包西線馬坡洛河特大橋水泥攪拌樁基坑支護施工

王承震

（中國鐵建十四局集團第二工程有限公司，工程師，山東 泰安 271000）

包西鐵路馬坡洛河特大橋位于陜西省白水縣，設(shè)計鐵路等級為國鐵Ⅰ級，設(shè)計行車速度為200 km/h，基礎(chǔ)為每墩12根φ180 cm的群樁低樁承臺。大橋2次跨越洛河，橋址處洛河彎曲，常年流水，沉積層深度約10～14 m，土質(zhì)為易液化的軟塑、流塑狀的淤泥質(zhì)粉土，觸動易液化。該橋承臺頂標高低于河床淤泥頂約0.5～1.0 m，基坑開挖范圍內(nèi)地質(zhì)軟弱。若采用鋼筋混凝土套箱施工承臺，套箱下沉?xí)r難以定位，同時會造成流塑狀的淤泥涌入套箱內(nèi)影響施工。為防止基坑開挖時發(fā)生塌方，可采用鋼板樁圍堰基坑支護與水泥攪拌樁基坑支護2種方案。經(jīng)過方案比選，在保證施工安全的情況下決定采用水泥攪拌樁基坑支護。

1 水泥攪拌樁基坑支護

水泥攪拌樁是將土體與固結(jié)材料（水泥）強制拌和，經(jīng)一系列水化作用、膠凝作用等物理化學(xué)反應(yīng)，形成均勻且有一定強度的水泥加固體，從而提高地基承載能力及抗剪能力，可作為豎向承載的復(fù)合地基，也可用于基坑支護、防滲帷幕等工程措施。

1.1 基坑支護原因基坑開挖處河床土質(zhì)為軟塑、流塑狀淤泥，承載力小，且開挖尺寸較大，深度約6 m，開挖難度大，不能按正常土質(zhì)施工規(guī)范要求進行基坑開挖。為保證后續(xù)工程——承臺施工質(zhì)量及施工安全，所以開挖基坑前要進行地基加固。

1.2 基坑支護結(jié)構(gòu)基坑支護結(jié)構(gòu)分為水泥攪拌樁、井點降水管、工字鋼圍囹支撐3部分。水泥攪拌樁設(shè)計為樁徑60 cm，雙排布置，相鄰2根攪拌樁搭接10 cm。攪拌樁底穿越軟弱層，其標高根據(jù)承臺底的地層而定，將樁底置于較硬土層上。內(nèi)層攪拌樁頂部設(shè)寬高為50 cm×25 cm的C25鋼筋混凝土圈梁，并通過長1.2 m間距1 m的φ20螺紋鋼筋插入攪拌樁1 m與攪拌樁連接為整體。

在外排攪拌樁外1m處需采用一級輕型井點降水措施，以降低水位。輕型井點管為φ48鋼管，長7 m，其中濾管長1m。井點管間距為1 m，所有井點管通過鋼管及真空吸水泵組成抽水管路系統(tǒng)。

工字鋼圍囹在基坑內(nèi)做3層支撐，樁頂下1.5 m設(shè)第一層，以下每2 m設(shè)一層。內(nèi)支撐由雙20#工字鋼圍囹及鋼管組成。為增大受力面積，下部2層支撐鋼圍囹與樁墻之間增加舊鋼板帶，鋼板帶與鋼圍囹間為豎向10#工字鋼。

為保證地基有足夠的承載力，防止后續(xù)施工過程中地基下沉造成承臺混凝土裂縫，封底混凝土施工前拋填50 cm片石，封底混凝土為C20混凝土，厚度為30 cm。結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

2 施工工藝

施工前先移出樁基施工設(shè)備，對施工場地進行平整，若攪拌樁機施工區(qū)存在地基軟弱，應(yīng)進行換填，局部軟弱區(qū)也可采用厚30 mm鋼板支墊，以確保水泥攪拌樁機行走安全及施工質(zhì)量。

圖1 支護結(jié)構(gòu)平面圖

圖2 支護結(jié)構(gòu)立面圖

2.1 制作水泥攪拌樁水泥攪拌樁施工前，準備施工機械及材料，施工過程中必須有專業(yè)技術(shù)人員控制樁機就位及成樁質(zhì)量。做好基坑開挖前的防護工作。

2.1.1 機械與材料進場 用平板車將武漢工程機械研究所制造的PH-5型單軸深層攪拌樁機運進施工現(xiàn)場。該攪拌機鉆頭直徑60 cm，提升速度為0.57～1.7 m/min，行走采用液壓步履，并配有集料罐、輸料泵及管等配套設(shè)備。所用水泥要及時進場并進行試驗檢驗，合格后方能使用。水泥采用P.032.5R袋裝水泥，摻入量為土體重量的18%。

