论深基坑技术在桥梁施工中的应用
关键词：深基坑，基坑支护，施工技术
随着城市建设不断发展，高层建筑物和市政工程(道路、桥梁、地铁等)也大量涌现，地下空间也随之被不断的开发利用，大量深基坑支护与施工，成为当前基础工程的热点和难点。深基坑工程是随着我国城市建设事业的发展而出现的一种较新类型的岩土工程,发展至今,已经成为城市岩土工程的主要内容之一。随着对这些问题的认识及其对策研究的深入,越来越多的新技术在深基坑工程中得到应用。下面结合武汉地区某桥梁的深基坑支护设计与施工的现状及今后的技术应用进行一些探讨。
一工程概况
某桥跨长400m，分左右两幅设置，单幅桥宽26．5m．下部结构为U型桥台，薄壁花瓶板式桥墩，钻孔灌注桩基础。本工程所处河道为Ⅲ级通航河道，线路法线与水流夹角为9．8．。通航净高为12m，净宽为l20m，桥址处最高通航水位4．744rn．该桥墩位于河道之中，墩位处水深9m多，桩径为2．3m,每个墩12根桩，桩间距4．6rn,桩长65．5m,承台尺寸12．90m×17．5m×(5m+3m加台)。地质资料显示：由上至下依次为淤泥质粉砂(9．553rr0、淤泥质黏土(7．7In)，粗砂(6．2fro、全风化岩带(32．7m)、强风化岩带(6．0m)、弱风化岩带(10．3m)。
二工程地质和水文地质条件
该桥梁主要是建在汉水上，横跨汉口和汉阳，其工程施工地点地层为：
（1）人工填土：厚0.3——0.5m，较松散。
（2）第四系全新统冲积层，自上而下分为以下亚层：①粘性土层；②淤泥质土层；③亚粘土夹亚砂土与粉砂层；④粉砂层；⑤细砂层；⑥中砂层；⑦圆砾石层。其中，①-③层总厚度11.24—22.23m，粘性土、亚粘土多为软塑及流塑状，粉砂层极松散；④层厚度4.85—17.22m，松散7中密状；⑤层及以下总厚度18.66—31.33m，中密7密实状。全、强风化泥质砂岩、砾岩、砂砾岩，层厚2.85—9.3m。亚砂土、亚粘土属弱透水相对隔水层；粉砂、细砂及圆砾为强透水层；砂岩、砾岩为微透水—不透水层。基岩裂隙水有一定承压性。
该工程场地条件相当紧张，汉水两旁都是道路。基坑边线距北侧西宁道中心14m，相邻为5层小区；距南侧道中心15m，相邻为5-7层小区；各道路均有密布的各种管线通过。
三深基坑施工技术
3.1工艺流程
工程与支护桩施工→降承井降水→叶开挖至橱梁底叶→帽粱施工→土方开挖至第一道环梁底→栈桥施工→第一道环梁施工→养护→第一道环粱下方范围土方开挖至第二道环梁底→第二道环梁施王→养护→土方开挖至坑底→入工清槽→垫层→地基与工程桩头处理→降水井降水→底板施工→底板与钻孔桩间土方回填，做换撑板带→拆除第二道臻粱→地下二层结构施工→外壤与钻孔桩间土方回填，做换撑板带→拆除第一道环梁→地下一层结构施工→回填土。
降水及基坑监溅为施工全过程。
3.2基坑支护
本工程深基坑支护设计必须达到如下目的:①为基坑施工提供足够的作业面;②不影响基坑周围环境正常运行;③快捷、经济,尤其是支护结构的变形,不得引起坡顶土体严重开裂,不对附近房屋及地下管线构成威胁影响正常使用。
打桩方法为间隔跳打，严格控制成桩质量。水下浇筑混凝土时，保证桩身混凝土质量达到设计强度。水平环梁支撑模板采用木模，在加工场进行预加工，根据图纸尺寸进行放大样，保证了加工尺寸准确。环梁侧模用的主龙骨横钢管根据环梁半径弯曲成型。环梁半径较大时，主钢筋采用直钢筋；小环梁半径较小，对主钢筋进行弯曲成型。大小环梁相切处的连接封闭箍筋预先放置，避免了两个环梁主钢筋绑扎完毕后无法放置的情况。混凝土作业采用各层水平支撑系统整体连续浇注，未留置施工缝。浇筑完成及时覆盖浇水养护。
3.3基坑降水
基坑开挖前，需将坑内的地下水位降低并排除，使坑内土体在基坑开挖时，通过排水固结达到一定强度，提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量；增强基坑底部稳定性，减少坑底土体的隆起。本出人口结构范围地层地下水主要为：①上层滞水，位于地面下3～4m，含水层为人工填土层和粉土层，透水性弱；②潜水，位于地面下8—9m，含水层为粉质粘土层和粉土层，透水性一般；③承压水，位于地面下12m以下，含水层为粘土层、粉砂、中粗砂和砂砾层，透水性强。基坑降水采用管井+渗井方式，降水早于基坑开挖前20天开始。降水过程中对临近建筑物和地下管线的安全进行观察监测，同时在坑外地面设回灌井，必要时应采取回灌措施，确保周边建筑物安全。
3.4基坑围护施工
基坑四周设直径800mm混凝土灌注排桩围护结构，桩间距1．0—1．2m，转角部位局部加强。围护桩采用旋挖钻机成孔，导管法水下浇注混凝土成桩。钻孔施工时，为减少对邻桩的干扰，保证成桩质量，采用隔三打一的办法施工(即每隔三根桩施工一根桩)。冠梁将围护桩连接成整体排架，使全体围护桩形成共同受力体系，抵抗外部土体或围岩侧向荷载。围护桩施工完成后，立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理，围护桩主筋锚人冠梁，冠梁采用与围护桩同标号混凝土现场浇注，浇注时同时安装预埋钢板，满足下部钢支撑安装需要。土方开挖后围护桩间采用喷锚支护，防止桩间土体掉块。
