深基坑围护结构施工技术在桥梁工程中的应用

摘要:文章结合我国某公路特大桥锚锭基坑地下连续墙的施工工程案例,进行了相关地连墙施工技术的研究,以确保地连墙施工质量和工期,最终保证支护结构及基坑的安全,旨在为今后类似超深地连墙的施工积累相关的经验。

关键词:深基坑围护;地下连续墙;桥梁基础;施工技术;桥梁工程

中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0169-02

一、工程背景资料

某公路特大桥是悬索桥结构,在其一端的锚锭承受主缆拉力680MN,初步勘探的结果,基岩埋深约50m,地质与水文地质条件复杂,根据整体抗倾、抗滑、前后趾应力等受力计算分析,锚旋基础应座落在基岩上成为50m深的深基础。为形成50m的深基础,工程前期进行了地连墙围护结构基坑、冻结壁围护结构基坑、沉井三种设计、施工方案的研究和比选,并着重进行了冻结法理论、设计和施工技术的研究。

本设计方案采用矩形钢筋混凝土地下连续墙结构,地连墙厚度1.2m,围护结构外包尺寸72m×48m。地下连续墙共42幅。地下连续墙墙顶标高为1.50m,计算中取墙顶标高为3.00m,墙底标高随基岩分布变化而不同,变化范围为-40.00～56.00m(实际标高施工中视岩面情况调整)。

地下连续墙完成后,在开挖区域范围进行深井降水,然后由上到下分层开挖,随着开挖的进行,坑内逐层浇注钢筋混凝土内框架支撑。钢筋混凝土内支撑共10道。坑内设14根Φ1200mm钻孔灌注桩、14根。600mm钻孔灌注桩作为支撑立柱,地下连续墙和内支撑的混凝土标号均为40#。

二、深基坑围护主要施工技术探讨

(一)成槽施工技术

各槽段地连墙底高程随基岩分布及风化程度变化而不同,设计嵌岩原则是嵌入强风化层6.0m或弱风化层3.0m或微风化层1.0m,当强弱风化厚度超过3.0m时,嵌入微风化0.5m。平均嵌岩深度4m。在施工过程中,由于地质条件的变化,部分槽段设计底标高根据实际情况进行了调整,其中有一些槽段由于微风化岩面较高,嵌入微风化岩达2.6m以上。根据工程实际情况,将地连墙分为两期槽段以及拐角槽段施工。槽段的施工过程,大致可分为用专用机械开挖槽段、清孔换浆、安接头管、吊放钢筋笼、水下混凝土浇筑、拔接头管等主要工序。

(二)支撑体系施工技术

本工程深基坑共设12道钢筋混凝土水平支撑。水平支撑节点处设16根Φ1.2m和16根Φ0.6m钢管混凝土支撑立柱。支撑采用就地浇筑法,钢管支撑立柱采用常规的钻孔桩施工工艺。

由于工期原因,淤泥质土层砂桩加固地基还未发挥作用便开始基坑土方开挖,又处于雨季,淤泥质土给基坑支撑的施工带来极大的困难。针对淤泥质土层支撑的施工方案进行了比较,同时在现场还做了压载试验,取1.5倍支撑荷载,模拟实际工况,对软土地基采用土工布十竹栅板、砂袋联合的加固方法,通过观测,加固后地基最大沉降1.8cm,主要是初期沉降,后期沉降很小。通过压载试验,说明对软土进行加固,采用就地浇筑的方法是可行的。经过综合比较,确定了方案,对软土地基进行处理,利用加固后的地基承受支撑荷载,在施工中铺底模时预留了2cm预降量,在施工中对支撑底模进行了沉降观测,观测结果与初期的压载试验结果一致。该方案相对而言工作量较少、施工周期短、施工投入少,但是由于软土地基的沉降难以控制,受雨天的影响较大,施工工作面较差。基坑的时效性要求决定了基坑必须分块施工,这样才能实现“快挖快撑”。

支撑分块时充分考虑了与土方开挖的协调性。施工中各区土方开挖的速度不能太快以免基坑面暴露时间太长,同时太慢而影响支撑的施工。另一方面支撑的施工速度反过来也会影响下一道土方开挖的施工进度。

(三)土方开挖施工技术

土方开挖是深基坑施工的关键工序,必须十分慎重,严格按照围护结构设计的要求组织施工。本锚锭基坑土方总量约16.0万余立方米,分15层进行开挖,每层又分中间和两侧区两阶段进行开挖。根据工程实际,基坑开挖总体按照“分层、分步、对称、平衡、限时”原则组织实施。