2.1.2 樁機就位 樁機就位應(yīng)準確，鉆機保持水平，鉆桿垂直，必要時可采用定位型鋼輔助定位，以保證兩樁的有效搭接，避免出現(xiàn)間隙，影響支護及止水效果。為正確掌握樁位，測量放線定樁后要有專人復(fù)測。移機就位要準確，防止造成樁間搭接不足而滲水或流泥。

2.1.3 成樁 攪拌成樁采用“兩噴兩攪”工藝施工，鉆頭噴粉攪拌下沉到設(shè)計高程，然后噴粉攪拌上升到樁頂即完成1根樁的施工。施工過程中嚴格控制水泥用量及鉆頭攪拌下沉、提升的速度、時間等，并作好記錄，使原狀土與水泥均勻拌和，杜絕出現(xiàn)夾泥心的現(xiàn)象。攪拌樁施工完成后清除樁頂虛土，按設(shè)計綁扎鋼筋并立模澆筑混凝土圈梁。

2.2 開挖支護為提供承臺施工工作面，保證施工質(zhì)量，基坑開挖之前要做好降水施工，確保地下水位在基坑設(shè)計標高以下。開挖基坑時，注意施工安全，專業(yè)技術(shù)人員要及時進行基坑內(nèi)撐安裝，對基坑底進行加固處理。

2.2.1 井點降水 降水井點管采用高壓水成孔下沉法施工。井點管布設(shè)后，所有井點管通過連接φ80鋼管及2臺7.5 kW真空吸水泵組成抽水管路系統(tǒng)。井點降水措施應(yīng)在開挖前3d完成施工并進行降水，保證降水深度達到基坑底開挖面以下，以改善四周土質(zhì)、提高土體強度、減小土體對支護結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力。

2.2.2 基坑開挖及圍囹支撐安裝 基坑開挖前應(yīng)撤出基坑周圍的所有機械設(shè)備，并盡量降低基坑周圍土體高度，減小土體側(cè)壓力。因基坑平面尺寸大，開挖較深，采用長臂挖掘機進行基坑開挖，并且開挖時挖掘機應(yīng)盡量遠離基坑。重型機械不得靠近基坑周圍行走，必要時應(yīng)采取支墊措施，防止增加側(cè)壓力對基坑的穩(wěn)定性造成影響。

基坑開挖到第一層支撐位置后進行內(nèi)支撐的安裝。首先人工清除支撐位置攪拌樁上的軟土，然后安設(shè)雙20#工字鋼圍囹并焊接牢固，圍囹與攪拌樁之間的空隙采用細石混凝土填塞密實，以增大樁體與圍囹的有效受力面積。最后按設(shè)計安裝φ326 mm×6 mm鋼管內(nèi)支撐。內(nèi)支撐安裝完后繼續(xù)進行基坑開挖。中層及下層內(nèi)支撐安裝時應(yīng)在圍囹與水泥攪拌樁之間鋪墊50 cm寬的舊鋼板帶，鋼板帶與圍囹間增加豎向10#工字鋼，間距50 cm。

2.2.3 封閉基底 基坑開挖完畢后要對基坑底部拋填片石以及澆筑封底混凝土?；娱_挖到最下層支撐位置并安裝好內(nèi)支撐后，長臂挖掘機從基坑一端開始，在開挖到承臺底標高以下80 cm時拋填50 cm厚片石，并用挖掘機適當向下擠壓。嚴禁大面積開挖后統(tǒng)一拋填片石。

基坑面開挖1/3后即進行片石拋填，然后在片石上澆筑30 cm厚C20混凝土（摻加早強劑）。分3次將基底片石及封底混凝土澆筑完成。封底完成后及時鑿除設(shè)計高程以上的鉆孔樁頭浮漿?；讙佁钇胺獾诐仓炷?xí)r應(yīng)快速、分塊進行。

圖3 底層支撐換撐示意圖

2.2.4 底層內(nèi)撐換撐 封底混凝土施工時預(yù)埋斜向的20#工字鋼，間距不超過3 m，以作為底層內(nèi)撐換撐的支點。封底混凝土達到一定強度后將預(yù)埋的20#工字鋼與鋼圍囹連接好，并拆除底層鋼管內(nèi)支撐（見圖3）。

3 結(jié)束語

實施上述基坑支護技術(shù)，不僅順利完成基坑支護施工并保證了施工質(zhì)量，而且為下一步承臺施工奠定了良好的基礎(chǔ)。包西鐵路馬坡洛河特大橋7個淤泥質(zhì)河床中的低樁承臺，因地制宜地采用水泥攪拌樁加內(nèi)撐的基坑支護方案，僅用50 d就完成了所有承臺施工，比鋼板樁圍堰節(jié)省成本50萬元，并且能節(jié)省工期10 d。在施工中個別樁間因搭接不足出現(xiàn)滲水漏泥，經(jīng)處理后也滿足了施工要求。