深基坑圍護結構施工技術在橋梁工程中的應用

陳 娟

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津 300161）

0 引言

橋梁作為交通體系中的重要部分，為保證其施工安全以及施工后的通行安全以及承載性，在施工過程中，需針對施工環境和地質情況[1]，選擇合適的基坑施工技術，保證基坑側壁的穩定性。深基坑圍護結構作為橋梁施工中的典型施工技術，能夠有效提升基坑側壁的穩定性[2]，同時具備支檔、加固等功能。但在應用過程中，深基坑圍護結構施工技術對各個施工步驟的質量標準、地質情況等具有較高要求[3]，表現為3個典型特點：一是危險性，由于該支護體系屬于臨時結構，橋梁施工完成后需將其拆除處理[4]，在該過程中則存在一定的施工安全風險；二是區域性，橋梁建設位置的區域差異會導致其地質情況也存在較大差異，不同地質條件下的施工效果也不同[5]，在正常情況下，深基坑圍護結構在軟黏土或者砂類土中的應用效果較好；三是時空性，深基坑圍護結構施工過程中，其深度和平面形式對于支護體系的穩定性和變形情況存在直接關聯，土層會存在不同程度的蠕變[6]，其作用在支護結構上的壓力，會隨著時間的變化而變化。

既然深基坑圍護結構能夠有效提升基坑側壁的穩定性，就應根據其特點，有效把控其應用工藝并實現其效果，大力推廣。

1 工程概況

某城市特大橋屬于懸索橋結構。該橋梁施工時，一端錨錠承受的主纜拉力大小為650MN，基巖深度為50m。為保證橋梁施工效果，對該施工范圍的地質情況進行勘測，并依據勘測結果分析地質的抗傾、抗滑等能力后，確定使用錨旋基礎的設置方式，即在巖基上設計深度為50m的基礎結構。該結構需滿足《地基基礎設計規范》標準，圍護結構的相關性能標準如表1所示。

表1 圍護結構的相關性能標準

基坑部分以地下連續墻為主，并且其規格相同，墻體厚度達到1.2m，并且為保證圍護結構施工的穩定性，圍護尺寸確定為75m×45m，墻頂標高為1.5m，墻底標高在-40～56m之間，連續墻總數為40幅，其依據基巖分布特性確定。

連續墻施工完成后，在開挖區域內采用深井降水，采用分層開挖的方式完成，開挖順序是由上至下。在該過程中，逐層進行澆筑鋼筋混凝土施工，將其作為內支撐體系，數量為10道，鉆孔灌注樁的直徑為20cm，數量為10根；支撐立柱直徑為60cm。

2 施工工藝選擇

在進行深基坑圍護結構施工時，為保證成樁連續墻體的穩定性、各個接頭質量以及樁體之間的搭接效果，選擇新型水泥土攪拌樁墻（SMW）法進行施工，并且選擇雙孔全套復攪式連接形式。SMW的施工優勢如下：

（1）具有較好的圍護穩固性，極大程度避免基坑側墻發生滑坡現象，降低該施工對于周圍環境、道路以及建筑物的影響；

（2）在應用過程中，為保證連續墻之間的無縫連接，相鄰施工單元之間采用重疊搭接方式，降低連續墻的滲水性；

（3）在施工過程中，采用型鋼內插的方式，并且水泥基土混合成墻的厚度較大，深度達到60cm以上，可滿足橋梁特殊要求的深基坑支護需求；

（4）采用水泥基土混合攪拌圍護結構，可有效降低土體外運量；同時，施工完成后，型鋼能夠回收再利用，可降低施工成本。施工效率更佳，工期較短。

3 橋梁深基坑圍護結構施工內容

3.1 確定導墻形式

導墻主要采用倒向式設計，其高度為2m，導墻的中心軸線和地下連續墻的軸線之間為重疊狀態，同時導墻內壁面呈現豎向式，其距離比連續墻設計厚度寬5cm。

3.2 測量放線

在導墻施工前，需先確定導墻中心線以及挖掘高度，并需充分衡量地下連續墻的施工誤差，導墻軸心線則位于連續墻中心線外8cm處。

3.3 導墻溝槽開挖

基礎面采用機械邊坡開挖，其開挖高度為基礎面下20cm，在該深度下采用人工開挖。導墻施工時采用分組施工，以模板數量和規范標準為依據，結合施工情況設定分段長度。在平面上，導墻施工的連續縫和地下連續墻的接縫之間需為交錯狀態，并且兩者之間的距離大于3m。導墻施工時需換填其底部的軟土部分，并且需避開水位波動區，同時基槽底部采用人工夯實，保證其平整性和堅固性。

