對橋梁基坑開挖支護(hù)及設(shè)計及施工措施分析

1、對橋梁基坑開挖支護(hù)的設(shè)計及施工措施分析摘 要：本文結(jié)合工程實例，主要針對橋梁深基坑開挖支護(hù)的設(shè)計及施工進(jìn)行了探討，對今后類似工程的施工提供借鑒經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：橋梁工程；基坑開挖；排樁支護(hù)；設(shè)計；施工1、工程概況該工程橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁，下部采用樁基承臺接墩柱結(jié)構(gòu)，最大墩高約21.5m，地面以上采用矩形板式花瓶墩，地面以下采用矩形實體墩柱，采用群樁結(jié)構(gòu)，每個承臺設(shè)有4或6根樁基。承臺尺寸有：9.75.73.0m、11.35.73.5m、11.15.73.0m三種形式。受正在施工的地下商業(yè)街的影響,橋墩承臺必須設(shè)置在商業(yè)街底面以下，由此造成樁基礎(chǔ)及承臺埋深較大,上述11個承臺開挖深度在1

2、2.5m14.0m之間。由于該段地處繁華的城市主干道，為減少對地面交通的影響，不可能采用放坡開挖的形式進(jìn)行承臺施工，因此基坑開挖必須采取垂直開挖形式。2、建設(shè)條件2.1 施工條件本段交通條件較好，能夠滿足人員、設(shè)備、機(jī)械、材料的進(jìn)場要求。車流量、人流量最大，為滿足施工需要在原有的八車道封閉了四個車道（12.6m寬）范圍作為施工區(qū)域，增加了該段交通壓力。橋梁基坑支護(hù)開挖施工均在圍擋內(nèi)進(jìn)行，基坑開挖支護(hù)的穩(wěn)定對道路影響較大，設(shè)備進(jìn)出場、土方運輸及砼施工受交通影響較大。2.2 土層地質(zhì)分布情況場地內(nèi)土層分布從上而下為：填筑土 、-a拋石 、中塑性亞粘土 、-1粗砂 、中塑性殘積亞粘土 、全風(fēng)化花崗巖

3、 、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖 、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖 、弱風(fēng)化花崗巖 、微風(fēng)化花崗巖。 2.3 水文地質(zhì)條件場地內(nèi)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，主要有四種類型地下水：上層滯水、松散巖類孔隙潛水、風(fēng)化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙潛水微承壓水及基巖裂隙承壓水。上層滯水賦存于雜填土層的孔隙中，屬弱中等透水層；松散巖類孔隙潛水主要分布于沖洪積二級階地中，含水層為-1粗砂層，屬強(qiáng)透水含水層；風(fēng)化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙潛水微承壓水含水層由中塑性殘積亞粘土、全風(fēng)化花崗巖、及散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成，均屬弱透水層，水量較貧乏；基巖裂隙承壓水含水層為碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、弱風(fēng)化花崗巖及微風(fēng)化花崗巖，透水性為中等強(qiáng)，地下水量較豐富，其地下水水位總體埋藏較深

4、。地下水主要接受大氣降水和地下水的側(cè)向補(bǔ)給。3、支護(hù)方案的確定根據(jù)上述墩位的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，以及所處的環(huán)境要求和工期要求，基坑支護(hù)方案主要考慮了排樁支護(hù)、鋼板樁和倒掛井壁等三種方案。綜合比較三種方案：鋼板樁方案有施工速度快、工期短的優(yōu)點，但鋼板樁在進(jìn)入亞粘土層后很難打入，而且在遇到孤石時處理困難，難以形成閉合的豎向支撐結(jié)構(gòu)；倒掛井壁方案是采用邊開挖邊支護(hù)，及時形成封閉的鋼筋混凝土框架，其豎向支護(hù)剛度較小，且支撐較密，不利于開挖施工；排樁方案是采用樁基加3道支撐結(jié)構(gòu)，可形成較大的豎向支撐剛度，支撐較少，便于開挖施工。經(jīng)綜合分析比較，結(jié)合該地段周邊建筑深基坑的施工經(jīng)驗，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用

5、“沖（鉆）孔樁3道內(nèi)支撐”的形式。支護(hù)樁沿承臺周邊形成矩形圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用樁徑800mm沖孔樁，間距1.21.5m，樁長入承臺底部2m以上，未進(jìn)入坑底的地段樁底嵌入中風(fēng)化50cm，樁頂采用冠梁將圍護(hù)樁連成整體，冠梁截面為0.80.5m，樁基砼等級為C25，冠梁砼等級為C30。內(nèi)支撐體系采用圍檁加角撐、對撐結(jié)構(gòu)，支撐豎向間距為34m，圍檁和對撐采用HU350c型鋼（3503501219），角撐采用HU300c型鋼（3003001515）；樁間采用噴射砼護(hù)面，噴射C20砼面層厚80，錨筋采用16鋼筋、長度不小于1.5m間距15002000mm，鋼筋網(wǎng)片采用雙向筋6200200綁扎。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見圖

