432+162+81m，分上、下兩層橋面布置。上層為四線(xiàn)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)速200km；下層為雙線(xiàn)鐵路貨車(chē)線(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)速120km。該斜拉橋是世界上首座雙層六線(xiàn)鋼桁梁鐵路斜拉橋，也是世界上延米荷載最重的鋼桁梁斜拉橋。

5#墩為貴陽(yáng)側(cè)邊墩，位于貴陽(yáng)岸岸灘區(qū)域，承臺(tái)為矩形，尺寸為33.6×13.6×4m；墩座尺寸為31.1×9×2m，承臺(tái)底標(biāo)高+183.872m，墩座底標(biāo)高+187.872m。墩位處下游側(cè)便道頂面標(biāo)高+190.3m，基坑最大開(kāi)挖深度7m。距離墩位處下游側(cè)20m處為一居民樓。原設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖方式為分臺(tái)階放坡開(kāi)挖。由于施工場(chǎng)地受下游側(cè)居民樓影響，所以放坡開(kāi)挖無(wú)法實(shí)現(xiàn)，需重新設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖方式并配合相應(yīng)的基坑邊坡防護(hù)方案，以確?；蛹熬用褡≌姆€(wěn)定性。

1.2 水文地形地質(zhì)

5#墩為貴陽(yáng)側(cè)邊墩，位于貴陽(yáng)岸岸灘區(qū)域，所處河域5年一遇水位為+190.64m，5年一遇枯水期高水位為+178.00m，20年一遇水位為+192.75m。目前現(xiàn)狀為Q1/100=65300m3，H1/100=196.82m，V=2.93m/s。

2 總體施工方案

2.1 基坑開(kāi)挖及邊坡防護(hù)初步方案選定

根據(jù)常用的基坑開(kāi)挖及邊坡防護(hù)方式，比選方案選擇三種：①鋼管樁配合圈梁內(nèi)支撐防護(hù)方案；②混凝土樁防護(hù)方案；③噴錨防護(hù)方案。如圖1所示。

2.2 方案說(shuō)明

2.2.1 鋼管樁配合圈梁內(nèi)支撐防護(hù)方案。在距離下游側(cè)及大里程側(cè)承臺(tái)邊1.2cm處插打φ800鋼管樁，間距為90cm，插打深度為深入承臺(tái)底9.4m，鋼管樁每根總長(zhǎng)度為16m。插打完成后進(jìn)行基坑開(kāi)挖，先采用機(jī)械開(kāi)挖挖至距承臺(tái)底20～30cm處時(shí)采用人工開(kāi)挖，以保護(hù)樁頭。開(kāi)挖完成后在基坑內(nèi)鋼管樁防護(hù)樁內(nèi)側(cè)焊接安裝圈梁及斜撐。

此方案主要材料為φ800鋼管樁138t，型鋼內(nèi)圈梁16t，斜撐6t。采用的主要機(jī)械為震動(dòng)打樁錘、夾持器、履帶吊機(jī)等。

2.2.2 混凝土樁防護(hù)方案。在距離下游側(cè)及大里程側(cè)承臺(tái)邊1.2cm處進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，間距為125cm，鉆孔深度為深入承臺(tái)底9.4m，鋼管樁每根總長(zhǎng)度為16m。鉆孔灌注樁施工完成后進(jìn)行基坑開(kāi)挖，先采用機(jī)械開(kāi)挖挖至距承臺(tái)底20～30cm處時(shí)采用人工開(kāi)挖，以保護(hù)樁頭。

此方案主要材料為C30混凝土420m3，鋼筋36t，沖擊鉆鉆孔315m。采用的主要機(jī)械為沖擊鉆、混凝土輸送泵、履帶吊機(jī)等。

2.2.3 噴錨防護(hù)方案。5#墩承臺(tái)基坑在靠近棧橋側(cè)，大里程側(cè)邊坡靠近棧橋側(cè)13m范圍內(nèi)采用掛網(wǎng)錨噴混凝土邊坡防護(hù)。

