落地沉井在深基坑開挖中的應(yīng)用

舒紅梅

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西西安 710038)

深基坑開挖是工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，隨著社會(huì)不斷發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，深基坑開挖的方法也日新月異，如放坡、支護(hù)、沉井及鋼板樁等施工技術(shù)已很成熟。但由于每個(gè)工程所處地區(qū)、地質(zhì)、周邊環(huán)境及設(shè)計(jì)類型等千差萬(wàn)別，基坑開挖的方法也無(wú)法完全照搬，同時(shí)又必須兼顧成本、進(jìn)度及可操作性，因此選擇最適宜的基坑開挖方法是工程建設(shè)者追求的永恒問(wèn)題。落地沉井針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)特殊的施工環(huán)境，巧妙的綜合了放坡、沉井等多種施工技術(shù)，簡(jiǎn)單易行、成本低廉、快速的完成了工程施工。

1 工程概況

京滬高速鐵路徐州京杭運(yùn)河特大橋在跨越京杭運(yùn)河特大橋時(shí)采用(60+100+60)m連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，墩位編號(hào)為28號(hào)～31號(hào)，其中31號(hào)墩位于京杭運(yùn)河南岸陸地，墩位處地面高程為34.69 m，承臺(tái)底高程設(shè)計(jì)為22.994 m，即:基坑開挖深度為11.696 m。地質(zhì)結(jié)構(gòu)自上而下為:粉土，稍密，σ0=100 kPa，厚度為2 m～4 m;粉質(zhì)粘土，硬塑狀，σ0=180 kPa，厚度為3 m～4 m;灰?guī)r，弱風(fēng)化，σ0=800 kPa，厚度大于10 m。承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)為:14.5 m(橫向)×6.5 m(縱向)×3 m(厚度)。

2 工程難點(diǎn)

1)施工場(chǎng)地受限:橋位紅線征地范圍為寬21 m，墩位右側(cè)紅線外緊鄰墳?zāi)拐鬟w難度大，無(wú)法進(jìn)行放坡開挖;墩位左側(cè)為臨時(shí)便道改移范圍有限。2)施工成本等受控:采用插打鋼板樁施工要素特殊、施工成本大;采用沉井施工周期長(zhǎng)、施工成本大。3)地質(zhì)條件較差:承臺(tái)開挖范圍地層主要為粉質(zhì)土，遇水易坍塌。

3 施工方案的確定

3.1 方案確定的前提條件

1)充分利用墩位大小里程方向地勢(shì)較開闊的有利條件;2)有效利用墩位右側(cè)剩余的僅有3.25 m征地紅線;3)墩位左側(cè)便道進(jìn)行適當(dāng)?shù)母囊啤?/p>

3.2 方案的確定

本著簡(jiǎn)易、低廉、快速施工的原則，需要專門設(shè)備及要素的鋼板樁支護(hù)方案難以使用，將簡(jiǎn)單、易于操作的放坡開挖方案與支護(hù)性能良好的沉井方案結(jié)合使用，同時(shí)沉井采用落地澆筑，大大降低了沉井下沉的難度，又能達(dá)到良好支護(hù)作用，即:上部粉土層主要采用放坡、中部粘土層采用落地沉井支護(hù)、底部利用風(fēng)化灰?guī)r自穩(wěn)。具體方案為:1)底部開挖尺寸確定。由于底部為風(fēng)化巖，具有一定的自穩(wěn)性能，同時(shí)承臺(tái)混凝土按照不立模澆筑施工，因此底部風(fēng)化巖開挖尺寸按照承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸每側(cè)加大5 cm進(jìn)行設(shè)計(jì)。2)沉井尺寸確定。沉井內(nèi)部尺寸與底部開挖尺寸相同。由于沉井為落地澆筑，下沉過(guò)程中的土壓力、動(dòng)荷載等不利荷載顯著降低，因此沉井厚度確定為30 cm厚，沉井內(nèi)部設(shè)置單層鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為直徑16 mm鋼筋按照間距15 cm進(jìn)行綁扎。沉井的高度:由于大小里程側(cè)地勢(shì)開闊可以放坡開挖的寬度較大，因此支護(hù)的高度較低，沉井高度也較低，根據(jù)地質(zhì)情況大小里程方向沉井高度確定為3 m。墩位左右側(cè)由于地形受限，放坡的寬度有限，需要直壁支護(hù)的高度較高，根據(jù)地質(zhì)情況左右側(cè)方向沉井高度確定為5.5 m。由此，落地沉井為不等高沉井。3)上部開挖坡率。墩位大小里程側(cè)扣除沉井高度及風(fēng)化巖層深度后的開挖深度為:11.696－3－3.696=5 m，綜合考慮機(jī)械開挖操作需要及地質(zhì)情況，開挖坡率設(shè)計(jì)為:沉井上方1.5 m范圍內(nèi)按照1∶0.5放坡，在坡頂設(shè)置4 m操作平臺(tái)，操作平臺(tái)外剩余的3.5 m按照1∶1放坡。墩位左右側(cè)扣除沉井高度及風(fēng)化巖層深度后的開挖深度為:11.696 －5.5 －3.696=2.5 m，則沉井上方剩余的 2.5 m 范圍內(nèi)按照1∶0.5放坡。綜上:墩位左右側(cè)上口開挖寬度為17.7 m，小于設(shè)計(jì)紅線寬度21 m，避免了墳?zāi)共疬w及過(guò)多的便道改移。