6、1。圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4、土方開挖方案本工程基坑面積較小，基坑開挖面積較承臺寬度每側(cè)寬50cm，最大開挖尺寸為12.310.7m。單個基坑土方開挖量除161、162墩為1700m3外，其他基坑土方約為1000m3。分四層開挖，第一層開挖量220400m3，第二層開挖量220530m3，第三層開挖量220400m3，第四層開挖量280400m3。開挖厚度分別為3m、34m、3m和4m。開挖時采用逐層開挖，每層不超過1米。4.1 開挖施工平面布置土方開挖深度在5m以內(nèi)采用普通挖掘機(jī)開挖，開挖深度大于5m采用長臂挖掘機(jī)開挖，基坑邊角人工配合挖除，挖掘機(jī)直接裝車運至棄土場。挖掘機(jī)在基坑的東側(cè)或西

7、側(cè)區(qū)域內(nèi)的砼路面上作業(yè)，反鏟挖斗作業(yè)方向平行于線路方向。運土卡車停放在兩基坑間的空地上裝土，從兩基坑間臨時拆除的圍擋位置進(jìn)出場，禁止在圍擋內(nèi)的基坑邊行駛。詳見圖2。4.2 開挖施工流程基坑共分四層開挖，即、表層土方全部挖除，包括破碎砼路面，挖土至第一道支撐底標(biāo)高。、第一道鋼支撐安裝施工。 圖2 施工平面圖、第二層土方開挖，左右側(cè)均勻?qū)ΨQ開挖，開挖順序為區(qū)區(qū)區(qū)，如圖3所示，挖至第二道支撐的底標(biāo)高。、安裝第二道鋼支撐。重復(fù)第3、4施工，依次開挖第三、四層土方，并安裝支撐，直至挖至設(shè)計坑底標(biāo)高。 圖3 土方開挖順序圖4.3 降排水措施坑外排水采用在基坑頂部設(shè)截水墻，沿冠梁四周磚砌30cm高的截水墻，

8、防止地表水流入坑內(nèi)；坑內(nèi)排水采用明排，在坑底四周設(shè)置排水溝和集水井，坑底水通過排水溝匯集到集水井，在坑壁上如果發(fā)現(xiàn)有較大的滲水點時，打設(shè)泄水孔，安裝25的泄水鋼管，將水引至井底的集水井內(nèi)，用水泵抽到坑外市政排水管網(wǎng)。5、主要施工工藝及方法5.1 施工順序施工順序為：橋梁工程樁施工支護(hù)樁沖孔支護(hù)樁灌注砼成樁冠梁施工開挖土方至各道支撐處噴射砼施工安裝鋼支撐開挖至坑底澆注砼墊層承臺施工承臺周邊回填墩身施工基坑回填。5.2 支護(hù)樁施工(施工方法同橋梁樁基施工，不作敘述)5.3 冠梁施工鑿毛處理樁芯頂面混凝土，清除樁頂浮碴、雜物和積水，對樁頂錨固鋼筋進(jìn)行除銹處理，并校正。要求處理后樁芯混凝土頂面標(biāo)高不超

9、過理論樁頂標(biāo)高。按設(shè)計綁扎冠梁鋼筋，主筋應(yīng)與樁頂錨固筋焊接，以保證結(jié)構(gòu)的整體性。冠梁鋼筋綁扎完畢后，支立冠梁模板，架設(shè)時應(yīng)確保鋼模板的牢固、可靠，然后一次性澆筑混凝土至設(shè)計標(biāo)高。5.4 土方開挖待支護(hù)樁及冠梁砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的70%以上，即可進(jìn)行土方開挖。開挖深度在5m以內(nèi)采用普通挖掘機(jī)開挖，開挖深度大于5m采用長臂挖掘機(jī)開挖，直接裝車運至棄土場。土方開挖施工控制要點：開挖應(yīng)分層均勻?qū)ΨQ開挖，每層厚度不超過1m，開挖至每道支撐底標(biāo)高后停止開挖，進(jìn)行安裝內(nèi)支撐，嚴(yán)格遵守“分層開挖、先撐后挖”的原則。當(dāng)發(fā)現(xiàn)地下水位較高、水量較大或流泥嚴(yán)重，立即停止開挖，待采取有效降水措施后方可繼續(xù)開挖。注意挖掘機(jī)

