談橋改路基之樁基托梁式擋土墻施工

呂世明 曹亮宏 范開敏

1 工程概況

廣梧18標(biāo)負責(zé)施工的新塘高架橋原設(shè)計為上部構(gòu)造8×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支小箱梁,中心樁號為K129+998,起止樁號為K129+918～K130+078。下部構(gòu)造:橋墩為雙柱墩,橋臺為雙柱臺,樁基為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。在準(zhǔn)備施工過程中出現(xiàn)了以下問題:1)受房屋拆遷影響,該橋比原計劃滯后7個月才具備開工條件,按合理的施工進度計算無法在合同工期內(nèi)完成該橋施工;2)該橋位于路線兩端受高挖方山體影響,且當(dāng)時又因高液限土改良方案的影響,無法形成挖方路基,導(dǎo)致該橋小箱梁沒有足夠的場地進行預(yù)制。又因該橋三面臨山,一面為大地村民房,若在外面預(yù)制小箱梁就沒有運梁通道,不具備架梁條件;3)該橋左側(cè)為大地村民房,民房為磚木結(jié)構(gòu)及土坯房兩種結(jié)構(gòu)形式的危房。距離民房樁基的最短距離為3.5 m,樁基施工過程中將對民房產(chǎn)生較大破壞性影響,存在安全隱患。

2 橋改路基工程措施

經(jīng)過廣東省勘查設(shè)計院和多次專家會決定,將新塘高架橋改路基方案定為:結(jié)合實際地形,路線左側(cè)的填土較高,而且左側(cè)有大量的民房,放坡受到限制,因此在路線左側(cè)設(shè)置路基擋土墻,右側(cè)放坡,邊坡采用拱形骨架進行防護,在改路范圍內(nèi)設(shè)置一個通道涵和一個圓管涵,以滿足行人和排水的要求。其中,左側(cè)擋土墻局部段落橫坡較陡、基礎(chǔ)承載力較差、適宜的持力層埋深較厚,難以采用一般的擋土墻結(jié)構(gòu)形式,經(jīng)多方案比較,設(shè)計中K129+937～K130+057段擋土墻采用了樁基托梁式擋土墻。1)擋土墻采用衡重式,墻高9.08 m～11.65 m,采用C15片石混凝土。2)托梁采用C25混凝土,為連續(xù)梁形式。3)樁基采用大直徑人工挖孔灌注樁(2.0 m×3.8 m),樁長13.5 m～25.0 m不等,主要為端承樁和摩擦樁,全線共24根樁。4)鎖口、護壁采用C20混凝土。

3 樁基托梁擋土墻

1)樁基托梁擋土墻是目前交通工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的支擋結(jié)構(gòu),主要包括樁基、托梁和擋土墻三個部分。樁基托梁擋土墻為整體受力結(jié)構(gòu),均采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)力學(xué)將其分解為若干個單體構(gòu)件進行計算,是擋土墻與樁的組合形式,由托梁或承臺相連接,樁基托梁主要用于解決地基承載力較低的問題,可應(yīng)用于填方區(qū)較厚、覆蓋土層穩(wěn)定性較差、基巖埋藏又較深的情況。

2)挖孔樁基托梁擋土墻結(jié)構(gòu)如圖1所示,托梁作為擋土墻的基礎(chǔ)并將所承受的來自擋土墻的外力傳遞給其下的樁基,樁基承受托梁傳遞的外力及巖土側(cè)壓力并傳遞至地基深部。挖孔樁基托梁擋土墻適用于基礎(chǔ)容許力較低或持力層埋藏較深而不宜采用明挖基礎(chǔ)的地區(qū)。

4 施工工藝

樁基定位→鎖口護壁澆筑→搭設(shè)提升平臺→人工挖孔→孔內(nèi)渣土吊運→護壁立模混凝土澆筑→護壁整修→安裝鋼筋籠→澆筑樁身混凝土→樁基檢測→開挖托梁土石方→鑿除鎖口護壁→立托梁模板→托梁鋼筋綁扎→托梁混凝土澆筑→衡重式路肩擋土墻C15片石混凝土澆筑→立帽石模板→澆筑帽石混凝土。其中主要施工工藝要點如下。

4.1 鎖口護壁澆筑

開挖前先作好地面排水,孔口部分根據(jù)樁身孔口段地質(zhì)情況將孔口開挖至1 m～2 m時,即可立模灌注20 cm厚的第一節(jié)鋼筋混凝土護壁,此節(jié)護壁在孔口0.5 m～0.8 m高度范圍內(nèi)加厚至60 cm,此部分稱之為鎖口,用來防止下節(jié)護壁開挖時孔口下陷。鎖口頂面要平整,并高出地面20 cm～30 cm,防止孔口雜物及山坡石滾落孔內(nèi)。

