劉小軍
(中鐵四局集團第二工程有限公司,江蘇 蘇州215131)
尾礦庫內(nèi)橋梁施工安全防護控制重點為鉆孔樁樁基礎及承臺基礎施工,消除橋梁基礎施工對尾礦庫礦砂所帶來的不安全影響因素,確保紅線外尾礦庫礦砂的穩(wěn)定,確保橋梁結(jié)構(gòu)自身安全。
銅山大橋全橋孔跨布置為6-31.5m簡支梁,全長208.980延米,銅山大橋線路沿右側(cè)山坡坡腳穿越尾礦庫邊緣,線路經(jīng)過的尾礦庫邊緣無堤壩,尾礦庫三面環(huán)山,橋位遠離堤壩,橋位距離左側(cè)尾礦庫堤壩300m,距離左側(cè)尾礦庫內(nèi)水塘220m。銅山大橋共5個墩,2個臺,墩臺基礎全部為鉆孔樁基礎,樁徑為1.0m,樁長17.5m~28m不等,每個墩位設置8根鉆孔樁,每個橋臺設置9根鉆孔樁,除4#墩外,其余墩臺均按柱樁基礎設計。承臺為矩形承臺,高為2.0m;墩身為雙線收坡式矩形墩,墩高3m、4m不等,墩頂位于原地面以下0.5m~1m,墩身施工前需對尾礦砂進行挖除至梁底以下1.5m。該橋所處范圍主要為人工填土,為銅鉬礦棄碴,呈粉狀,松散,飽和,局部厚度較大,層厚3.7m~12.00m。對坑壁穩(wěn)定性影響較大,需對坑壁采取支護措施。
在橋位線路右側(cè)修建貫通便道,紅線兩邊采用SMW工法擋土墻確保施工紅線外尾礦庫礦砂的穩(wěn)定,防止因礦砂清移和流動產(chǎn)生的側(cè)壓力,威脅到橋梁結(jié)構(gòu)安全。鉆孔樁施工采用鋼護筒穿過尾礦庫礦砂的底層,沖擊鉆機成孔,導管法灌注水下混凝土。承臺基坑支護采用井點降水結(jié)合鋼板樁圍堰支護,承臺基坑采用挖掘機開挖,人工配合清基,模板采用大塊定型鋼模板。墩身采用大塊定型鋼模板施工,汽車吊配合人工立、拆模板,汽車泵送混凝土澆筑成型。橋臺分兩次立模成型,采用竹膠板、方木、拉桿加固,汽車泵送混凝土澆筑成型。砼由攪拌站集中拌制,砼罐車運輸,砼輸送泵泵送或吊車吊裝入模,砼養(yǎng)生采用塑料薄膜包裹養(yǎng)生。鋼筋在鋼筋棚內(nèi)集中加工,半成品運至工地現(xiàn)場綁扎安裝。
根據(jù)現(xiàn)場輕型觸探試驗檢測,南京臺位于山坡坡腳粘土層,基本承載力280KPa;1號~5號墩及上海臺位于尾礦庫中,基本承載力為164~218KPa;場地平整后,利用壓路機將整個場地靜壓2~3遍,保證整個場地平整、密實,并在兩側(cè)紅線邊緣人工開挖排水溝,確保排水暢通,場地不積水。
為了防止橋梁施工對尾礦庫的影響,在橋梁征地邊線兩側(cè)各施工一道SMW工法擋土墻,全長416m,SMW工法擋土墻如圖1所示。SMW工法擋土墻利用三軸攪拌機就地鉆進切削土體,同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體,經(jīng)充分攪拌混合后,再將φ25螺紋鋼筋按照50cm的間距插入攪拌樁體內(nèi),形成地下連續(xù)墻體,利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu),消除橋梁基礎施工對紅線外的礦砂所帶來的不安全影響因素,確保紅線外尾礦庫礦砂的穩(wěn)定,同時也防止因礦砂清移和流動產(chǎn)生的側(cè)壓力,威脅到橋梁結(jié)構(gòu)自身安全。SMW工法擋土墻主要特點是構(gòu)造簡單,止水性能好,工期短,對周圍環(huán)境污染小,非常適合銅山大橋基礎施工現(xiàn)場實際情況的需要。
圖1 SMW工法擋墻施工布置圖
三軸水泥攪拌樁樁長為12~19m,墻厚0.9m。三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均注入水泥漿液,同時嚴格控制下沉和提升速度。水泥漿液制備及漿液注入漿液的攪制采用32.5普通硅酸鹽水泥,參考漿液配合比范圍為水泥:膨潤土:水 =(270~360kg):(5~15kg):(450~900kg),具體配合比應通過加固土室內(nèi)試驗的檢驗方能使用,15%漿液配比為1:1.7,20%漿液配比為1:2.5,注漿壓力為1.5MPa~2.5MPa。樁體攪拌6小時以內(nèi)完成鋼筋插入。
放樣出墩臺位置,灑出鉆孔平臺邊線,平臺尺寸為15*12m左右,大小滿足兩臺鉆機同時施工,且不干擾混凝土運輸及灌注。在表層填筑山皮石厚度為0.6~1.0m,壓路機分層碾壓密實,作為鉆孔樁施工平臺,確保鉆機施工中不下沉,不傾斜。