3.4 導向定位型鋼放置

導墻開挖至設計標準后，在溝槽兩側、與溝槽垂直方向上安裝導向定位的型鋼和橫撐，其安裝示意圖如圖1所示。

圖1 型鋼安裝示意圖

型鋼安裝完成后，在現場確定設計的鉆孔位置和型鋼插孔位置；定位型鋼放置完成后，檢查其安裝的穩固性、直順性，如果存在松動、歪斜等現象，則對其進行校正和焊接。型鋼安裝偏差控制標準如表2所示。

表2 型鋼安裝偏差控制標準

3.5 攪拌樁施工

為保證深基坑圍護結構的防滲水性能，在連續的SMW樁中，主要以雙孔全套復攪式連接形式完成，因此一個樁孔需保證完全重疊，該形式的示意圖如圖2所示。

圖2 SMW樁連接形式示意圖

依據圖2的形式完成SMW樁連接，形成連續的攪拌樁墻體，其詳細步驟如下：

（1）水泥漿液制備。按照工程設計的配合比標準，完成水泥漿液的制備，結合橋梁工程需求，選擇等級為P·O42.5 的水泥，水灰比為1.8，水泥用量需在20%以上。制備完成后，需采用過濾設備對水泥漿進行處理，并存儲至儲漿桶中，同時對漿液進行攪拌，避免發生離析現象。

（2）攪拌下沉。結合工程的設計需求，采用三噴三攪法的方式完成SMW工法樁施工，為保證樁體施工的均勻性，需嚴格控制鉆機的下沉和上升速度，下沉速度的控制標準在0.3～0.8m∕min 之間，上升速度控制為1m∕min 內。并且在上升和下降過程中，需保證鉆機處于勻速狀態；同時鉆機在提升過程中需在孔內形成負壓。

（3）注漿提升控制。啟動注漿泵后，使漿液充滿攪拌頭，并依據上升速率的計算結果提升攪拌頭，在提升的過程中持續注漿；以此保證漿液和地基的充分混合。當攪拌頭提升至距離樁頂50cm處時，停止注漿，并再次進行攪拌和下沉，當達到樁底設計標高時，完成注漿施工，并提升鉆頭；當其出孔后關閉攪拌機。

（4）及時清除廢棄水泥漿。攪拌樁施工時，會形成大量水泥漿并在導溝內沉積，由于水泥摻量較大，其固結速度較快，會影響樁體的施工，因此，需及時清除廢棄水泥漿。

4 單樁承載力計算

4.1 計算方法

依據上述步驟完成深基坑圍護結構施工后，需對其施工后的承載性能進行計算，文中以單樁承載力為主，施工后的單樁豎向承載力特征值計算公式為：

式中：

qr——樁尖處土層的極限承載力特征值；

[R0]——單樁豎向受壓承載力特征值；

m0——清底系數；

ξ2——修正系數；

hik——樁體和土層的摩阻力標準值；υi——樁體穿越土層厚度；

Ap——樁底橫截面積；

r——樁體內徑；

fa0——抗壓強度；

d——樁端埋置深度。

4.2 計算結果分析

依據上述公式計算單樁在不同大小的豎向荷載下，發生的豎向承載力特征值結果，并將該結果和標準結果進行對比，以此分析單樁承載力結果，如圖3所示。

圖3 單樁承載力測試結果

對圖3試驗結果進行分析后得出：隨著豎向荷載的逐漸增加，單樁豎向承載力特征值結果均在1100kN 以上，滿足相關標準，單樁最大豎向承載力特征值達到1145kN，單樁承載力較好，能夠保證橋梁施工時基坑的穩定性。

5 水平位移的測試

完成深基坑圍護結構施工后，在樁頂設置位移計，利用位移計獲取基坑圍護結構施工后的位移結果，以此分析圍護結構的穩定性。

依據位移計的測試，樁頂在不同大小的豎向荷載下發生水平位移結果如圖4所示。

圖4 樁頂水平位移測試結果

對圖4試驗結果進行分析后得出：隨著豎向荷載的逐漸增加，樁頂的水平位移均在5.8mm以內，滿足施工標準。因此，深基坑圍護結構的施工效果較好，能夠保證基坑側壁的穩定性，能極大程度地避免施工過程中地表發生沉降，降低對周圍環境或者建筑物的影響。

6 結束語

橋梁施工過程中，為保證地基的穩定性和承載性，需結合地質情況進行基坑圍護結構施工。本文以某橋梁工程為例，研究其深基坑圍護結構施工技術，并對該技術的施工效果進行驗證。結果表明：該施工技術具有較好的施工效果，能夠提升基坑的穩定性和承載性，保證橋梁工程的施工質量。