橋梁承臺深基坑開挖支護施工技術研究

梁 學 成， 稅 寧 波

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

韓灘雙島特大橋橋址位于成都市金堂縣，連接趙鎮和三星鎮。韓灘雙島特大橋全長1 644 m，主橋為860 m長的雙塔雙索面斜拉橋，主跨跨越江心島，跨度為430 m，橋面寬38 m，按雙向6車道設計。東岸引橋全長269 m，共設計8個墩臺，編號為E1～E8，其中E1承臺位于北河河道范圍，距離河岸6～8 m，承臺處水深2～3 m，施工樁基時，為方便旋挖鉆機進出場采用筑島的方式形成鉆機操作平臺，筑島高程為438.7 m，E1承臺底高程為429 m，河水位高程436 m，基坑深度達9.7 m，基坑垮塌及透水風險極高。E1承臺處地質情況(從平臺至承臺底)如下：0～4 m為雜填土，4～7 m為卵石層，7～9.7 m為強風化砂巖。

2 施工方案及技術處理措施

2.1 施工難點解析

E1基坑深度達9.7 m且水位較高。根據沱江水文站記錄沱江水位6～9月達到高水位(高程約438～442 m)，若要在汛期來臨前完成承臺及墩柱，施工工期緊迫，且地質資料揭示地層中有透水嚴重的卵石層存在。因此，如何能夠保證有效地阻水已成為基坑支護措施制定中的重中之重。

2.2 施工方案比選

常見的深基坑開挖支護措施有：放坡開挖、插打鋼板樁防護、鋼套箱防護、鋼筋混凝土排樁、咬合樁等[1]。如果采用放坡開挖，現場施工場地受限、沒有足夠的放坡位置，且放坡開挖方量巨大，約合1.5萬m3，周圍無可用的大型棄渣場；另外，放坡開挖施工緩慢，不利于快速完成施工度汛的要求，且放坡開挖后如何能夠有效地阻隔透水的發生亦是難題。鋼板樁及鋼套箱施工可以有效地解決場地受限的問題，同時也可以有效的減少開挖方量(約合3 500 m3)。但是，根據地質資料揭示的情況并結合鋼板樁、鋼套箱的施工特點得知：鋼板樁、鋼套箱無法穿過大塊卵石層及強風化的砂巖層，從而造成卷邊無法打入的結果。綜合以上因素后最終決定采用混凝土咬合樁作為本次基坑防護的主要措施[2]。

2.3 施工工藝

2.3.1 咬合樁施工工藝流程[3]

鉆孔咬合樁是采用機械鉆孔施工、樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護結構。施工主要采用“套管鉆機+超緩凝混凝土”方案。鉆孔咬合樁的排列方式：第一序樁為素混凝土樁(A樁)，第二序樁為鋼筋混凝土樁(B樁)，間隔布置；先施工A樁，后施工B樁。A樁混凝土采用超緩凝混凝土，要求必須在A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工。B樁施工時，利用旋挖鉆切割掉相鄰A樁的部分混凝土實現咬合。

采用1臺全套管鉆預先施工第一序樁(A1、A2......),在第一序樁灌注C30水下混凝土素樁未初凝前，采用1臺旋挖鉆施工第二序樁(B1、B2......)跟進完成鉆進并澆筑混凝土，使二序樁的混凝土融合在一起呈嵌入咬合狀態而形成一個連續、整體的排樁結構，咬合樁成樁順序見圖1。套管鉆與旋挖鉆相互結合，可以有效地縮短施工周期。

圖1 套管鉆孔咬合樁成樁順序圖

(1)測量放線。依據設計圖紙計算各樁位的坐標并確定每個樁孔與相鄰控制點的位置關系。經復核無誤后在施工現場內實地采用全站儀放出，同時以樁中心為交點，在縱向和橫向埋設好護樁，樁位必須經監理工程師復核并簽字同意后方可進行下一步施工。

(2)導槽施工。導槽采用C20混凝土，翼板全寬0.2 m，厚0.2 m，將導槽范圍內的地面平整并夯實后，采用定型弧形模板加固，澆筑翼板混凝土，導槽平面情況見圖2。

考慮到施工各方面的影響，導墻槽口從咬合樁中心處外放10 cm。導墻基底位于密實的地基上，以保證導墻的穩定性。導槽模板采用定型鋼模，每段長度為3 m，模板支撐采用方木及地腳錨桿。模板位置嚴格按咬合樁位軸線定位，內徑大于設計樁徑20 mm，將垂直度偏差控制在2‰以內。

