橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用

王義勝

（江西交投咨詢集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的橋梁需要建設(shè)在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，深基坑開挖和支護(hù)成為橋梁工程中的必要施工環(huán)節(jié)。為了確保橋梁的穩(wěn)定性、持久性，應(yīng)對(duì)橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行分析，以掌握具體施工中的技術(shù)操作要點(diǎn)，從而為橋梁建設(shè)項(xiàng)目施工的穩(wěn)定開展提供技術(shù)支持。

1 橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)概述

深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)是用于橋梁建設(shè)中深基坑施工環(huán)節(jié)的技術(shù)，其作用在于確保深基坑的安全施工以及對(duì)周圍環(huán)境的保護(hù)。建設(shè)跨越深河、峽谷或地勢(shì)較高地區(qū)的大型橋梁時(shí)，為暫時(shí)支撐和保護(hù)基坑的周邊土體，避免土體失穩(wěn)、坍塌或沉降等問題，經(jīng)常會(huì)采用橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)。

具體應(yīng)用橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)膰o(hù)結(jié)構(gòu)。常見的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有混凝土拱形框架、鋼支撐結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土板樁等，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選擇取決于基坑的深度、土壤條件、施工方法及荷載等因素。

在具體施工的過(guò)程中，需要對(duì)基坑周圍的土壤進(jìn)行挖掘，之后安裝圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以支撐和保護(hù)基坑的周邊土體。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝通常采用鋼支撐樁振動(dòng)打入、混凝土拱形框架澆筑和預(yù)制混凝土板樁安裝等方式。圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建完成后，能夠減少地面沉降、地面裂縫和地下水位變化等問題的出現(xiàn)。

2 工程概況

某高速公路項(xiàng)目建設(shè)在山區(qū)地帶，位于某河流下游，地形條件較為復(fù)雜，橋梁需要跨越該河流以及山體，整個(gè)橋梁的建設(shè)長(zhǎng)度為1250m，采用中承式鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式，拱橋長(zhǎng)457.6m，跨度尺寸為400m。在該項(xiàng)目中，拱座采用鋼筋混凝土形式，頂部寬度為7m，底部寬度為10m，選用的是整體擴(kuò)大式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)各個(gè)部位的結(jié)構(gòu)尺寸及性能均需要符合工程要求。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置

該項(xiàng)目采用了三級(jí)放坡+咬合樁+錨索的防護(hù)形式，以提升基坑邊坡的穩(wěn)定性。在基坑的北側(cè)采用咬合樁+錨索支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，東、西、南側(cè)則采用咬合樁支護(hù)的形式。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中，基礎(chǔ)形式采用咬合樁，其中平面咬合樁呈拱形結(jié)構(gòu)。臨近邊坡一側(cè)編為A 邊，巖石按照順時(shí)針方向依次被編為A、C、D 邊，根據(jù)這個(gè)順序進(jìn)行施工。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，鋼筋混凝土樁與素混凝土相互咬合，距離為0.1m，混凝土樁的直徑為1.4m，以此確保其承載力達(dá)到要求。同時(shí)，在布置圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，樁體直徑設(shè)定為1.2m，并使用鋼筋混凝土填充間隙。另外，針對(duì)嵌巖深度的設(shè)計(jì)，需要考慮樁頂、連系梁的穩(wěn)定性，通過(guò)結(jié)構(gòu)組合形成整體拱座。

在三級(jí)放坡施工環(huán)節(jié)，首先進(jìn)行第三級(jí)邊坡結(jié)構(gòu)的施工；其次在坡腳部位進(jìn)行咬合樁施工；最后沿內(nèi)側(cè)進(jìn)行第二級(jí)邊坡施工，該結(jié)構(gòu)施工一直延伸至中風(fēng)化巖面結(jié)構(gòu)。為了保證施工質(zhì)量，坡腳處設(shè)置了護(hù)墻腳。在基坑北側(cè)的開挖施工中，由于深度較大，樁體的懸臂端長(zhǎng)度也較長(zhǎng)，因此在該區(qū)域設(shè)置兩道豎向錨索，而后將素混凝土樁插入土體內(nèi)，提升整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 咬合樁施工工藝

4.1 施工順序

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土素樁施工，之后在相鄰A 樁之間進(jìn)行鋼筋混凝土樁B 樁的施工，其順序如下：A1-B2-A2-B2-A3-B3-A4-B4-A5-B5-A6-B6-A7，具體如圖1 所示。

圖1 咬合樁施工順序

4.2 單樁施工工藝

首先，在旋挖鉆機(jī)施工環(huán)節(jié)，進(jìn)行開孔作業(yè)之前需要通過(guò)控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排樁中心點(diǎn)位的控制。為了保護(hù)樁體，使用10mm 厚度的雙壁鋼套管作為護(hù)筒，其內(nèi)徑應(yīng)超過(guò)樁體直徑20cm。護(hù)筒安裝后，旋轉(zhuǎn)鉆頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁頭的十字線交點(diǎn)，并進(jìn)行水平度調(diào)節(jié)，以確保鉆桿與鋼護(hù)筒的垂直度符合工程要求。

