落地沉井在深基坑開挖中的應用

舒紅梅

(中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西西安 710038)

深基坑開挖是工程建設中經常遇到的問題，隨著社會不斷發展和技術進步，深基坑開挖的方法也日新月異，如放坡、支護、沉井及鋼板樁等施工技術已很成熟。但由于每個工程所處地區、地質、周邊環境及設計類型等千差萬別，基坑開挖的方法也無法完全照搬，同時又必須兼顧成本、進度及可操作性，因此選擇最適宜的基坑開挖方法是工程建設者追求的永恒問題。落地沉井針對現場特殊的施工環境，巧妙的綜合了放坡、沉井等多種施工技術，簡單易行、成本低廉、快速的完成了工程施工。

1 工程概況

京滬高速鐵路徐州京杭運河特大橋在跨越京杭運河特大橋時采用(60+100+60)m連續梁結構，墩位編號為28號～31號，其中31號墩位于京杭運河南岸陸地，墩位處地面高程為34.69 m，承臺底高程設計為22.994 m，即:基坑開挖深度為11.696 m。地質結構自上而下為:粉土，稍密，σ0=100 kPa，厚度為2 m～4 m;粉質粘土，硬塑狀，σ0=180 kPa，厚度為3 m～4 m;灰巖，弱風化，σ0=800 kPa，厚度大于10 m。承臺結構尺寸設計為:14.5 m(橫向)×6.5 m(縱向)×3 m(厚度)。

2 工程難點

1)施工場地受限:橋位紅線征地范圍為寬21 m，墩位右側紅線外緊鄰墳墓征遷難度大，無法進行放坡開挖;墩位左側為臨時便道改移范圍有限。2)施工成本等受控:采用插打鋼板樁施工要素特殊、施工成本大;采用沉井施工周期長、施工成本大。3)地質條件較差:承臺開挖范圍地層主要為粉質土，遇水易坍塌。

3 施工方案的確定

3.1 方案確定的前提條件

1)充分利用墩位大小里程方向地勢較開闊的有利條件;2)有效利用墩位右側剩余的僅有3.25 m征地紅線;3)墩位左側便道進行適當的改移。

3.2 方案的確定

本著簡易、低廉、快速施工的原則，需要專門設備及要素的鋼板樁支護方案難以使用，將簡單、易于操作的放坡開挖方案與支護性能良好的沉井方案結合使用，同時沉井采用落地澆筑，大大降低了沉井下沉的難度，又能達到良好支護作用，即:上部粉土層主要采用放坡、中部粘土層采用落地沉井支護、底部利用風化灰巖自穩。具體方案為:1)底部開挖尺寸確定。由于底部為風化巖，具有一定的自穩性能，同時承臺混凝土按照不立模澆筑施工，因此底部風化巖開挖尺寸按照承臺設計尺寸每側加大5 cm進行設計。2)沉井尺寸確定。沉井內部尺寸與底部開挖尺寸相同。由于沉井為落地澆筑，下沉過程中的土壓力、動荷載等不利荷載顯著降低，因此沉井厚度確定為30 cm厚，沉井內部設置單層鋼筋網片，鋼筋網片規格為直徑16 mm鋼筋按照間距15 cm進行綁扎。沉井的高度:由于大小里程側地勢開闊可以放坡開挖的寬度較大，因此支護的高度較低，沉井高度也較低，根據地質情況大小里程方向沉井高度確定為3 m。墩位左右側由于地形受限，放坡的寬度有限，需要直壁支護的高度較高，根據地質情況左右側方向沉井高度確定為5.5 m。由此，落地沉井為不等高沉井。3)上部開挖坡率。墩位大小里程側扣除沉井高度及風化巖層深度后的開挖深度為:11.696－3－3.696=5 m，綜合考慮機械開挖操作需要及地質情況，開挖坡率設計為:沉井上方1.5 m范圍內按照1∶0.5放坡，在坡頂設置4 m操作平臺，操作平臺外剩余的3.5 m按照1∶1放坡。墩位左右側扣除沉井高度及風化巖層深度后的開挖深度為:11.696 －5.5 －3.696=2.5 m，則沉井上方剩余的 2.5 m 范圍內按照1∶0.5放坡。綜上:墩位左右側上口開挖寬度為17.7 m，小于設計紅線寬度21 m，避免了墳墓拆遷及過多的便道改移。

4 落地沉井施工

落地沉井施工按照如下流程進行:施工準備→上部放坡開挖→沉井范圍直壁開挖→落地澆筑3 m等高沉井→澆筑左右側加高沉井2.5 m→開挖風化巖層→承臺施工。

1)施工準備。施工準備工作主要包括兩個方面，首先對墩位左側的施工便道進行改移，改移的距離以便道距離基坑上開口位置不少于2 m為宜，并對過往車輛進行限速，避免產生過大的動荷載。其次，加強天氣預報聯系，確定合理的開挖時機，避免在開挖過程中受過多的雨水影響。2)上部放坡開挖。開挖前根據實測地面高程及設計坡率，計算各個方向開挖寬度并現場測設開挖范圍，用灰線劃出開挖線。開挖主要在大小里程側進行，開挖過程中的坡率嚴格按照設計坡率進行并及時檢查，以避免坡度過陡或過緩，都將不利于基坑邊坡的穩定。同時，開挖出的土方要及時遠離基坑邊緣，以減少對坑壁的壓力及便于機械操作。3)沉井范圍直壁開挖。沉井范圍直壁采用的開挖方法有兩種，一種是長臂挖機直接開挖，另一種是普通挖機開挖。長臂挖機開挖時，由于挖機臂較長，作業范圍大、開挖深度深，因此開挖順序不嚴格。采用普通挖機時需遵循嚴格的開挖順序，一般從基坑的橫軸線開始，分大小里程分別開挖，并需分層、分臺階、逐層、逐階后退進行開挖，以確保能夠一次開挖到位及棄土能及時遠離基坑范圍。4)落地澆筑3 m等高沉井。開挖至密實的風化巖層后，需立即進行3 m等高沉井的就地澆筑。鋼筋采用提前預制加工成型，在直壁段開挖完成后，立即現場綁扎沉井鋼筋網。由于鋼筋網高度較高、網片剛度較小，需搭設鋼筋網支撐架確保鋼筋網片穩定及位置準確。模板采用組合鋼模板現場拼裝，模板安裝完成后及時進行混凝土就地澆筑。5)澆筑左右側加高沉井2.5 m。在3 m等高沉井段落地沉井混凝土澆筑完成后，及時安裝模板澆筑墩位左右側加高的2.5 m沉井混凝土。由于該段混凝土所受土壓力較小，可以不設置鋼筋混凝土網片。同時，需在大小里程側澆筑沉井高度過渡段。6)開挖風化巖層。風化巖層根據巖層軟硬程度采用機械或放炮開挖，但底部的開挖尺寸需嚴格控制，嚴禁將落地沉井底部掏空，避免落地沉井下沉。若發生掏空現象時，及時采用立模灌注混凝土，將沉井底部填塞密實。棄土需采用長臂挖掘機進行出土。7)承臺施工。承臺鋼筋采用集中預制，現場綁扎成型。混凝土采用集中拌合，混凝土輸送泵一次澆筑成型。

5 結語

京杭運河特大橋深基坑開挖，巧妙的綜合利用了放坡和沉井施工技術優點，簡單易行的完成了基坑施工，達到了快速、低廉的施工效果，對同類工程具有一定的參考和借鑒意義。

［1］鐵路工程橋涵施工技術規范［S］.

［2］簡明施工計算手冊［Z］.