平南三橋地下連續墻基坑開挖關鍵施工技術

熊明茂

摘要：平南三橋主跨為575m，建成后為世界最大跨徑拱橋。該橋北岸覆蓋層為黏土、粉質黏土及卵石，巖層主要為中風化泥灰巖，局部發育溶洞，地質條件差，施工風險較大，故采用地下連續墻施工。文章從帽梁開挖及混凝土澆筑施工、基坑降（排）水、土石方開挖施工、地下連續墻內襯墻施工等方面，介紹了該橋地下連續墻施工的關鍵施工工藝，可為同類型橋梁施工提供借鑒。

關鍵詞：平南三橋;地下連續墻;基坑開挖;內襯墻施工

中圖分類號：U443.16⁺4 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst。2020.11.007

文章編號：1673—4874（2020）11—0022—03

0引言

地下連續墻具有剛度大、抗滲性好、施工噪音小、適應性好等優點，自20世紀50年代我國首次成功應用于青島月水口水庫以來，發展迅速，現廣泛應用于地鐵、高層建筑、變電站、懸索橋等工程中。平南三橋主跨為575m，北岸拱座地質條件差，施工風險較大，采用地下連續墻施工。基礎采用“地下連續墻+注漿”技術，這也是我國首次在拱橋中應用該施工技術。基于此，對拱橋地下連續墻基坑開挖、帽梁施工、基坑降（排）水、土石方開挖施工、內襯墻施工等進行介紹，可為同類型橋梁施工提供借鑒。

1工程概況

1.1平南三橋概況

平南三橋為主跨575m中承式CFsT拱橋，采用纜索吊運斜拉扣掛施工。北岸覆蓋層為黏土、粉質黏土及卵石，厚度約13～40m，巖層主要為中風化泥灰巖，局部發育溶洞，地質條件較差，采用地下連續墻施工。橋址地質條件如圖1所示。

1.2北岸地下連續墻基礎施工概況

北岸地下連續墻基礎屬于大型深基坑開挖及支護工程，采用“地下連續墻+注漿”技術施工。基坑開挖面標高為27.5m，底部設計標高為11.0m，開挖深度為16.5m。基坑開挖平面為圓形，開挖面積約為2827.4m²，開挖總方量約為40389.3m³。基坑采用外徑60m的圓形地下連續墻，加厚度為1～1.5m的環形鋼筋混凝土內襯共同支護，基坑下方注漿加固的卵石層為整個基礎的主要持力層。詳見圖2。

2地下連續墻基坑開挖準備

（1）現場布置規劃。充分利用原來地下連續墻施工規劃好的現場，做好現場運輸線路的引導，提前征用好棄土場。棄土場應滿足設計堆放要求。

（2）勞務動力準備。卡特挖掘機2臺，長臂挖掘機1臺，50t履帶吊1臺，裝土吊具2個，自卸運輸車3臺。

（3）注漿封底準備。為了防止河水通過地下滲入內部，造成土質挖掘困難，地下連續墻施工完畢后，對墻內閉圈范圍的卵石層進行靜壓注漿封底止水。注漿施工平臺標高為27.5m，挖至施工平臺后方可施工，注漿范圍為地下連續墻內部。深度為卵石層頂+11m高至巖面以下1m。注漿孔間距為2m，梅花形布置，漿液擴散半徑為1.2m。注漿壓力控制在O.7～1.0MPa，水灰比為1：1，采用φ130m注漿孔，采用袖閥管注漿工藝。

3技術要點

該工程主要使用挖掘機分層開挖方式，施工要點包括：帽梁開挖及混凝土澆筑施工、基坑降水、土石方開挖施工，地下連續墻內襯墻施工、地下連續墻位移監測等幾個方面（施工流程見圖3），具體分述如下。

