談河道內(nèi)深基坑施工技術(shù)

劉 亮 徐 冉

(中交二航局六分公司，湖北 武漢 430014)

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談河道內(nèi)深基坑施工技術(shù)

劉 亮 徐 冉

(中交二航局六分公司，湖北 武漢 430014)

結(jié)合工程實例，對某鐵路大橋深基坑工程中采用鋼板樁圍堰施工的情況做了介紹，闡述了其具體的施工工藝，指出鋼板樁具有承載力強、水密性好、施工環(huán)保、可回收反復(fù)使用等優(yōu)點，是我國目前最常用和最為經(jīng)濟的深基坑施工方法之一。

深基坑，鋼板樁，基坑開挖，內(nèi)支撐體系，封底混凝土

1 工程概述

某鐵路大橋(75+3×120+75)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋里程為DK159+370.722～DK159+880.162，為預(yù)留邊灘河道疏浚規(guī)劃條件。N001號～N005號墩最大開挖深度為16.47 m，最小為14.77 m，平均為15.72 m。

2 工程地質(zhì)

(75+3×120+75)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋N001號～N005號墩所處洞庭湖區(qū)域內(nèi)，覆蓋層上部以黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，厚度15 m～26 m；其下以砂類土為主，底部有薄層圓礫土，砂類土厚度2 m～10 m，砂類土頂面高程0 m～-4 m。

3 鋼板樁圍堰設(shè)計

鎖扣鋼管樁圍堰尺寸為28.08 m×18.72 m，單根鋼管樁為φ1 000 mm×12 mm，L=27 m鋼管，樁身焊接鎖扣。鋼管樁設(shè)置四道支撐，封底澆筑C25混凝土2.8 m厚。鋼管樁圍堰支護(hù)詳見圖1。

4 施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

鉆孔樁施工結(jié)束后，放出基坑中心位置、水平邊線和高程控制點?；禹斆嫠闹埽骱梅?、排水工作，防止雨水及其他地表水流入基坑內(nèi)。在基坑四周設(shè)欄桿，掛密目網(wǎng)，封閉施工現(xiàn)場，并懸掛警示標(biāo)志。

4.2 鎖扣鋼管樁施工

4.2.1 鎖扣鋼管樁導(dǎo)向架施工

為了精確控制鋼管樁的打入后的平面位置，設(shè)置導(dǎo)向架，導(dǎo)向架由定位樁與導(dǎo)梁組成。φ600 mm(壁厚8 mm)鋼管樁做定位樁，在鋼管樁上焊接牛腿，安裝槽28作導(dǎo)梁。定位樁與導(dǎo)梁連接采用焊接連接，焊縫高度不小于4 mm。導(dǎo)向架布置見圖2。

4.2.2 鎖扣鋼管樁插打施工

鎖扣鋼管樁分兩次插打到位,分節(jié)長度為12 m+15 m,保證相鄰鋼管樁的接頭位置相差大于2 m。振動錘選DZ90型，安裝鋼板樁時采用50 t履帶吊，拔樁時采用80 t履帶吊。

1)鋼管樁插打：先用吊車將鋼管樁吊至插點處進(jìn)行插樁，插樁時鎖扣要對準(zhǔn)，每插入一根即套上樁帽，輕輕加以錘擊。在打樁進(jìn)行方向的鋼管樁鎖扣處設(shè)卡板夾具，阻止管樁位移。并預(yù)先在導(dǎo)向架上標(biāo)記每根管樁的位置，以便隨時檢查校正。開始的一、二根鋼管樁的位置和方向確保精確，以便起到樣管導(dǎo)向作用，每打入1 m～2 m應(yīng)測量一次，打至設(shè)計高程后應(yīng)立即用鋼筋與導(dǎo)向架焊接固定。

2)插打順序：由長邊向短邊打設(shè)，在短邊中心段合龍。鋼管樁圍堰合龍前，在插打至最后4根～5根樁時，測量缺口的寬度，準(zhǔn)確計算出合龍樁的外徑，加工大小合適的鋼管樁運至施工現(xiàn)場，合龍圍堰(見圖3)。

3)打樁方式的選擇：為提高鋼管樁插打質(zhì)量，結(jié)合現(xiàn)場實際，選擇單根分節(jié)施工，孔口焊接接長。

4.3 基坑開挖

基坑開挖分三部分：上部機械開挖、中部砂漿泵開挖和基底開挖?；娱_挖的總原則：先支護(hù)，后開挖(見圖4)。

1)機械開挖。基坑上部開挖采用挖機開挖。

鎖扣鋼管樁插打完畢后，用320挖掘機挖除圍堰上部4 m～5 m內(nèi)淤泥質(zhì)黏土，挖土從基坑中央向四周對稱、均勻、逐步、分層挖土。當(dāng)挖到第二層圍檁底0.5 m時，安裝第二層圍檁。

