包西線(xiàn)馬坡洛河特大橋水泥攪拌樁基坑支護(hù)施工

王承震

（中國(guó)鐵建十四局集團(tuán)第二工程有限公司，工程師，山東 泰安 271000）

包西鐵路馬坡洛河特大橋位于陜西省白水縣，設(shè)計(jì)鐵路等級(jí)為國(guó)鐵Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為200 km/h，基礎(chǔ)為每墩12根φ180 cm的群樁低樁承臺(tái)。大橋2次跨越洛河，橋址處洛河彎曲，常年流水，沉積層深度約10～14 m，土質(zhì)為易液化的軟塑、流塑狀的淤泥質(zhì)粉土，觸動(dòng)易液化。該橋承臺(tái)頂標(biāo)高低于河床淤泥頂約0.5～1.0 m，基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)地質(zhì)軟弱。若采用鋼筋混凝土套箱施工承臺(tái)，套箱下沉?xí)r難以定位，同時(shí)會(huì)造成流塑狀的淤泥涌入套箱內(nèi)影響施工。為防止基坑開(kāi)挖時(shí)發(fā)生塌方，可采用鋼板樁圍堰基坑支護(hù)與水泥攪拌樁基坑支護(hù)2種方案。經(jīng)過(guò)方案比選，在保證施工安全的情況下決定采用水泥攪拌樁基坑支護(hù)。

1 水泥攪拌樁基坑支護(hù)

水泥攪拌樁是將土體與固結(jié)材料（水泥）強(qiáng)制拌和，經(jīng)一系列水化作用、膠凝作用等物理化學(xué)反應(yīng)，形成均勻且有一定強(qiáng)度的水泥加固體，從而提高地基承載能力及抗剪能力，可作為豎向承載的復(fù)合地基，也可用于基坑支護(hù)、防滲帷幕等工程措施。

1.1 基坑支護(hù)原因基坑開(kāi)挖處河床土質(zhì)為軟塑、流塑狀淤泥，承載力小，且開(kāi)挖尺寸較大，深度約6 m，開(kāi)挖難度大，不能按正常土質(zhì)施工規(guī)范要求進(jìn)行基坑開(kāi)挖。為保證后續(xù)工程——承臺(tái)施工質(zhì)量及施工安全，所以開(kāi)挖基坑前要進(jìn)行地基加固。

1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分為水泥攪拌樁、井點(diǎn)降水管、工字鋼圍囹支撐3部分。水泥攪拌樁設(shè)計(jì)為樁徑60 cm，雙排布置，相鄰2根攪拌樁搭接10 cm。攪拌樁底穿越軟弱層，其標(biāo)高根據(jù)承臺(tái)底的地層而定，將樁底置于較硬土層上。內(nèi)層攪拌樁頂部設(shè)寬高為50 cm×25 cm的C25鋼筋混凝土圈梁，并通過(guò)長(zhǎng)1.2 m間距1 m的φ20螺紋鋼筋插入攪拌樁1 m與攪拌樁連接為整體。

在外排攪拌樁外1m處需采用一級(jí)輕型井點(diǎn)降水措施，以降低水位。輕型井點(diǎn)管為φ48鋼管，長(zhǎng)7 m，其中濾管長(zhǎng)1m。井點(diǎn)管間距為1 m，所有井點(diǎn)管通過(guò)鋼管及真空吸水泵組成抽水管路系統(tǒng)。

工字鋼圍囹在基坑內(nèi)做3層支撐，樁頂下1.5 m設(shè)第一層，以下每2 m設(shè)一層。內(nèi)支撐由雙20#工字鋼圍囹及鋼管組成。為增大受力面積，下部2層支撐鋼圍囹與樁墻之間增加舊鋼板帶，鋼板帶與鋼圍囹間為豎向10#工字鋼。

為保證地基有足夠的承載力，防止后續(xù)施工過(guò)程中地基下沉造成承臺(tái)混凝土裂縫，封底混凝土施工前拋填50 cm片石，封底混凝土為C20混凝土，厚度為30 cm。結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

2 施工工藝

施工前先移出樁基施工設(shè)備，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，若攪拌樁機(jī)施工區(qū)存在地基軟弱，應(yīng)進(jìn)行換填，局部軟弱區(qū)也可采用厚30 mm鋼板支墊，以確保水泥攪拌樁機(jī)行走安全及施工質(zhì)量。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)立面圖

2.1 制作水泥攪拌樁水泥攪拌樁施工前，準(zhǔn)備施工機(jī)械及材料，施工過(guò)程中必須有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員控制樁機(jī)就位及成樁質(zhì)量。做好基坑開(kāi)挖前的防護(hù)工作。

2.1.1 機(jī)械與材料進(jìn)場(chǎng) 用平板車(chē)將武漢工程機(jī)械研究所制造的PH-5型單軸深層攪拌樁機(jī)運(yùn)進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)。該攪拌機(jī)鉆頭直徑60 cm，提升速度為0.57～1.7 m/min，行走采用液壓步履，并配有集料罐、輸料泵及管等配套設(shè)備。所用水泥要及時(shí)進(jìn)場(chǎng)并進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)，合格后方能使用。水泥采用P.032.5R袋裝水泥，摻入量為土體重量的18%。