其次，經(jīng)過(guò)檢測(cè)確認(rèn)垂直度符合要求后，正式進(jìn)行成孔施工，并確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求的孔深和孔徑。

再次，B 樁的鋼筋籠質(zhì)量控制至關(guān)重要。鋼筋籠應(yīng)采用分段制造的方式在加工廠制造，同時(shí)應(yīng)對(duì)鋼筋搭接位置進(jìn)行焊接施工，并交錯(cuò)設(shè)置接頭。焊接時(shí)，上下主筋應(yīng)對(duì)正處理，確保上下鋼筋籠軸線重合。

最后，完成鋼筋籠下放后應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑施工。該項(xiàng)目采用導(dǎo)管法施工，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌注的方式進(jìn)行。導(dǎo)管直徑為275mm，采用鋼管制作，每節(jié)長(zhǎng)度為6m。導(dǎo)管口與混凝土結(jié)構(gòu)表面的距離不超過(guò)2m，灌注施工連續(xù)進(jìn)行，以確保施工質(zhì)量符合要求[1]。

4.3 連系梁施工

首先，在連系梁施工環(huán)節(jié)，可采用環(huán)切法對(duì)不合格的咬合樁樁頭進(jìn)行處理。通過(guò)鑿毛處理，有效清理樁芯頂面的混凝土并去除浮渣，使其更加平整、光滑，以提高樁頭質(zhì)量和美觀性，為后續(xù)施工工作提供良好的基礎(chǔ)。

其次，進(jìn)行樁頭處理時(shí)，需要設(shè)置墊層結(jié)構(gòu)。墊層填充在樁頭與連系梁之間，用于平衡和分散荷載，確保樁頭與連系梁之間的牢固和穩(wěn)定連接。

再次，處理完樁頭后，需正確綁扎鋼筋并進(jìn)行澆筑施工。鋼筋綁扎要符合相關(guān)規(guī)范和要求，確保鋼筋與混凝土之間良好黏結(jié)，以提高結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度和承載能力。在澆筑施工過(guò)程中，要確保混凝土的均勻性和密實(shí)性。

最后，將樁頭與周邊部分進(jìn)行連接，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。需要確保連接牢固，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有良好的一體性和穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性符合要求。

5 基坑監(jiān)測(cè)

5.1 監(jiān)測(cè)目的

在該項(xiàng)目中，拱座基坑的開挖施工量較大且深度較深。隨著開挖作業(yè)的進(jìn)行，基坑內(nèi)外的土體結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸從靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)楸粍?dòng)或主動(dòng)壓力狀態(tài)，導(dǎo)致基坑內(nèi)部土體壓力狀態(tài)發(fā)生變化，影響基坑結(jié)構(gòu)的安全性。為確保基坑結(jié)構(gòu)的安全性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能符合要求，必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，并采取必要的校正措施，以確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊土體和相鄰建筑物的安全性均符合標(biāo)準(zhǔn)。基坑監(jiān)測(cè)工作主要包括以下要點(diǎn)：

首先，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)，若數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警參數(shù)值，應(yīng)立即采取相應(yīng)處理措施，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物的安全性[2]。

其次，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要做好結(jié)構(gòu)變化值分析，確保基坑開挖和支護(hù)施工效果符合要求。

最后，基于過(guò)往工程經(jīng)驗(yàn)，分析監(jiān)測(cè)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以便評(píng)估和調(diào)整工程進(jìn)展。

為實(shí)施有效的基坑監(jiān)測(cè)，應(yīng)采用測(cè)量?jī)x器、應(yīng)變計(jì)、位移傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)獲取基坑周邊土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、沉降、位移等信息，以及相鄰建筑物的響應(yīng)情況。此外，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集和分析十分關(guān)鍵，通過(guò)與設(shè)計(jì)參數(shù)的對(duì)比，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取必要的糾偏措施，以保證基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。需要注意的是，監(jiān)測(cè)工作需要由專業(yè)的監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行操作和處理，監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行檢查和評(píng)估，監(jiān)測(cè)結(jié)果要及時(shí)上報(bào)，并按照監(jiān)測(cè)計(jì)劃和要求進(jìn)行記錄和歸檔，以備日后參考和分析。

5.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)該工程的標(biāo)準(zhǔn)要求，基坑類型確定為一級(jí)。基于我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方案和以往的工程經(jīng)驗(yàn)，基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下方面：邊坡穩(wěn)定性、連系梁狀態(tài)、樁體沉降、周邊建筑物狀態(tài)以及地下水位的變化[3-4]。

5.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置方面，連系梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，通常需要在特定位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)于連系梁的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，可在咬合鋼筋樁頂部、基坑每側(cè)的1/4、1/2 處以及4 個(gè)角點(diǎn)共設(shè)置24 個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