4 落地沉井施工

落地沉井施工按照如下流程進(jìn)行:施工準(zhǔn)備→上部放坡開挖→沉井范圍直壁開挖→落地澆筑3 m等高沉井→澆筑左右側(cè)加高沉井2.5 m→開挖風(fēng)化巖層→承臺(tái)施工。

1)施工準(zhǔn)備。施工準(zhǔn)備工作主要包括兩個(gè)方面，首先對(duì)墩位左側(cè)的施工便道進(jìn)行改移，改移的距離以便道距離基坑上開口位置不少于2 m為宜，并對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行限速，避免產(chǎn)生過(guò)大的動(dòng)荷載。其次，加強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)聯(lián)系，確定合理的開挖時(shí)機(jī)，避免在開挖過(guò)程中受過(guò)多的雨水影響。2)上部放坡開挖。開挖前根據(jù)實(shí)測(cè)地面高程及設(shè)計(jì)坡率，計(jì)算各個(gè)方向開挖寬度并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)開挖范圍，用灰線劃出開挖線。開挖主要在大小里程側(cè)進(jìn)行，開挖過(guò)程中的坡率嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坡率進(jìn)行并及時(shí)檢查，以避免坡度過(guò)陡或過(guò)緩，都將不利于基坑邊坡的穩(wěn)定。同時(shí)，開挖出的土方要及時(shí)遠(yuǎn)離基坑邊緣，以減少對(duì)坑壁的壓力及便于機(jī)械操作。3)沉井范圍直壁開挖。沉井范圍直壁采用的開挖方法有兩種，一種是長(zhǎng)臂挖機(jī)直接開挖，另一種是普通挖機(jī)開挖。長(zhǎng)臂挖機(jī)開挖時(shí)，由于挖機(jī)臂較長(zhǎng)，作業(yè)范圍大、開挖深度深，因此開挖順序不嚴(yán)格。采用普通挖機(jī)時(shí)需遵循嚴(yán)格的開挖順序，一般從基坑的橫軸線開始，分大小里程分別開挖，并需分層、分臺(tái)階、逐層、逐階后退進(jìn)行開挖，以確保能夠一次開挖到位及棄土能及時(shí)遠(yuǎn)離基坑范圍。4)落地澆筑3 m等高沉井。開挖至密實(shí)的風(fēng)化巖層后，需立即進(jìn)行3 m等高沉井的就地澆筑。鋼筋采用提前預(yù)制加工成型，在直壁段開挖完成后，立即現(xiàn)場(chǎng)綁扎沉井鋼筋網(wǎng)。由于鋼筋網(wǎng)高度較高、網(wǎng)片剛度較小，需搭設(shè)鋼筋網(wǎng)支撐架確保鋼筋網(wǎng)片穩(wěn)定及位置準(zhǔn)確。模板采用組合鋼模板現(xiàn)場(chǎng)拼裝，模板安裝完成后及時(shí)進(jìn)行混凝土就地澆筑。5)澆筑左右側(cè)加高沉井2.5 m。在3 m等高沉井段落地沉井混凝土澆筑完成后，及時(shí)安裝模板澆筑墩位左右側(cè)加高的2.5 m沉井混凝土。由于該段混凝土所受土壓力較小，可以不設(shè)置鋼筋混凝土網(wǎng)片。同時(shí)，需在大小里程側(cè)澆筑沉井高度過(guò)渡段。6)開挖風(fēng)化巖層。風(fēng)化巖層根據(jù)巖層軟硬程度采用機(jī)械或放炮開挖，但底部的開挖尺寸需嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁將落地沉井底部掏空，避免落地沉井下沉。若發(fā)生掏空現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)采用立模灌注混凝土，將沉井底部填塞密實(shí)。棄土需采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行出土。7)承臺(tái)施工。承臺(tái)鋼筋采用集中預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)綁扎成型?；炷敛捎眉邪韬?，混凝土輸送泵一次澆筑成型。

5 結(jié)語(yǔ)

京杭運(yùn)河特大橋深基坑開挖，巧妙的綜合利用了放坡和沉井施工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)單易行的完成了基坑施工，達(dá)到了快速、低廉的施工效果，對(duì)同類工程具有一定的參考和借鑒意義。

［1］鐵路工程橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)［Z］.