尾礦庫區(qū)橋梁基礎施工安全防護控制技術

劉小軍

（中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州215131）

1.前言

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。

2.工程概況

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。

3.尾礦庫內(nèi)橋梁基礎施工工藝

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。

4.安全防護控制重點及施工技術措施

4.1 場地平整

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。

4.2 征地邊界SMW工法擋土墻施工

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。

4.3 鉆孔平臺、施工便道修筑

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。

4.4 護筒的制作與埋設

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。

4.5 泥漿池、泥漿槽

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。

4.6 承臺施工基坑開挖

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

結(jié)束語

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).

[3]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].人民交通出版社,北京,2000.

[4]屈慶余.高壓噴射灌漿生產(chǎn)性試驗[J].中國三峽建設,1999(11).