在樁身監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)采用鋼筋拉力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。與連系梁的設(shè)置相同，每根咬合樁的中間部位沿徑向分別設(shè)置兩個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，共需要在樁身設(shè)置48 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)置，可以及時(shí)獲取連系梁和樁身的應(yīng)力數(shù)據(jù)，了解其受力情況和變化趨勢(shì)。水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置能夠提供連系梁在不同位置的位移信息，有助于評(píng)估連系梁的整體變形情況和穩(wěn)定性。鋼筋應(yīng)力計(jì)的設(shè)置則可以監(jiān)測(cè)樁身的受力情況，掌握樁體的應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，為評(píng)估樁身的承載能力和穩(wěn)定性提供重要依據(jù)[5]。

5.4 監(jiān)測(cè)結(jié)論

樁頂結(jié)構(gòu)施工中，連系梁應(yīng)力在相同截面內(nèi)，內(nèi)、外側(cè)傳感器的實(shí)際測(cè)量參數(shù)值的變化基本相同，實(shí)測(cè)值相等。并且，由于整個(gè)截面同時(shí)處于受壓狀態(tài)，應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)符合徑向土壓力作用下圓弧線為合理拱軸線的特點(diǎn)，并符合咬合樁的設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如果樁頂連系梁在測(cè)量中、實(shí)際測(cè)量應(yīng)力參數(shù)后以及基坑開挖后均能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，表示整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性符合支護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

該項(xiàng)目在施工過(guò)程中，經(jīng)歷了多次漲水，基坑漫水對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了巨大的影響，導(dǎo)致受力不均勻。因此，在類似的基坑施工中，如果條件允許，應(yīng)盡量在洪峰期到來(lái)之前完成澆筑施工，以避免嚴(yán)重的損壞問題。

在該項(xiàng)目中，連系梁的實(shí)測(cè)值和理論變形值的變化趨勢(shì)基本相同，實(shí)際測(cè)量值小于理論參數(shù)值。通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行基坑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，得出咬合樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)性能合格，施工工藝合理，能夠?yàn)橥愋凸こ痰氖┕ぬ峁﹨⒖肌?/p>

6 橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工控制

橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制是確保基坑結(jié)構(gòu)安全、可靠的重要措施。因此，在實(shí)際工程中，需要結(jié)合實(shí)際情況做好相關(guān)施工控制工作。

第一，在基坑工程中，確保基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求至關(guān)重要。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件、荷載情況和周邊環(huán)境等因素，以保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)了解地層的性質(zhì)、分布和變化規(guī)律，以確定合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型和參數(shù)。對(duì)于不同的土層、巖層或水文條件，可以選擇針對(duì)性的支護(hù)形式，如咬合樁、錨桿等，以滿足不同地質(zhì)條件下基坑的穩(wěn)定性要求。其次，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮土壓力、水壓力、交通荷載等因素，從而正確選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型和尺寸，以承受預(yù)期荷載并保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，在高水位附近的基坑設(shè)計(jì)中，可以采用防水屏障或增加地下水排泄系統(tǒng)，以保證基坑內(nèi)部的穩(wěn)定和干燥。最后，基坑周圍的建筑物、管線、交通等因素對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工都會(huì)產(chǎn)生影響。因此需要充分了解周邊環(huán)境的情況，合理選擇適應(yīng)性強(qiáng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型和施工方法，以有效降低基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，保證基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

第二，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的材料。對(duì)于材料的選擇和使用，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量和工程安全。例如，選擇符合國(guó)家建筑材料標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商，檢查供應(yīng)商的資質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證情況，以確保所選材料的可靠性和穩(wěn)定性。此外，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量控制程序，包括對(duì)材料的驗(yàn)收、儲(chǔ)存和保護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，防止材料受到損壞或污染。其中，鋼筋作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其性能必須符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定。鋼筋的種類、規(guī)格、質(zhì)量等參數(shù)均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，混凝土作為基坑施工中的常用材料，使用之前，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)和檢驗(yàn)，確保混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量合格。

第三，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，除了咬合樁、連系梁和錨桿的安裝和連接，還需要重視其他關(guān)鍵工作。首先，要確保咬合樁的安裝位置準(zhǔn)確，樁身垂直度符合要求，且樁頂?shù)钠矫媾c設(shè)計(jì)要求一致。其次，連系梁的澆筑和連接也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，必須確保混凝土的澆筑質(zhì)量良好，沒有空洞和松散。再次，注意連系梁與咬合樁的連接，確保連接處的鋼筋布置正確，焊接牢固可靠。最后，應(yīng)確保錨桿與地面緊密結(jié)合、牢固可靠，以提供足夠的支撐，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

第四，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)。對(duì)咬合樁、連系梁和錨桿等關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行檢查，確保其尺寸、強(qiáng)度和連接質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)，如連續(xù)水平位移監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)等，以掌握結(jié)構(gòu)變化情況，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。

7 結(jié)語(yǔ)

在橋梁工程施工中，深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)保證基坑穩(wěn)定性有重要作用。文章對(duì)橋梁深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，同時(shí)提出相應(yīng)的施工質(zhì)量控制措施。為進(jìn)一步提高深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用效果，相關(guān)領(lǐng)域人員應(yīng)不斷完善施工技術(shù)和質(zhì)量控制措施，為橋梁工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。