淺談堅(jiān)硬地質(zhì)鐵路橋梁挖井基礎(chǔ)快速施工技術(shù)

李瑞維

摘 要：大型鐵路橋梁是確保鐵路安全生產(chǎn)和運(yùn)輸暢通無(wú)阻的重要基礎(chǔ)設(shè)備之一，隨著我國(guó)高速鐵路、客運(yùn)專線和城際鐵路的快速發(fā)展，這些鐵路對(duì)橋梁建筑設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高。依托新建青島至連云港鐵路ZQ-4標(biāo)挖井基礎(chǔ)施工，對(duì)挖井基礎(chǔ)施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，希望能為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)硬地質(zhì)；鐵路；橋梁；挖井基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.130

隨著我國(guó)高速鐵路、客運(yùn)專線和城際鐵路的快速發(fā)展，各種橋梁相繼應(yīng)用于鐵路建設(shè)。高速鐵路、客運(yùn)專線和城際鐵路的標(biāo)準(zhǔn)高，橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工技術(shù)和施工難度高。在鐵路橋梁基礎(chǔ)中，挖井基礎(chǔ)占據(jù)著重要地位，如何充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，提高施工效率，又好又快地完成堅(jiān)硬巖石深基坑開挖防護(hù)，對(duì)橋梁施工人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)難題。

1 工程背景

新建青島至連云港鐵路ZQ-4標(biāo)線路起訖里程為DK165 +339.11～DK191+234.315，全長(zhǎng)25.895 km，橋梁共計(jì)15.157 km。其中，雙線特大橋5座，雙線大橋4座，中橋4座，框構(gòu)橋2座，旅客地道1座，共設(shè)計(jì)挖井基礎(chǔ)134個(gè)。

2 工程特點(diǎn)

施工采用鋼筋混凝土護(hù)壁作為基坑開挖防護(hù)，與鋼板樁內(nèi)相比，減少了成本的投入，且施工速度快；縮短了基坑暴露時(shí)間，保證了基坑護(hù)壁的安全性。

3 施工工藝原理

基坑開挖要利用反鏟式挖掘機(jī)進(jìn)行垂直分層開挖，嚴(yán)禁采用機(jī)械放坡的方法施工。土質(zhì)基礎(chǔ)挖井應(yīng)采用分節(jié)開挖的方法，每節(jié)高度控制在1 m左右，挖一節(jié)，支護(hù)一節(jié)。挖井井內(nèi)除土應(yīng)先從中間開始，對(duì)稱、均勻地逐步向四角處挖土。

當(dāng)遇到不良土質(zhì)、滑動(dòng)面和流砂時(shí)，縮短每個(gè)循環(huán)的開挖深度。堅(jiān)硬巖層采用松動(dòng)爆破法，機(jī)械出渣時(shí)，人工配合清渣?；娱_挖在4.0 m以內(nèi)時(shí)利用反鏟式挖掘機(jī)直接出渣，裝15 t自卸車運(yùn)至棄渣場(chǎng)；當(dāng)坑深超過(guò)4.0 m時(shí)，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)配和人工出渣，裝載機(jī)裝15 t自卸車運(yùn)輸至路基填筑現(xiàn)場(chǎng)或棄渣場(chǎng)。

當(dāng)基坑有水時(shí)，在基底中間設(shè)集水坑，集中將水排出坑外，保證工作面處于干燥環(huán)境。井內(nèi)排水采用潛水泵抽水，井外排水通過(guò)臨時(shí)水溝排水。

開挖至基底預(yù)留20 cm保護(hù)層時(shí)，采用風(fēng)鎬開挖至設(shè)計(jì)高程?；壮鲈Y(jié)束后，找設(shè)計(jì)地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)?；A(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，找監(jiān)理工程師驗(yàn)收。完善驗(yàn)收合格資料后，立即澆筑一層10 cm厚的C15混凝土墊層，避免因基底外露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而降低地基的承載力。開挖時(shí)，應(yīng)連續(xù)下挖，減少中途停頓的時(shí)間。下挖過(guò)程中，應(yīng)掌握土層情況，做好下挖記錄，選用最有利的下挖方法。