錨桿采用φ25、2φ25鋼筋，根據(jù)不同的分層采用不同的錨桿長(zhǎng)度。彎頭0.3m，錨桿縱橫間距1.5m/1.2m，錨桿孔徑15cm，錨桿傾角25°呈梅花形布置。鉆孔采用風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)，鉆至規(guī)定深度后插入錨桿再向孔內(nèi)灌入水灰比為0.45～0.5的水泥漿。鋼筋網(wǎng)采用φ10鋼筋單層雙向布置，鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度3cm。C20噴射混凝土厚度15cm。

主要材料為φ25鋼筋2t、φ8鋼筋網(wǎng)片0.8t及C25混凝土37m3。主要機(jī)械設(shè)備為小型鉆孔機(jī)、壓漿機(jī)等。

2.3 方案比選

方案提出后對(duì)三種方案進(jìn)行比選，比選內(nèi)容包括安全穩(wěn)定、工期及施工進(jìn)度、方案可操作性、方案經(jīng)濟(jì)性等。經(jīng)過(guò)對(duì)三種方案從上述各方面因素進(jìn)行比選后，形成分析結(jié)果如下：

①安全穩(wěn)定性：經(jīng)計(jì)算三種方案均能滿(mǎn)足施工過(guò)程中的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，其中以混凝土樁防護(hù)方案為最優(yōu)。

②施工進(jìn)度因素：經(jīng)工期測(cè)算噴錨防護(hù)方案施工時(shí)間最短，需要15-20d，混凝土樁施工時(shí)間最長(zhǎng)需要60d以上，工期差距明顯。

③可操作性因素：由于5#墩基坑緊鄰下游側(cè)施工棧橋及居民樓，因此施工震動(dòng)對(duì)棧橋及居民樓安全穩(wěn)定影響較大，鋼管樁防護(hù)方案及混凝土樁防護(hù)方案均需要用到震動(dòng)機(jī)械，如振動(dòng)打樁錘和沖擊鉆，而噴錨防護(hù)方案則無(wú)施工震動(dòng)。

④經(jīng)濟(jì)性因素：經(jīng)計(jì)算以噴錨防護(hù)方案經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

綜合上述分析及比選結(jié)果，最終選定噴錨防護(hù)方案作為5#墩基坑邊坡防護(hù)方案。

3 基坑開(kāi)挖及噴錨防護(hù)施工

3.1 噴錨防護(hù)施工

3.1.1 噴錨防護(hù)工藝流程及施工方法。施工準(zhǔn)備→基坑開(kāi)挖→修坡→測(cè)量放線(xiàn)→鉆機(jī)就位與鉆孔→錨桿制作及安裝→注漿→掛鋼筋網(wǎng)→噴設(shè)混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→驗(yàn)收。

3.1.2 修坡。按照1：0.3放坡角度修坡，去除表面的松土并修整平直，但要盡量保持表面粗糙。

3.1.3 鉆機(jī)就位與鉆孔。鉆孔采用XY-2型錨桿鉆機(jī)。鉆孔前使用腳手架搭設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)，按設(shè)計(jì)位置固定鉆機(jī)，測(cè)放好各排錨孔的斜率，控制鉆進(jìn)方向。

鉆孔采用沖擊回轉(zhuǎn)法成孔，套管跟進(jìn)的鉆進(jìn)技術(shù)，確?？妆谕暾惶ｃ@頭直徑15cm，利用沖擊器中的壓縮空氣膨脹沖擊能量，驅(qū)動(dòng)柱齒釬頭擊碎土體，用風(fēng)冷卻鉆具同時(shí)已破碎的碎屑帶出孔外，形成孔洞。鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，成孔后立即安裝錨桿灌漿。

3.1.4 錨桿的制作與安裝。錨桿在鋼筋加工車(chē)間集中制作，錨桿分為桿體和彎頭兩部分，彎頭采用機(jī)械彎制在桿體安裝完畢后現(xiàn)場(chǎng)焊接，在錨桿的距端頭50cm處及底部50cm處用3根φ10鋼筋各設(shè)置一個(gè)定位支架，中間段每2m設(shè)置一個(gè)對(duì)中支架。