2)潛水砂石泵開挖。第二層圍檁0.5 m以下至第四層圍檁底0.5 m采用潛水砂石泵開挖。采用回轉(zhuǎn)鉆頭的旋切與高壓水流的噴射作用將淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土沖散，然后采用砂石泵將其抽出排進(jìn)預(yù)留的沉淀池內(nèi)；淤泥沉淀后挖出運走，水可以循環(huán)使用進(jìn)行承臺基坑開挖。

開挖至第三層圍檁底0.5 m時,安裝第三層內(nèi)支撐,然后再繼續(xù)開挖下一層。如此循環(huán)，當(dāng)完成第四層圍檁后引水回灌并保持圍堰內(nèi)外水頭平衡。

3)基底開挖。基底同樣采用潛水砂石泵進(jìn)行基坑開挖。開挖之前，布置好大功率補水水泵。向圍堰內(nèi)注水，注水高度略低于圍堰第一層圍檁頂。砂石泵回轉(zhuǎn)鉆頭要離吸泥面10 cm～40 cm，吊車配合頻繁移動，求得最佳效果，直至開挖至封底混凝土底高程。

4.4 內(nèi)支撐體系施工

4.4.1 圍檁安裝

圍檁用型鋼HN800×300,在現(xiàn)場按照設(shè)計長度下料接長。

鎖扣鋼管樁合龍后，根據(jù)施工水位由測量人員放出第一層圍檁的水平位置并用紅漆標(biāo)記；在支撐位置將型鋼托架焊接在鋼管樁上，作為圍檁安裝的支承。將連接好的圍檁型鋼用吊車放到托架上，緊貼鋼管樁并與其焊接；不能緊貼鋼管樁的，在兩者之間加小鋼板焊接。

4.4.2 內(nèi)支撐安裝

內(nèi)支撐鋼管有兩種：第一、二層支撐鋼管用φ600 mm×8 mm；第三、四層支撐鋼管用φ1 000×12。

1)在圍檁上測設(shè)出支撐的安裝位置，并準(zhǔn)確測量出每根支撐兩端圍檁間凈距；根據(jù)凈距對支撐鋼管下料并將其兩端用法蘭盤連接。為使支撐鋼管達(dá)到軸心受壓計算條件，法蘭連接時要保證鋼管軸線和圍檁水平中線重合。

2)用吊車將支撐吊放到對應(yīng)位置安裝，圍檁與支撐鋼管端頭直接焊接牢固、圍檁頂面與支撐鋼管間用連接鋼板焊接。最后安裝圍堰轉(zhuǎn)角處斜撐。圍堰內(nèi)支撐安裝構(gòu)造如圖5所示。

4.5 封底混凝土施工

4.5.1 搭設(shè)施工平臺

由于封底體積較大，約1 612 m3，封底時設(shè)置大體積的中心集料斗。灌注平臺由貝雷梁、Ⅰ25a型鋼、鋼板網(wǎng)及欄桿組成。根據(jù)灌注平臺標(biāo)高、最遠(yuǎn)處導(dǎo)管至分料槽口的水平距離、溜槽坡度(1∶3～1∶4)確定中心集料斗的底標(biāo)高。

利用吊車將貝雷梁吊至鋼管樁圍堰上安放，貝雷梁采用單層雙排結(jié)構(gòu)，上面鋪設(shè)一層Ⅰ25a型鋼作為分配梁，分配梁間距60 cm。分配梁上鋪一層鋼板網(wǎng)作為人員操作平臺。灌注平臺布置見圖6。

4.5.2 導(dǎo)管布設(shè)及安裝

1)導(dǎo)管布設(shè)。導(dǎo)管在布設(shè)時按以下原則進(jìn)行：a.單根導(dǎo)管作用半徑按3 m考慮，布設(shè)導(dǎo)管布置點，導(dǎo)管作用范圍覆蓋整個混凝土澆筑區(qū)。b.導(dǎo)管與圍堰內(nèi)壁保持一定距離，以利混凝土的均勻擴散。配一個體積為10 m3的中心集料斗,每排3個灌注點為一批來灌注封底混凝土。封底混凝土共設(shè)置24個灌注點。