3．5钢板桩的吊运插打与合拢
钢板桩检查合格后，由两组平车运至码头，按插桩顺序堆码最多允许堆放4层，每层用垫木隔开高差不得大于10mm，上下层垫木中线要在同一垂直线上，允许误差不得大于20mm。安插钢板桩使用高架索道对钢板桩进行水平和垂直运输，将钢板桩运至指定位置，然后运用两个吊钩的吊起和放下，使钢板桩成垂直状态，脱出小钩，移向安插位置，插入已就位的钢板桩锁口中。起吊前，锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板用的弧度卡箍，待插入锁口时逐个解除。钢板桩逐块(组)插打到底或全围堰(矩形围堰可为一边)，先插合拢后，再逐块(组)打入，矩形围堰一般先插上游边，在下游合拢，圆形钢板桩围堰，插打顺序有以下3种，如图l。
从图中看出，a与b较c少一个合拢点，b点累计误差大于C，a、b都可能在合拢前遭受回流影响而使桩脚外移，造成合拢困难，c受回流影响较小，在流速较大处，用C式插打。在a式插打方式中，由两侧对称向下游按顺序加插，到下游合拢，两侧增插数大致相等，最多允许相差8组。在钢板桩的垂直度较好时，一次将桩打到要求深度；垂直度较差时，分两次施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求深度。
3．6抽水堵漏
钢板桩插打完，即可抽水开挖。设计有支撑的围堰，先支撑再抽水，并检查各节点是否顶紧，板桩与导框间木楔是否敲紧，防止因抽水而出现事故。抽水速度不能过快，且要随时观察围堰的变化情况。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，同时在漏缝处撤大量木屑或谷糠，使其由水夹带至漏水处自行堵塞。桩脚渗漏时采用在桩脚处填筑土袋、填充水下砼的止水方法，若桩脚渗漏是因河床透水引起的，则采用向透水层压注水泥砂浆或采用水下砼封底的方法止水。
3.7基坑开挖与内衬施工
内衬为钢筋混凝土环形结构，采用逆作法施工。内衬不等厚。基坑开挖按照“对称、分区、平衡、限时”的原则进行，分层厚度同内衬分层高度（3m/层）。采用“岛式开挖”，即先对称分区开挖周边6m区域内土方，后开挖中心土方，各区开挖的先后按照内衬分段的施工顺序确定。开挖完周边土方后，立即施工内衬体系，在施工内衬的同时开挖中间区域土方，待上层内衬混凝土强度达到设计强度的80%以后再开挖下一层周边土方，如此循环直至基底。基坑从上到下按阶梯形开挖。
为了使基坑开挖有良好的干施工条件，每层土方开挖前启动坑内降水井抽降坑内地下水，保证坑内水位处于开挖面以下0.5m。开挖过程中采用信息化施工工艺，由同济大学对监测数据进行及时反演分析，得到支护结构的内力，并反演土体等效力学参数。根据结构内力和变形判定基坑所处的安全状态。同时，根据土体等效力学参数预测下一施工步的结构受力和变形。另外，利用前期的实测变形数据用多步滚动预测方法可以对基坑未来的变形做出超前预报，并针对施工反映出的危险信号提出调整施工参数建议，从而确保基坑开挖施工的安全。实践证明，信息化施工是施工、设计单位及时了解结构物安全状态、适时调整施工工艺、保证工程安全的有力手段。
3.8施工注意事项
(1)施工降水不宜过快，降水过程中应加强周边建筑物、管线和地表沉降监测。土方开挖必须在水位监测指导下进行。
(2)施工过程中注意基坑周边用水管理，加强管线渗漏情况观测，切断基坑周边水源补给途径。若放线坑壁有渗漏隋况，应查清原因，切忌盲目注浆堵漏。
(3)在施工中应严格控制基坑周边堆载，基坑周边2m范围内严禁堆载，基坑周边1．4倍坑深范围应控制堆载。
(4)土方开挖必须与支撑架设同步施工，按设计要求分层开挖，严禁超挖和掏底开挖。开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定，不宜过长。当基坑挖至设计标高后，必须马上浇筑垫层混凝土，进一步减少基坑变形值。底板混凝土必须在5—7d内完成，相应结构层施工及时跟上，以建立永久的受力平衡体系，从根本上控制住基坑变形。
(5)加强施工监测，掌握边坡的稳定状态、安全程度和支护效果，以便随时调整设计参数及基坑施工方案，确保基坑安全可靠。
4全文总结
该工程深基坑施工，采取了合理的技术措施严格的施工管理，采用信息法监测施工，在施工取得了很好的效果，保证了深基坑的顺利完成和边环境的安全。从施工情况分析，与其他基坑支护方法比较，不但大大节约了成本，而且工效明显。该钢板桩支护技术成熟、工艺简便、工期短、施工成本低及文明施工，并具有强度高、结合紧密堵水性好、速度快、经济合理等特点。
参考文献
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