10、開挖時不得碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)及鋼支撐。土方開挖接近設(shè)計標(biāo)高時，由專人測定坑底標(biāo)高，并設(shè)置標(biāo)高控制木樁，再引至挖土控制標(biāo)樁。5.5 內(nèi)支撐施工支撐施工與土方開挖相互交叉搭接進(jìn)行，施工中必須堅持“先撐后挖”的原則。第一層土方開挖至第一道支撐底后，進(jìn)行鋼支撐安裝，隨后進(jìn)行第二層土方開挖，挖至第二道支撐底后進(jìn)行第二道支撐安裝，依次施工至第三道支撐。鋼支撐安裝要求如下：支撐的拼接方法：鋼構(gòu)件長度的拼接、支撐與圍檁間均采用焊接，拼接點的強(qiáng)度不低于構(gòu)件的截面強(qiáng)度，且拼接點應(yīng)設(shè)置在支撐的交匯點附近。節(jié)點處理：支撐體系的連接節(jié)點應(yīng)力集中、受力復(fù)雜，應(yīng)仔細(xì)檢查每個節(jié)點，確保節(jié)點鋼構(gòu)件間填實并焊接牢固。質(zhì)量驗收：對每個構(gòu)

11、件及連接節(jié)點電焊質(zhì)量逐個檢查、逐點驗收。支撐安裝的容許偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：支撐中心標(biāo)高及同層支撐頂面的標(biāo)高差：30mm；支撐兩端的標(biāo)高差：不大于20mm及支撐長度的1/600；支撐撓曲度：不大于支撐長度的1/1000；支撐水平軸線偏差：不大于30mm。5.6 支護(hù)樁間土噴射砼護(hù)面支護(hù)樁間土采用噴射砼護(hù)面，噴射砼應(yīng)隨挖隨噴。噴射施工順序及施工要求:每步開挖后，若坑壁土質(zhì)較差，即對修整后的坑壁立即噴上一層薄砼或砂漿，盡量縮短坑壁土體的裸露時間。按設(shè)計要求間距打設(shè)16錨筋。綁扎6鋼筋網(wǎng)，并與錨筋連接牢固，確保保護(hù)層厚度符合設(shè)計要求。埋設(shè)80PVC泄水管，將水引至坑內(nèi)排水溝。噴射砼施工噴射采用干噴，8

12、0mm厚一次噴射完成。配合比通過試驗確定，粗骨料最大粒徑不宜大于12mm，水灰比不宜大于0.45。在坑壁上隔3米距離打入垂直短鋼筋作為噴射砼厚度標(biāo)志，噴射砼的射距保持在0.81.5m范圍內(nèi)，并使射流垂直于壁面。噴射砼的路線從壁面開挖層底部逐漸向上進(jìn)行，但底部鋼筋網(wǎng)搭接長度范圍以內(nèi)先不噴砼，待與下層鋼筋網(wǎng)搭接綁扎之后再與下層壁面同時噴射砼。砼接縫在繼續(xù)噴射砼之前應(yīng)清除浮漿碎屑。噴射砼終凝后2h采取噴水養(yǎng)護(hù)措施。5.7 澆注墊層砼挖至墊層底標(biāo)高，在基坑四周挖排水溝，降水引至集水井，用潛水泵進(jìn)行抽排，澆注封底C20砼300mm。5.8 支撐拆除隨著基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)向上逐步施工，支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼支撐需逐層拆除，以

13、保證墩身的正常施工。承臺施工完成后，在承臺周邊回填并砂灌水密實。按設(shè)計位置在承臺周邊澆注C20砼傳力帶與支護(hù)樁頂緊，待傳力帶砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計的75%后，拆除第三道鋼支撐，進(jìn)行墩身施工。待墩身施工完成后，分層回填砂灌水密實，澆筑傳力帶，依次拆除第二道、第一道支撐。支撐拆除方法：采用氧乙炔氣割拆除水平支撐與鋼圍檁的連接節(jié)點，使連接節(jié)點應(yīng)力釋放并解體，割斷時需用吊車吊索將其吊緊。解開連接后，用吊車吊出地面。6、基坑開挖監(jiān)測本基坑側(cè)壁安全等級為一級，施工時按動態(tài)設(shè)計、信息化施工，加強(qiáng)監(jiān)測及信息反饋制度?；娱_挖之前，結(jié)合實際情況，編制監(jiān)測專項方案，確定監(jiān)測內(nèi)容、使用的儀器、監(jiān)測頻率、警戒值、監(jiān)測點布置、精度要求。本工程基坑監(jiān)測項目主要包括：支護(hù)樁頂部水平位移監(jiān)測、坑外水平位移和地表沉降觀測、臨近地下管線沉降與位移監(jiān)測、道路監(jiān)測、臨近建筑物監(jiān)測。監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)為：支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移已大于基坑開挖深度的1/300，或水平位移速率已連續(xù)三日大于3mm/d；基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的噴錨部分中有個別構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力驟增、斷裂的跡象；煤氣管道沉降或水平位移日變量均不得超過3mm，或累計10mm；周圍建筑物的不均勻沉降已大于現(xiàn)行建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的允許值，或建筑物傾斜速率已連續(xù)三日大于0.0001H/d。監(jiān)測頻率為：土方開挖過程中，基坑水平位移和沉降每周觀測一二次；承臺澆注后，每周觀測一次；遇到暴雨或位移較大