在紅線線路右側(cè)修筑一條寬4.0m的施工便道,采用山皮石填筑,填筑厚度0.8~1.2m,壓路機分層碾壓密實。在既有水溝位置埋設直徑1.0m鋼筋混凝土涵管,保證既有水系暢通。
①護筒制作
本橋護筒有兩種,一種為永久性鋼護筒,長度為承臺底至砂層底段,為保證樁體質(zhì)量及以后不被破壞而設置的;另外一種鉆孔樁施工臨時鋼護筒,該段鋼護筒在承臺開挖后割除。護筒均采用厚度δ=12mm的鋼板制作,內(nèi)徑為140cm。護筒長6~12m,護筒頂宜高出鉆孔平臺頂面0.5m左右,護筒底穿過尾砂層。為便于泥漿循環(huán),在護筒頂端設高300mm、寬500mm的出漿口。
②鋼護筒埋設施工
護筒分段連接埋設,底段護筒長3~5m,采用30t汽車吊吊裝就位,DZJ140型振動錘沉放。汽車吊停放在平整好的鉆孔平臺面上,吊裝鋼護筒至人工挖好的導向基坑里面后(導向基坑深度為1.5m),慢慢放松吊機鋼絲繩,由于護筒自重而不再沉入土層時,檢查護筒的垂直度。
每次振動持續(xù)時間不宜超過10~15min,過長則振動錘易遭到破壞,太短則難以下沉。護筒的下沉應一氣呵成,不可中途停頓或有較長時間的間隙,以免護筒周圍土層密實后造成繼續(xù)下沉困難。當?shù)谝还?jié)鋼護筒下沉至預定深度后(鋼護筒頂高出原地面1m),停止振動,將振動錘調(diào)出鋼護筒,吊裝第二節(jié)鋼護筒,進行護筒對接,經(jīng)檢驗焊接合格后,開始第二節(jié)鋼護筒下沉。依次連接至護筒穿過砂層,進入穩(wěn)定的粘土層。
在相近的2個鉆孔平臺中間開挖泥漿池,設置5×4×3m的沉淀池和5×7×2.5m的泥漿循環(huán)池,采用溝渠連通,形成一個循環(huán)體系。造漿用水及施工用水由水車送至現(xiàn)場水池。泥漿池開挖土方及時運出場地至棄土場。鉆孔時排放的廢漿及時用泥漿專用車輛運至指定地點排放。各墩臺鉆機布置面向廢漿池方向。
由于尾礦庫礦砂存水較差,砂層不穩(wěn)定,本橋所有泥漿池、水池開挖后均采用彩條布鋪墊,確保泥漿不會流失。樁位流經(jīng)泥漿池的泥漿槽,寬為55cm,高為50cm,溝槽中采用彩條布鋪墊,兩側(cè)用編織袋裝粘土擋護。這樣不僅保證了施工用水,也減小了施工對尾礦庫所產(chǎn)生的影響。
承臺的最后一根鉆孔樁施工完畢一周后,方可進行承臺基坑開挖。開挖前放樣出承臺開挖角點,測量地面標高,根據(jù)開挖深度和放坡計算出承臺開挖開口大小,用白灰撒出開口線。開口線的確定如下式:
本橋承臺埋入地下2.5~3.5m,基坑深度為4.5~5.5m。南京臺位于山坡坡腳的粘土層上,土質(zhì)較好,考慮放坡開挖即可;1#~5#墩及上海臺位于尾礦庫礦砂中,為確保基坑穩(wěn)定性,開挖時采用井點降水、鋼板樁支護,如圖2所示。井點管長6m,降水3~4天后,根據(jù)出水量大小確定開挖時間。開挖時根據(jù)地質(zhì)情況,鋼板樁樁長為9m,鋼板樁頂口采用鋼圍領及斜撐加固。
基坑采用機械開挖,人工輔助清理,機械開挖至設計坑底0.2m以上時人工開挖,防止機械擾動基底原土。開挖土汽車運至棄土場,基坑頂2m范圍不得臨時堆放土方。要求基坑頂面四周開挖50*40cm的截水溝,坑底開挖30*30cm的排水溝、對角設40*40cm的集水井,并設置排水設施。一旦承臺施工完畢后,立即進行分層壓實回填,橋墩承臺基坑采用粘土回填,橋臺承臺基坑臺后及兩側(cè)采用C15混凝土回填,正面采用粘土回填。
圖2 承臺施工降水及支護布置圖
SMW工法擋土墻與井點降水相結(jié)合的支護工藝在尾礦庫內(nèi)橋梁基礎施工中首次使用并取得了良好的效果,通過橋梁基礎施工來看,基坑開挖支護、尾礦庫大壩的穩(wěn)定均達到施工要求,在以后同類型結(jié)構(gòu)施工中,是一項值得推廣的安全防護控制技術,創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。
[1]史佩棟主編.實用樁基工程手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社,北京,1999.(5).
[2]余志成,施文華編著.深基坑支護設計與施工[M].中國建筑工業(yè)出版社,北京,2000.(6).
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