基坑开挖严格按设计工况分层分区进行,尽量做到对称开挖,同时满足基坑最大允许暴露的时间要求。每层先开挖中间区域土方,接着施工中间区域水平支撑体系,在施工中间水平支撑的同时开挖两侧区域土方;两侧区土方开挖完成后,施工两侧区水平支撑梁,施工两侧区水平支撑的同时开挖下一层中间区域土方,如此循环直至基底。当开挖每层对撑区域土方时,先开挖对撑区域中部土方,靠两侧地连墙区域各留4～6m宽梗最后快速挖除,开挖斜撑区域土方时,尽量先开挖靠地连墙区域的土方,以便尽早凿出钢筋接驳器。在各层土方开挖时,采用一次到底,逐段向前推进的方法,开挖时按1∶1坡度放坡,每层土方开挖到底时预留10～20cm采用开挖整平,避免出现回填土找平现象,降水管井、观测井及钢管支撑桩周围50cm范围内的土方采用人工开挖。开挖过程中根据要求注意在需要的地方放出排水坡。

第一层土方开挖采用斜坡道,12t自卸汽车直接开入基坑反铲开挖装车,先开挖中部对撑区域两边土方;土方开挖凿除地连墙顶部劣质混凝土至+1.0,并对已开挖出的对撑区域两侧基础及支撑立柱桩进行处理,进行圈梁及水平支撑钢筋绑扎及模板支设固定,同时采用反铲进行对撑区中间区域土方开挖,自卸汽车从斜坡道直接开入基坑进行装土;对已开挖出的对撑中部区域基础及支撑立柱桩进行处理,进行水平支撑钢筋绑扎及模板支设固定。同时采用反铲进行两侧斜撑区域土方开挖,自卸汽车从斜坡道直接开入基坑进行装土;凿除两侧斜撑区地连墙顶部劣质混凝土至+1.0, 并对已开挖出的斜撑区域基础及支撑立柱桩进行处理,进行圈梁及水平支撑钢筋绑扎及模板支设固定及混凝土浇筑。同时用反铲进行下一层中间对撑区中部土方进行开挖,履带吊配抓斗抓土出坑装车;对已开挖出的对撑中部区域基础及支撑立柱桩进行处理,进行水平支撑钢筋绑扎及模板支设固定。同时采用反铲进行对撑区两侧区域土方开挖,履带吊配抓斗抓土出坑;处理对撑处地连墙内侧面及凿出接驳器,并对对撑区两侧基础及支撑钢管桩进行处理、铺设底模、钢筋绑扎、侧模支设及混凝土浇筑。同时用反铲进行两侧斜撑区土方进行开挖,履带吊配抓斗抓土出坑装车。

(四)混凝土浇筑施工技术

采用导管法水下浇注混凝上,混凝土导管选用D=250mm的圆形螺旋快速接头型,浇注混凝土前必须办完所必需的隐蔽工程验收单。

用导管提升机将导管吊入槽段规定位置,导管上顶端安上方形漏斗。在吊放导管时应避免碰撞插筋、接驳器、预埋件等。

混凝土浇注前应测试其塌落度,并做好试块。混凝土设计强度标准为C40,混凝土的坍落度为18～22cm,缓凝时间不小于18h。

(五)压顶连梁施工技术

压顶连梁施工的主要工艺流程为:清导墙槽、凿除浮浆至设计标高、绑钢筋、模板支立、浇筑混凝土、养护。

地下连续墙压顶连梁混凝土标号为C40,断面尺寸为800mm×1400mm,梁内按锚杆设计位置预留钢板并局部加强。导墙凿除分段进行,墙顶浮浆凿除并清理干净,墙顶钢筋插入压顶梁内的长度不小于750mm。浇注混凝土后用振捣棒振捣密实,保证帽梁表面的平整、光滑、顺直。

三、结语

地下连续墙施工技术至今己经有半个世纪的历史,它不断地用现代工业技术成果改造着自身,同时为人类的现代化进程做出了巨大贡献。在今后的大型建设施工工程中,我们预期它会得到更快的发展和更广泛的应用,帮助人们去建设更高的楼房和跨度更大的桥梁以及地下空间,等等。

参考文献

[1]王海锋,艾兴玉.地连墙围护结构施工方法[J].科技信息(科学教研),2008,(17).

[2]熊跃华.深基坑围护地连墙设计中几个问题探讨[J].水文地质工程地质,2004,(3).

[3]李野.浅谈地下连续墙施工常见技术问题及对策[J].科学之友(B版),2006,(6).

[4]尤亮,花安静.浅谈地下连续墙施工[J].科技资讯,2009,(10).

作者简介:胡志红(1966-),男,浙江桐庐人,浙江奔腾建设工程有限公司工程师,研究方向:路桥工程。