2.1.2 樁機(jī)就位 樁機(jī)就位應(yīng)準(zhǔn)確，鉆機(jī)保持水平，鉆桿垂直，必要時(shí)可采用定位型鋼輔助定位，以保證兩樁的有效搭接，避免出現(xiàn)間隙，影響支護(hù)及止水效果。為正確掌握樁位，測(cè)量放線(xiàn)定樁后要有專(zhuān)人復(fù)測(cè)。移機(jī)就位要準(zhǔn)確，防止造成樁間搭接不足而滲水或流泥。

2.1.3 成樁 攪拌成樁采用“兩噴兩攪”工藝施工，鉆頭噴粉攪拌下沉到設(shè)計(jì)高程，然后噴粉攪拌上升到樁頂即完成1根樁的施工。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制水泥用量及鉆頭攪拌下沉、提升的速度、時(shí)間等，并作好記錄，使原狀土與水泥均勻拌和，杜絕出現(xiàn)夾泥心的現(xiàn)象。攪拌樁施工完成后清除樁頂虛土，按設(shè)計(jì)綁扎鋼筋并立模澆筑混凝土圈梁。

2.2 開(kāi)挖支護(hù)為提供承臺(tái)施工工作面，保證施工質(zhì)量，基坑開(kāi)挖之前要做好降水施工，確保地下水位在基坑設(shè)計(jì)標(biāo)高以下。開(kāi)挖基坑時(shí)，注意施工安全，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員要及時(shí)進(jìn)行基坑內(nèi)撐安裝，對(duì)基坑底進(jìn)行加固處理。

2.2.1 井點(diǎn)降水 降水井點(diǎn)管采用高壓水成孔下沉法施工。井點(diǎn)管布設(shè)后，所有井點(diǎn)管通過(guò)連接φ80鋼管及2臺(tái)7.5 kW真空吸水泵組成抽水管路系統(tǒng)。井點(diǎn)降水措施應(yīng)在開(kāi)挖前3d完成施工并進(jìn)行降水，保證降水深度達(dá)到基坑底開(kāi)挖面以下，以改善四周土質(zhì)、提高土體強(qiáng)度、減小土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力。

2.2.2 基坑開(kāi)挖及圍囹支撐安裝 基坑開(kāi)挖前應(yīng)撤出基坑周?chē)乃袡C(jī)械設(shè)備，并盡量降低基坑周?chē)馏w高度，減小土體側(cè)壓力。因基坑平面尺寸大，開(kāi)挖較深，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，并且開(kāi)挖時(shí)挖掘機(jī)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離基坑。重型機(jī)械不得靠近基坑周?chē)凶撸匾獣r(shí)應(yīng)采取支墊措施，防止增加側(cè)壓力對(duì)基坑的穩(wěn)定性造成影響。

基坑開(kāi)挖到第一層支撐位置后進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝。首先人工清除支撐位置攪拌樁上的軟土，然后安設(shè)雙20#工字鋼圍囹并焊接牢固，圍囹與攪拌樁之間的空隙采用細(xì)石混凝土填塞密實(shí)，以增大樁體與圍囹的有效受力面積。最后按設(shè)計(jì)安裝φ326 mm×6 mm鋼管內(nèi)支撐。內(nèi)支撐安裝完后繼續(xù)進(jìn)行基坑開(kāi)挖。中層及下層內(nèi)支撐安裝時(shí)應(yīng)在圍囹與水泥攪拌樁之間鋪墊50 cm寬的舊鋼板帶，鋼板帶與圍囹間增加豎向10#工字鋼，間距50 cm。

2.2.3 封閉基底 基坑開(kāi)挖完畢后要對(duì)基坑底部拋填片石以及澆筑封底混凝土。基坑開(kāi)挖到最下層支撐位置并安裝好內(nèi)支撐后，長(zhǎng)臂挖掘機(jī)從基坑一端開(kāi)始，在開(kāi)挖到承臺(tái)底標(biāo)高以下80 cm時(shí)拋填50 cm厚片石，并用挖掘機(jī)適當(dāng)向下擠壓。嚴(yán)禁大面積開(kāi)挖后統(tǒng)一拋填片石。

基坑面開(kāi)挖1/3后即進(jìn)行片石拋填，然后在片石上澆筑30 cm厚C20混凝土（摻加早強(qiáng)劑）。分3次將基底片石及封底混凝土澆筑完成。封底完成后及時(shí)鑿除設(shè)計(jì)高程以上的鉆孔樁頭浮漿。基底拋填片石及封底澆筑混凝土?xí)r應(yīng)快速、分塊進(jìn)行。

圖3 底層支撐換撐示意圖

2.2.4 底層內(nèi)撐換撐 封底混凝土施工時(shí)預(yù)埋斜向的20#工字鋼，間距不超過(guò)3 m，以作為底層內(nèi)撐換撐的支點(diǎn)。封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后將預(yù)埋的20#工字鋼與鋼圍囹連接好，并拆除底層鋼管內(nèi)支撐（見(jiàn)圖3）。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)施上述基坑支護(hù)技術(shù)，不僅順利完成基坑支護(hù)施工并保證了施工質(zhì)量，而且為下一步承臺(tái)施工奠定了良好的基礎(chǔ)。包西鐵路馬坡洛河特大橋7個(gè)淤泥質(zhì)河床中的低樁承臺(tái)，因地制宜地采用水泥攪拌樁加內(nèi)撐的基坑支護(hù)方案，僅用50 d就完成了所有承臺(tái)施工，比鋼板樁圍堰節(jié)省成本50萬(wàn)元，并且能節(jié)省工期10 d。在施工中個(gè)別樁間因搭接不足出現(xiàn)滲水漏泥，經(jīng)處理后也滿(mǎn)足了施工要求。