圖2 導槽平面示意圖

(3)鉆機就位。鉆機安放前，將樁孔周邊的地面夯平，確保鉆機機身安放平穩。鉆機就位時，確保鉆頭中心及樁位中心在同一鉛垂線上，其對中誤差小于10 mm；鉆機就位后，測量護筒頂標高。正式鉆孔前，鉆機要先進行運轉試驗、檢查鉆機的穩定和機況，以確保后面的成孔施工能連續進行。

(4)成孔與取土。定位后，在導槽孔與鋼套管之間用木塞固定，防止鋼套管端頭在施壓時位移。吊裝并安放第一、第二節套管。埋設第一、第二節套管的垂直度是決定樁孔垂直度的關鍵。在套管壓入過程中，用全站儀或測錘不斷校核垂直度。當套管垂直度相差不大時，固定鉆機下夾具，利用鉆機上夾具調整垂直度；

取土成孔先壓入帶刃尖的第一節套管(每節套管的長度為8 m)，壓入深度約2.5～3 m，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土，一邊下壓套管，要始終保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5 m；第一節套管全部壓入土中后(地面以上留1.5 m，以便于接管)檢測成孔垂直度，如不合格，則需進行糾偏調整，如合格，則安裝第二節套管。下壓取土，直到設計孔底標高。

(5)吊裝鋼筋籠。鉆孔咬合樁鋼筋籠主筋采用套筒接長，加強箍筋采用雙面搭接焊，螺旋筋和主筋的連接采用電弧點焊焊接。為防止鋼筋籠在灌注混凝土過程中上浮，在加工鋼筋籠時預先在鋼筋籠底部焊接抗浮鋼板。

鋼筋籠焊接完成后進行鋼筋籠的吊裝。用25 t汽車吊主副鉤二點起吊、人工扶籠入孔、緩慢下放入孔。

(6)混凝土灌注。該工程咬合樁采用C30混凝土,水下混凝土法灌注施工。

①水下混凝土灌注的準備。首先安設導管，位置保持居中，導管下口與咬合樁孔底相距30～50 cm。灌注首批混凝土之前，在漏斗中放入隔水喉塞，然后放入首批混凝土。

②水下混凝土的灌注過程。在確認儲存量備足后，吊車立即提起喉塞。灌注首批混凝土并使導管埋入混凝土中的深度不小于1 m。在首批混凝土灌注正常后，連續不斷灌注，灌注過程中用測錘測探混凝土面的高度，推算導管下端埋入混凝土的深度并做好記錄，正確指導導管的提升和拆除。直至導管下端埋入混凝土的深度達到4 m時，提升導管，然后再繼續灌注。

(7)拔管成樁。一邊灌注混凝土一邊拔管，應注意必須始終保持套管底低于混凝土面2.5 m以上，最終達到設計樁頂高程后超澆筑1 m左右成樁。

2.3.2 開挖及支護工藝流程[4]

E1承臺采用支護開挖，即邊支撐邊開挖，直至開挖到設計深度。支撐選用φ400×10 mm的鋼管(圖3、4)[5]。

(1)將原地面進行清理，測量人員根據止水樁的位置向內擴大1 m，放出開挖外邊線，撒上白灰線。

(2)邊線放好后，采用人工配合挖掘機挖土，挖至第一層橫撐處進行第一層側焊接雙工字鋼橫撐并布設角撐，然后用鋼管對撐基坑長邊處的橫撐。

(3)當挖掘機挖到夠不著土時，改用人工挖土裝入挖掘機土斗，挖土方式采用人機配合的方法，槽底預留厚度不小于30 cm的原狀土，人工清底。

(4)基坑四周隨挖隨做40 cm×50 cm的臨時排水溝，對角設集水坑，使坑內的水沿排水溝集于集水坑后用兩臺水泵排除坑底積水，經沉淀將水排放到附近的溝渠中。開挖到承臺底面時，設置排水溝與集水井。

(5)承臺開挖完成后，在承臺底部澆筑C30封底混凝土。

(6)待承臺、墩柱施工完畢，回填后拆除支撐。

3 結 語

通過對E1承臺坑進行開挖及開挖后對基坑進行的監測情況表明：整體基坑穩定性較好，最大位移僅為8 mm，透水量亦較少，只需配置一臺1.5 kW小型抽水泵即可滿足日常抽水需要。

圖3 E1承臺深基坑開挖支護圖

圖4 E1承臺深基坑開挖鋼支撐布置圖