地質淺覆蓋層的深水承臺施工技術

王 偉

1. 上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002；2. 上海城市非開挖建造工程技術研究中心 上海 200002

1 工程概況

大溪口至南廣交通改造及景觀工程項目是四川省宜賓市環長江旅游景觀大道項目的起點。該項目起于宜賓南岸大溪口，止于南廣鎮，主線全長約3.12 km。受河口地形限制及保護漁業的需要，上跨南廣河采用三跨（35＋80＋35） m連續剛構橋；東西岸主墩ZX51、ZX52墩承臺平面尺寸13.5 m×9.4 m，高4 m，承臺頂面均在常年枯水位下0.5 m（圖1）。

圖1 主墩平面布置

根據項目部實測水下河床情況，西側主墩底高于河床，而東側承臺完全埋置于現狀河床中。東側地質情況復雜，基坑施工的不確定因素多，在這種情況下成功開挖超深超大基坑，將為類似工程提供有價值的經驗。

根據相關數據，南廣河西側水深較深，東側水深較淺，最深處水深為6.7 m。

2 地形地貌及地質條件

南廣河口屬侵蝕構造地形，主導的地質作用主要為剝蝕切割、河流侵蝕切割、沖積與微弱的構造作用。

西岸ZX51墩承臺底高于河床，河床面層為⑩-1砂巖層，東岸ZX52墩埋置于④松散卵石層，松散卵石層自穩性差且透水性好，常規的圍護措施無法打入到預定標高。

3 基坑圍護形式

3.1 ZX51主墩

西側首先在枯水期進行筑島作業。ZX51承臺基坑深度達到8.5 m，基坑平面尺寸為25.64 m×11.39 m，結合墩臺處實際地質情況，基坑圍護采用φ609 mm×12 mm鎖扣鋼管樁＋2道永久支撐＋1道臨時支撐的形式，為防止鋼管樁底部受主動土壓力影響整體往基坑內傾覆，故在第1道圍檁及支撐下沿、鋼管樁外側布設1圈雙拼32#槽鋼圍檁，采用φ40 mm精軋螺紋鋼對拉拉住。水下灌注C30封底混凝土。鎖扣材料選擇1/2段25a#工字鋼和75 mm×50 mm×10 mm角鋼，為保證鎖扣有空隙進行堵漏且有足夠的強度不開裂，故采用L-T型鎖扣，并用棉絮＋優質黏土填芯。為保證焊縫質量，采用CO2電焊機焊。基坑底四周設置排水溝，對角設置集水井（圖2）。

3.2 ZX52主墩

東側河岸面層至深度18 m均為④松散卵石層，其自穩性比回填土要好，故整個基坑開挖的模型可參考ZX51主墩，但坑底涌水需考慮，且鋼管樁打入的難度較大。

圖2 ZX51主墩圍護立面布置

綜合考慮后決定采用由鎖扣鋼管樁和沖孔樁相結合形成的圍護組合體系，其中所述鋼管樁采用L-T型鎖扣連接，并用棉絮＋優質黏土填芯，部分鎖扣鋼管無法振設進入巖層之處采用沖孔樁，以鋼圍檁＋對拉精軋螺紋鋼的結構防止主動水土壓力對鋼管樁底部的影響，形成了一個穩固的封閉式水圍護體系（圖3）。本復合樁圍護體系能同時達到止水和擋土的雙重效果，兼顧了2種圍護樁的長處，具有結構合理、加固性能好、適應能力強的優點。在沖孔樁和鋼管樁結合處采取的施工工藝是先施打沖孔灌注排樁，待混凝土初凝前插入一側的鋼管樁，形成封閉圍護體系[1-2]。

圖3 ZX52主墩組合圍護體系

4 施工重難點

1）ZX51B墩主承臺開挖深度達8.5 m，因河床為中風化砂巖，鎖扣鋼管無法振設進入巖層，基坑開挖風險高。

2）東側河岸面層至深度18 m均為④松散卵石層，其自穩性比回填土好，但需考慮坑底涌水，且鋼管樁施工難度較大。

3）坑底涌水攜帶部分泥沙，易形成基坑周圍空洞現象。

4）主墩承臺施工需在長江水位汛期來臨之前完成，墩柱需施工至汛期水位以上，以便汛期不影響墩柱施工。

5 主要施工技術

5.1 振動沉樁及沖孔樁組合體系施工

5.1.1 插樁和沉樁

利用沉樁機將鋼管樁吊運至沉樁位置，使其鎖口與已沉入鋼管樁的陰陽鎖口咬合，并緩慢下放，直至進入河床自穩不下沉為止，將樁頭與沉樁機套管吻合（用錘夾夾緊樁壁），取下樁頭起吊鋼絲繩，啟動振動錘沉樁，直至鋼管樁樁底標高達到設計深度，下沉過程中，注意保持錘身與樁身方向一致。