4.2 人工挖孔

掘進采用人工分段開挖,每段開挖深度1.0 m左右。挖掘松散碎石層及土層時,采用風(fēng)鎬等工具掘進;鉆鑿巖層時,采用淺炮眼松動爆破,以確保孔壁不受損。

4.3 護壁澆筑

每掘進一段約1.0 m,立即進行混凝土護壁澆筑,護壁厚20 cm。護壁澆筑時,采用小型振動棒插搗密實,并與孔壁結(jié)合緊密。若進入較完整基巖后,為加快施工進度,可不護壁。

4.4 樁身混凝土澆筑

混凝土采用強制式自動計量攪拌機拌和,自卸汽車運至現(xiàn)場樁位處?；炷敛捎昧锊酆痛蚕铝?接至距孔底1.0 m處。灌注樁身混凝土必須連續(xù)進行,每一搗固層厚以不超過30 cm為宜,以保證樁身混凝土質(zhì)量。

4.5 開挖托梁土石方及鑿除鎖口護壁混凝土

樁基檢測合格后,放出托梁的開挖輪廓線,采用風(fēng)鎬或淺眼松動爆破,人工開挖土石方;鎖口護壁混凝土鑿除采用風(fēng)鎬,嚴(yán)禁放炮,以確保樁身混凝土不受破壞。棄渣土石等采用卷揚機提升至自卸汽車上,運至指定的棄渣位置。

4.6 托梁施工

托梁基坑開挖至設(shè)計標(biāo)高后,托梁底部鋪一層5 cm厚的碎石,并用砂漿找平,以方便立模和綁扎鋼筋。托梁模板采用組合鋼模板,拼接嚴(yán)密,支撐牢固。鋼筋加工好后,運至現(xiàn)場。在提升平臺上用卷揚機提升徐徐放入模板內(nèi)。校正鋼筋籠骨架位置并加固牢固,防止灌注混凝土?xí)r產(chǎn)生移位變形。混凝土采用強制式自動計量攪拌機拌和,自卸汽車運至現(xiàn)場托梁處?；炷敛捎昧锊酆痛蚕铝?連續(xù)進行,確保托梁質(zhì)量。在澆筑托梁最頂上一層混凝土?xí)r,要預(yù)埋接槎片石或連接鋼筋。

5 施工關(guān)鍵點

5.1 施工前的準(zhǔn)備

左側(cè)樁基托梁施工前,應(yīng)先施工右側(cè)路塹邊坡防護。另外樁井施工前,必須做好井口的防排水措施。

5.2 樁井施工

樁井施工應(yīng)隔樁開挖并及時設(shè)置鎖口護壁。其下每1 m下一節(jié)護壁,樁井開挖2 m后立即施工鎖口,每開挖1 m應(yīng)及時施工護壁防護,以確保施工安全。上下節(jié)護壁的錯臺寬度為5 cm,施工期間可根據(jù)施工需要調(diào)整,一般為5 cm～7 cm。樁井開挖時,應(yīng)注意井內(nèi)二氧化碳的濃度,保證通風(fēng)順暢。樁身混凝土必須連續(xù)灌注,不得形成水平施工縫,待混凝土達到設(shè)計強度后,再進行托梁施工。

5.3 托梁施工

開挖托梁時,確保邊坡穩(wěn)定,同時注意保護基坑左側(cè)襟邊土體,嚴(yán)禁將襟邊土體挖掉。托梁混凝土澆筑完畢后,在托梁終凝前,向其頂面拋置有棱角的塊石,使塊石嵌固在托梁混凝土中,形成粗糙面,以增大托梁與擋土墻底面之間的摩擦力。

6 結(jié)語

樁基托梁擋土墻具有結(jié)構(gòu)合理、施工方便等明顯優(yōu)點,在施工場狹窄地段使用更具有優(yōu)勢,是一種值得推廣的支擋結(jié)構(gòu)。其很好的解決了新塘高架橋改路基的難點問題,取得了良好的經(jīng)濟效益,比原設(shè)計降低了成本187萬元,又保證了路基的安全可靠,為廣梧18標(biāo)全線順利拉通打下了基礎(chǔ),同時也為類似工程積累了寶貴的設(shè)計和施工經(jīng)驗。

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[2] 賴紫輝.樁基托梁擋土墻托梁受力分析[J].路基工程,2008(6):25-26.

[3] 魏永幸.挖孔樁基托梁擋土墻及其設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[A].中國交通土建工程學(xué)術(shù)論文集[C].2006.