錨桿安裝前應(yīng)除銹，去除表面油污。錨桿插入孔內(nèi)的深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，錨桿插入后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。

3.1.5 注漿。注漿材料選用水灰比為0.45～0.5的純水泥漿，漿液應(yīng)拌合均勻隨伴隨用，一次拌和的漿液在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入。注漿時(shí)注漿管應(yīng)插至距孔底5～10cm處，隨漿液的注入緩慢勻速拔出，邊灌邊拔，控制拔管速度，直到孔口返漿一次性灌完為止。注漿開(kāi)始或中途停止超過(guò)30分鐘，應(yīng)用水或水泥漿潤(rùn)滑注漿管及其管路防止堵塞。

3.1.6 網(wǎng)片的制作與安裝。網(wǎng)片采用φ10鋼筋網(wǎng)，鋼筋搭接長(zhǎng)度為300mm，網(wǎng)格間距15×15cm。埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，鋪設(shè)φ10鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)與錨桿焊接牢固。

鋼筋使用前調(diào)直，并將表面砂漿等雜物清理干凈。先立2～4根縱向筋，并劃好橫筋分檔標(biāo)志，然后于下部及齊胸處綁兩根定位水平筋，并在橫筋上劃好分檔標(biāo)志，然后綁其余縱向筋，最后綁其余橫筋。

鋼筋網(wǎng)綁扎時(shí)全部鋼筋的相交點(diǎn)都要扎牢，綁扎時(shí)相鄰綁扎點(diǎn)的鐵絲扣成八字形，以免網(wǎng)片歪斜變形。

鋼筋搭接接頭應(yīng)分散布置，“同一連接區(qū)段內(nèi)”接頭的受力鋼筋截面積占受力鋼筋的總截面面積不大于50%。“同一連接區(qū)段內(nèi)”指1.3倍的搭接長(zhǎng)度且不小于500mm。

鋼筋綁扎完后，把墊塊固定好確保鋼筋保護(hù)層的厚度。

3.1.7 噴射混凝土。施工前先確定濕式噴射混凝土的配合比，噴射混凝土前先進(jìn)行試噴、調(diào)整回彈量、確定混凝土的配合比及施工操作程序，經(jīng)確認(rèn)后方可大面積施工。

采用濕式噴射機(jī)噴射砼，移動(dòng)式電動(dòng)空壓機(jī)供風(fēng)，施作前先對(duì)機(jī)械進(jìn)行技術(shù)檢查，對(duì)水、風(fēng)、電路進(jìn)行檢查，合格后方可運(yùn)轉(zhuǎn)。

噴射混凝土分段、分片由下而上進(jìn)行。作業(yè)開(kāi)始時(shí)，先送風(fēng)，后開(kāi)機(jī)，再給料；結(jié)束時(shí)，待料噴完后，再關(guān)機(jī)。向噴射機(jī)供料時(shí)要連續(xù)均勻，機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，料斗內(nèi)保持足夠的存料。噴層厚度應(yīng)均勻一致，采取一定措施防止排水孔堵塞。

噴射混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)不少于7天，噴層周邊與未防護(hù)坡面的銜接處作好封閉處理。

3.1.8 噴射質(zhì)量檢查。①按規(guī)范檢查噴射表面。是否有松、開(kāi)裂、下墜、滑移等現(xiàn)象，如有及時(shí)清除重噴。②噴體達(dá)一定強(qiáng)度后可用錘擊聽(tīng)聲，對(duì)空鼓脫殼處及時(shí)進(jìn)行處理。③鉆眼量測(cè)，厚度不夠處補(bǔ)噴。④及時(shí)測(cè)定回彈率和實(shí)際配合比，以指導(dǎo)下步施工。

3.2 基坑開(kāi)挖

基坑開(kāi)挖采取機(jī)械開(kāi)挖與人工清底相配合的方式進(jìn)行，機(jī)械挖土挖至坑底以上20cm～30cm改用人工開(kāi)挖，保證坑底土體穩(wěn)定。