5.1.2 垂直度控制

第1根鋼管樁沉入后的垂直度會影響到其他鋼管樁的垂直度，因此，應進行緩慢下沉，打入到設計深度的2/3時暫停沉樁，檢查樁身垂直度是否在0.5%以內，如果滿足要求則繼續下沉，否則拔出重打。

5.1.3 沖孔樁施工

ZX52墩埋置于④松散卵石層，沉樁過程中，鋼管樁振設由于摩擦阻力及樁底卵石阻礙，不能振設進入巖層，不能滿足承臺施工需求。因此，采用沖孔樁形式與鎖扣鋼管樁形成圍護體系，沖孔孔徑為1 m，深度為10 m，間距為1.5 m，施工時采用跳樁施工。

在進行鋼管樁打設過程中，對不能打設至設計深度的鋼管樁做好標記，拔出已打設鋼管樁，在此區域進行沖孔樁施工。

5.1.4 交界處處理

沖孔樁和鋼管樁結合處采取的施工工藝是先施打沖孔排樁，待混凝土初凝前插入一側的鋼管樁，形成封閉圍護體系。

5.1.5 圍護合攏

為確保鋼管樁在合攏時兩側鎖口相互平行，在插打最后幾根鋼管樁時，需對垂直度進行控制，若存在偏斜，進行分散糾正，調整合攏[3-4]。

5.2 基坑圍護施工

5.2.1 雙拼40#槽鋼圍檁施工

對基坑內土體進行分層開挖，將第1層鋼圍檁水平中心位置在鋼管樁上標出，推算鋼圍檁支撐體系焊接位置，并測量出支撐鋼管之間凈距，利用汽車吊將支撐鋼管放置于對應位置安裝牢固，最后安裝轉角位置處的三角支撐。

5.2.2 基坑開挖

基坑采用長臂挖機進行分層開挖，采取邊開挖邊支護的形式進行。采取人工輔助挖機整平基坑內砂卵石、樁頭破除物。

5.2.3 基坑抽水

根據基坑內涌水情況，配置足夠數量的抽水機進行基坑內抽水，確保基坑開挖過程及承臺施工過程中，基坑內不積水。

5.2.4 封底混凝土灌注

為防止ZX52墩基坑坑底涌水，基坑放水至與外側水面平衡后采取水下濕封底，封底厚度1 m。

5.3 承臺和墩身施工

承臺和汛期水位以下墩身的鋼筋、混凝土澆筑作業需在汛期水位來臨前施工完成，確保汛期不影響上部墩柱及上部結構施工。

5.4 鋼圍檁拆除

基坑封底完成后，進行承臺施工時，將第3道臨時支撐拆除，墩身施工出基坑頂面后，進行支撐體系拆除，拆除按照由下而上、先支撐再鋼圍檁，最后拔除鋼管樁的順序進行。支撐體系全部拆除后，利用沉樁設備采用沉樁反向作業順序。拔除的鋼管樁應沖洗干凈、并堆放整齊。

5.5 基坑開挖監測

5.5.1 水平位移監測

水平位移監測根據現場情況采用方向觀測法和垂距法進行監測，按照二級位移觀測精度進行觀測。

5.5.2 沉降觀測

沉降觀測使用DS1或DS05級的精密水準儀，配合長2 m（或3 m）的銦鋼水準尺進行。

5.5.3 測斜監測

測斜監測采用XB30型測斜儀，觀測精度1 mm，測斜管應在測試前5 d裝設完畢，在3～5 d內重復測量不少于3次，判明其處于穩定狀態后，進行測試工作。

當基坑開挖過程中數據超過報警值時，應根據具體情況及時調整監測頻率，加密監測，甚至跟蹤監測。

5.5.4 報警界限

圍護體水平、垂直位移大于3 mm/d或累計大于30 mm；深層水平位移大于4 mm/d或累計大于40 mm。

6 結語

四川省宜賓市大溪口至南廣交通改造景觀工程南廣河口深水承臺施工，采用新型的鎖扣鋼管排樁和沖孔排樁組合形式的圍護結構，并采用邊開挖邊支護結合水下局部濕封底的綜合工藝。深基坑工程施工監測表明，該基坑設計合理，施工安全有保障，取得了良好的社會效益和經濟效益，為以后處于江灘河口淺覆蓋層深水承臺開挖施工積累了寶貴的經驗，對類似工程具有一定的借鑒意義。