高水位富水砂卵石地層超深基坑施工技術(shù)研究

曾一峰

（四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610200）

1 工程概況

西部某特大橋?yàn)榭缭结航闹谐惺戒摴芑炷凉皹颍皹蜷L457.6米。拱座基礎(chǔ)采用整體式擴(kuò)大基礎(chǔ)，順橋向長50米，橫橋向?qū)?0.6米，基底標(biāo)高為295.5米。

2 地質(zhì)條件

基坑工程所在場地為岷江Ⅰ級(jí)沖積階地，基坑范圍內(nèi)東、西側(cè)和南側(cè)原地面較為平緩，高程約為315.00m～317.00m，北側(cè)為一斜坡，坡頂為河口村街道尾部高程約321.50m～312.2m。上層覆蓋約5米厚的粉土；中層為8～10m的砂卵石層，φ＞200mm約占20%，φ200mm～20mm約占60%；下層為粉砂質(zhì)泥巖。

3 施工方案的對(duì)比

為采用最科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)的施工方法，需對(duì)施工方案從造價(jià)、工期、施工難度、環(huán)境影響等進(jìn)行全方面的考慮[1]。

方案一：基坑周圍采用雙排SMW 工法樁（φ850mm@600mm）形成止水帷幕，兩排樁間距為1.85m，每根樁內(nèi)部插入一根H 型鋼（H700×400×18×25），與錨索位置重疊的樁內(nèi)不放置H 型鋼，樁頂采用帽梁連接。兩排工法樁之間灌注水泥砂漿與工法樁共同形成止水帷幕。

基坑側(cè)壁面自上而下共布設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索 5～6 排，長度18～44m，采用 4 根φ 15.2 鋼絞線，豎向及水平向間距皆為2.5m，下傾角25～32°。

方案二：本方案采用咬合樁[2]作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，承受水、土壓力，止水隔滲。設(shè)計(jì)水位高程取 311.5m，鋼筋混凝土樁直徑采用 150cm，素混凝土樁直徑采用120cm，樁間咬合20cm。

基坑北側(cè)為一斜坡，坡頂為河口村街道尾部，拆遷阻力大，為盡量減少民房拆遷數(shù)量，北側(cè)采用原地面整平后施工咬合樁+錨索[7]的方案。在高程318.00m 和313.00m 分別設(shè)置一道錨索，其余三側(cè)采用三級(jí)放坡，在第三級(jí)邊坡坡腳（312.00m）施工咬合樁。

方案三: 本方案采用咬合樁作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，承受水、土壓力，止水隔滲，咬合樁的截面尺寸和平面關(guān)系與方案二相同。考慮在富水砂卵石中錨索施工困難，故基坑四周均采用三級(jí)放坡，在第三級(jí)邊坡坡腳（312.00m）施工咬合樁。

基坑施工方案對(duì)比

收拆遷時(shí)間）新征收民房 拆征收民房0 ㎡ 拆遷民房116 ㎡ 拆遷民房686.5 ㎡紅線面積 紅線面積約4900 ㎡ 紅線面積約6300 ㎡ 紅線面積約6800 ㎡

從上述三個(gè)方案可以發(fā)現(xiàn)：三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案一環(huán)保，但工程量大、造價(jià)高、施工難度高、工期長、對(duì)地質(zhì)條件適用性差、施工質(zhì)量不易保證；方案二在富水砂卵石地層中施工錨索困難，造價(jià)與方案一相差不大，有房屋拆遷，不可控因素增加。超過了原有設(shè)計(jì)紅線，不利于環(huán)保；方案三房屋拆遷面積大，增加工期的不可控，對(duì)環(huán)境破壞大。

綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、工期等方面，以上三個(gè)方案均不完全符合當(dāng)前環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的要求，在結(jié)合以上三個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了依然采用咬合樁這一成熟的工藝來做止水帷幕和支護(hù)結(jié)構(gòu)，參照拱形結(jié)構(gòu)主要承受軸力的特性[3]，將咬合樁布置為弧形進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 弧形咬合樁施工技術(shù)

基坑底部開挖范圍為變成51m的正方形，四個(gè)邊的擋水和擋土結(jié)構(gòu)采用弧形單列咬合樁。單邊跨距52.27m，矢高4.06m，矢跨比1/12.9。在基坑角點(diǎn)拱座各設(shè)4根直徑2m的抗力樁，角點(diǎn)外側(cè)各布置2根直徑1.4m的加固樁。樁頂設(shè)置弧形連系梁，增加基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，并且約束樁頂變形，改變支護(hù)樁的受力結(jié)構(gòu)，將支護(hù)樁從懸臂受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈撞抗探Y(jié)、頂部簡支的狀態(tài)。

基坑角點(diǎn)抗力樁底端錨固基坑底以下 5m四個(gè)角點(diǎn)外加固樁底端錨固中風(fēng)化以下2m。四邊中部各設(shè)計(jì)3根加強(qiáng)樁，樁底端嵌入基坑底以下1.5m，一般擋土及擋水樁嵌入3.2m，樁頂伸入弧形連系梁0.3m。樁長根據(jù)鉆孔的實(shí)際地質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。

4.1 主要施工流程

（1）清理場地植被，按照設(shè)計(jì)對(duì)坐標(biāo)控制點(diǎn)進(jìn)行測量放點(diǎn)；

（2）開挖截水溝；實(shí)施東北段土釘墻施工，邊開挖邊支護(hù)，直至315m高程，開挖的土方可回填到場地較低的外側(cè)范圍。

（3）施工弧形咬合樁導(dǎo)墻，施工基坑弧形咬合樁及基坑角點(diǎn)4根抗力樁和角點(diǎn)外8根加固樁；

（4）施工樁頂連系梁；

（5）施工基坑內(nèi)1口抽水井；

（6）開挖基坑土石方；

（7）若有局部漏滲水情況，采用注漿或快凝固混凝土補(bǔ)漏。

4.2 主要工程數(shù)量

土石方：60195m3；混凝土：3601m3；鋼筋:210388kg；回填量:20457m3。總工期140天。

5 結(jié)論

西部山區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，基坑施工難度高，通過對(duì)某特大橋拱座基坑施工方案的研究，對(duì)基坑不同施工方案進(jìn)行了對(duì)比。通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)采用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)方案均不能滿足工程要求，因此提出了弧形咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方案。

（1）弧形樁支護(hù)方案的開挖土石方量與采用SMW工法大致相同，有利于環(huán)保，施工造價(jià)與難度均比SMW工法低。

（2）弧形樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土用量和鋼筋用量均小于其他三種方案，做到了經(jīng)濟(jì)的要求，且工期與采用咬合樁+放坡的施工方案工期相同，能夠保障工期。

（3）采用弧形樁可以避免房屋的拆遷，使工程進(jìn)度處于可控范圍內(nèi)。

弧形樁支護(hù)結(jié)構(gòu)集各種常規(guī)施工方法優(yōu)點(diǎn)于一身，適用范圍廣，在未來可廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程。