基坑開(kāi)挖包括原回填土約6.2m，基坑挖土與支護(hù)結(jié)構(gòu)施工架體進(jìn)行，基坑開(kāi)挖分層厚度1.5m。每挖一層應(yīng)及時(shí)使支護(hù)結(jié)構(gòu)至噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求方可進(jìn)行下一層開(kāi)挖。開(kāi)挖作業(yè)總體分四大步進(jìn)行，最后預(yù)留20cm土層人工清理。

基坑開(kāi)挖采用兩臺(tái)挖掘機(jī)沿承臺(tái)長(zhǎng)邊方向全斷面分層開(kāi)挖，自卸汽車(chē)將棄土外運(yùn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形情況第一、二層在坡頂出土，后兩層自卸車(chē)可利用坡腳施工便道在坡腳出土。

基坑開(kāi)挖前根據(jù)不同位置的設(shè)計(jì)邊坡測(cè)放基坑開(kāi)挖邊線(xiàn)，撒白灰線(xiàn)作為標(biāo)記。基坑底尺寸較承臺(tái)邊線(xiàn)大80/100cm，滿(mǎn)足后續(xù)承臺(tái)模板施工需要。開(kāi)挖時(shí)要注意保護(hù)樁頭、鋼筋及聲測(cè)管。

基坑邊緣的土方或建筑材料或沿挖方邊緣移動(dòng)運(yùn)輸工具和機(jī)械，應(yīng)距基坑上部邊緣不少于2m，棄土堆擲高度不應(yīng)超過(guò)1.5m。

在基坑挖土和施工噴錨防護(hù)時(shí)，由專(zhuān)人檢查、觀測(cè)，發(fā)生異常情況應(yīng)立即查明原因，采取可靠措施予以解決。

嚴(yán)格限制坑頂周?chē)駝?dòng)荷載的作用，機(jī)動(dòng)車(chē)輛必須嚴(yán)格按照規(guī)定的車(chē)道行使。

基坑土方在施工過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)量校核其平面位置、水平標(biāo)高和邊坡坡度。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)完成后，應(yīng)及時(shí)在基礎(chǔ)和坑壁之間進(jìn)行回填，回填土可用原挖出的土分層對(duì)稱(chēng)回填。

3.3 基坑排水措施

本工程選擇在長(zhǎng)江低水位時(shí)進(jìn)行施工，施工時(shí)長(zhǎng)江水位不高于+178m。采用止水、導(dǎo)水、排水施工技術(shù)措施來(lái)保證工程施工順利進(jìn)行。

土方開(kāi)挖完畢，沿基坑大里程側(cè)設(shè)截水明溝，防止地表水流向基坑，且在轉(zhuǎn)角處設(shè)臨時(shí)集水坑，坑內(nèi)配備抽水泵，隨時(shí)抽出坑內(nèi)積水。沿坑底挖排水溝進(jìn)行基坑內(nèi)導(dǎo)水，排水溝緊貼邊坡坡腳施做，斷面取300×300mm，坡度為0.5%。

在承臺(tái)靠近棧橋側(cè)有一條民用排水溝，利用鋼管引排至長(zhǎng)江側(cè)污水排放口。

4 結(jié)語(yǔ)

新白沙沱長(zhǎng)江特大橋5#墩基坑施工通過(guò)噴錨防護(hù)配合分層開(kāi)挖的方式，實(shí)現(xiàn)了在確?；舆吰路€(wěn)定的同時(shí)保護(hù)施工棧橋及居民住宅樓的安全穩(wěn)定，同時(shí)縮減了施工工期、大幅減少施工投入。通過(guò)方案比選的措施選擇安全可靠、可操作性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)有效的施工方法，解決了城區(qū)基坑開(kāi)挖施工邊坡防護(hù)及周?chē)ㄖ锉Ｗo(hù)的難題。新白沙沱長(zhǎng)江特大橋5#墩基坑開(kāi)挖及邊坡防護(hù)施工技術(shù)的實(shí)施，對(duì)國(guó)內(nèi)深基坑及城區(qū)臨近建筑物條件下的橋梁基礎(chǔ)施工提供了很好的借鑒意義。

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