2)導(dǎo)管安裝。導(dǎo)管直徑300 mm，采用快速螺紋接頭，導(dǎo)管上口接1 m3的小料斗,使用前進(jìn)行水密試驗；導(dǎo)管安裝中，每個接頭需預(yù)緊檢查，固定完成后導(dǎo)管底口離圍堰底15 cm～20 cm，導(dǎo)管長19 m。

4.5.3 封底混凝土澆筑

采用垂直導(dǎo)管法澆筑水下封底混凝土。封底施工遵循橫橋向逐漸推進(jìn)。

首封時，導(dǎo)管內(nèi)放置圓柱式塑料隔水塞，中心集料斗與導(dǎo)管相接，關(guān)閉好封門。兩臺汽車泵同時向料斗內(nèi)集料，然后打開通向灌注導(dǎo)管的分料槽的出料門、中心集料斗的出料口，讓混凝土經(jīng)溜槽進(jìn)入澆筑小料斗，當(dāng)小料斗內(nèi)充滿混凝土?xí)r，打開封門，同時兩臺汽車泵滿負(fù)荷工作，向料斗內(nèi)補料，確保料斗內(nèi)混凝土始終保持一定的備料。料斗內(nèi)儲備的10 m3料一次性連續(xù)灌注至首封導(dǎo)管內(nèi)，首封即為完成。同樣的施工方法封下一根導(dǎo)管。

每批導(dǎo)管首封結(jié)束后，按照首封的順序，依次向各導(dǎo)管內(nèi)注料。在每根導(dǎo)管封口完成后，按不大于40 min控制同一導(dǎo)管兩次灌入混凝土的間隔時間。依次循環(huán)完成封底施工。

4.5.4 回填基坑及拆除內(nèi)支撐體系

內(nèi)支撐和鋼管樁圍堰的拆除是施工中安全控制的一個重要環(huán)節(jié)，稍有不慎就能導(dǎo)致基坑坍塌，造成巨大的安全事故。鋼管樁圍堰拆除采取邊回填邊拆除的方案，承臺施工完畢后，先用土回填到第四層內(nèi)支撐下0.5 m處，切割內(nèi)支撐，使內(nèi)支撐與圍檁脫離后，拆除圍檁；再進(jìn)行回填至第三層內(nèi)支撐下0.5 m，如此循環(huán)直到基坑頂面。

4.5.5 拔除鎖扣鋼管樁

1)墩身施工出地面后，即可拆除圍堰。拔除鋼管樁圍堰從矩形的短邊到長邊、由低到高、先支撐再圍檁最后拔除鋼管樁的順序進(jìn)行。

2)鋼管樁拔除時，先用振動錘輕擊樁頂，將樁周土體及鎖扣內(nèi)砂漿振動，再進(jìn)行拔除作業(yè)。拔除鋼管樁采用80 t履帶吊，先用振動錘將管樁鎖扣振活以減小土的阻力，然后邊振動邊拔樁；對引拔阻力較大的鋼管樁，采用間歇振動的方法拔除。

3)拔除的鋼管樁應(yīng)清刷干凈，修補整齊；在運輸、存放時，防止變形損壞。

5 質(zhì)量注意事項

1)鋼管樁傾斜；2)穿透力不夠(打樁受阻)；3)鎖口漏水。

6 結(jié)語

河道內(nèi)深基坑施工采用導(dǎo)向架控制每根樁的位置，全站儀控制插打、校正鋼管樁垂直度；如因穿透力不夠會給施工帶來麻煩，有必要通過重新檢查打樁方法來解決，更換一個更大功率的振動錘或者用高壓噴水裝置和鉆土機以減小打樁阻力；如砂土擠入鎖扣空隙中引起鎖扣脫開，有效的方法是在鎖扣下部裝上一個栓帽。

[1]TB 10203—2002，鐵路橋涵施工規(guī)范.

[2]JGJ 120—99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.

Discussion on deep river foundation construction technology

Liu Liang Xu Ran

(ChinaCommunication2ndNavigationalBureau6thBranchCompany,Wuhan430014,China)

Combining with engineering example, the paper introduces steel board pile cofferdam construction conditions of the railway bridge deep foundation engineering, describes its specific construction technology, and points out its advantages, such as strong bearing capacity, good water sealing performance, environmental-protecting construction and recyclable and so on. Therefore, it is one of most popular and economic deep foundation construction methods.

deep foundation, steel-board pile, foundation excavation, internal support system, sealing concrete

1009-6825(2015)18-0183-03

2015-04-15

劉 亮(1985- )，男，助理工程師； 徐 冉(1981- )，男，助理工程師

TU463

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