3.1帽梁施工

通過在地下連續墻的頂部設置帽梁，提高地下連續墻的剛度，以滿足地下連續墻基坑開挖過程中變形較小的要求，以及提高施工的安全性。帽梁采用鋼筋混凝土結構，帽梁從地面伸入地下連續墻10cm，地下連續墻的頂部豎直方向上的鋼筋需全部伸入至帽梁中，與帽梁形成一個整體。帽梁厚度和寬度分別為2.5m和3.7m，地下連續墻總寬度為1.2m，帽梁較地下連續墻內側和外側分別懸出1.0m和1.5m。帽梁與施TN域開挖面相同高度，均為27m，帽梁以每個長度單元為19.79m（外周邊）進行施工，分10個長度單元，每個長度單元設2.8m后澆帶，后澆帶采用微膨脹混凝土澆筑。

3.2基坑降（排）水

基坑排水主要包括施工用水及雨水，采用集水井配合潛水泵將水排出基坑。每層開挖設置3個集水井，I型集水井為2.5m×2.5m×2.5m（2m）一個，Ⅱ型集水井為1.5m×1.5mx 2.5m（2m）兩個，集水井均采用砂漿抹面。基坑截水溝由基坑外側環形排水溝兼顧。第一層基坑開挖時，先在基坑東西兩側各設置一個Ⅱ型集水井，待開挖完北側內襯墻施工平臺后，再設置一個I型集水井（集水井邊沿距地下連續墻墻身1。5m），并做好標準化圍擋。開挖至基坑兩側時，挖掉之前設置的兩個Ⅱ型集水井。每層基坑開挖的排水，均按此順序布置。

3.3土石方開挖施工

地下連續墻內部土體分5層開挖至設計標高，層厚與內襯墻厚度一致。基坑內布置2臺挖掘機，基坑周圍布置3臺自卸汽車、2臺50t履帶吊。第一層采用放坡開挖（1：2坡比，10m寬），首先挖出北側內襯墻施工平臺，以便內襯墻施工，然后再逐步往南側推進。自卸車直接進入基坑進行裝土外運，運至北岸引橋左側棄土場廢棄。具體布置圖如圖4所示。

第2～5層采用履帶吊和吊斗相結合的方式施工，吊土至坑外并采用自卸車外運施工。每層土均采用島式開挖法，先用履帶吊將挖掘機吊入基坑進行開挖，施工完畢后再將其吊出基坑。2～5層首先開挖北側外圍土體作為內襯墻的施工作業面，在施工內襯墻的同時，再逐步往南側推進，同樣先挖出兩側內襯墻的施工平臺，再開挖中部區域。往外運土時，先由挖掘機將棄土裝入料斗中（5m³約9.5t），再由50t履帶吊將料斗吊出基坑卸入自卸車中運走，棄土場為北岸引橋左側魚塘。履帶吊離基坑邊沿3m開挖完畢后，再由50t履帶吊將挖掘機吊離基坑。

3.4內襯墻施工

內襯墻共5層，底部仰角均為25。，采用逆筑法進行內襯墻的施工。內襯墻根據高度和厚度的不同分為4種類型：高2m厚1m、高2m厚1.5m、高2。5m厚1m、高2.5m厚1.5m。內襯墻分為10個段進行流水施工作業，每施工段長度為18.1m，每層設長為2.8m的合龍段進行施工。

3.5施工監測

為了時刻掌握地下連續墻墻頂水平位移、墻頂豎向位移、墻體深層水平位移、墻體內力、墻體側向土壓力、坑底隆起（回彈）、孔隙水壓力、地下水位、土體分層豎向位移、周邊地表豎向位移等數據變化，需要進行施工監測（監測布置點見圖5），監測周期為基坑開挖開始至全橋竣工，過程中各項位移數據均滿足設計要求。

3.6完工后基底檢測

為了驗算基底承載力是否滿足設計要求，項目采取平板靜載試驗和水平推力試驗進行檢測，檢測結果均滿足要求。

4結語

綜上所述，隨著我國路橋工程的不斷擴大，為了節約開挖工程量，為國家節約土地資源，地下連續墻施工將越來越普遍，圓形地下連續墻基坑豎直開挖施工將越來越先進。全文結合平南三橋地下連續墻施工情況，主要分析了地下連續墻基坑開挖的關鍵施工技術，為同行業的研究提供必要理論依據。