4 關(guān)鍵工序的施工工藝和操作要點(diǎn)

4.1 平整場(chǎng)地

清除場(chǎng)地內(nèi)的雜物，清理至設(shè)計(jì)挖井基礎(chǔ)頂面標(biāo)高處，清理出足夠的工作場(chǎng)地和工作平臺(tái)。根據(jù)測(cè)設(shè)的基礎(chǔ)井口輪廓，在井口四周挖排水溝，做好排水系統(tǒng)，及時(shí)排除地表水；搭好井口雨棚，安裝提升設(shè)備，布置好出渣道路，合理堆放材料和機(jī)具，避免增加井壁壓力，影響施工及其安全；井口周圍采用混凝土圍圈鎖口的方法予以圍護(hù)，其高度高出地面20～30 cm，防止土、石、雜物滾入井內(nèi)傷人。

4.2 測(cè)量放樣

根據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)布設(shè)施工測(cè)量控制網(wǎng)，依據(jù)控制網(wǎng)，用全站儀準(zhǔn)確地放出基坑軸線，再放出基坑4個(gè)角的控制點(diǎn)，并在縱橫向設(shè)置護(hù)樁。護(hù)樁要設(shè)置在穩(wěn)定且不易破壞的地方。樁位用長(zhǎng)木樁和水泥釘打入地面，作為樁的中心點(diǎn)標(biāo)記，并用紅油漆圓圈作為記號(hào)。施工放樣結(jié)束后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)合格后，進(jìn)入下道工序。

4.3 鎖口施工

為了提高工作效率，地面以下采用挖掘機(jī)配合人工的方法進(jìn)行挖掘。挖掘機(jī)開挖對(duì)象為基礎(chǔ)中心部分，靠近井壁四周約50 cm寬度范圍內(nèi)采用人工開挖整修，盡量避免超挖。第一次開挖深度要控制在1～1.5 m的范圍內(nèi)，開挖完畢經(jīng)測(cè)量復(fù)核，井口平面尺寸和井壁垂直度符合設(shè)計(jì)要求后，立即進(jìn)行鎖口和護(hù)壁混凝土施工。

為了加強(qiáng)井口支護(hù)和周邊安全，要設(shè)置鋼筋混凝土鎖口。鎖口高度要高出地面20～30 cm，并采用鋼模板現(xiàn)澆鋼筋混凝土，尺寸為50 cm×50 cm；采用C20砼，砼內(nèi)設(shè)置φ16單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為25 cm×25 cm。

4.4 開挖及支護(hù)

井身開挖要采用垂直開挖（嚴(yán)禁機(jī)械放坡開挖）、邊挖邊護(hù)的開挖方式。開挖平面尺寸根據(jù)基礎(chǔ)尺寸和護(hù)壁厚度確定。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用C20鋼筋混凝土護(hù)壁，其厚度為50 cm，所以在施工中，周邊尺寸要比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)尺寸大50 cm。

護(hù)壁采用C20混凝土，內(nèi)設(shè)置φ16單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為25 cm×25 cm，以增加護(hù)壁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。為方便護(hù)壁混凝土入模和振搗，可將護(hù)壁模板支立成上口大、下口小的斜坡形式。根據(jù)護(hù)壁的設(shè)計(jì)厚度，上口寬度可定為55 cm，下口寬度可定為45 cm。也可按照整體式無(wú)斜坡的形式設(shè)置護(hù)壁，但每環(huán)必須間隔10 cm以上。

為保證井壁的穩(wěn)定性，將第二節(jié)以下護(hù)壁分節(jié)高度確定為1 m，即每開挖1 m并整修坑壁后，及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁混凝土澆筑，而且還需在上一節(jié)護(hù)壁混凝土澆注完12 h后再進(jìn)行下步開挖。開挖時(shí)，可按長(zhǎng)度分為3段，每開挖1 m，就要及時(shí)綁扎鋼筋、支模澆注混凝土，防止側(cè)壁坍塌。對(duì)于地面3 m以下基坑，可采用小型挖掘機(jī)吊裝入井挖井，然后通過(guò)人工配合汽車吊的方式進(jìn)行挖土提升。成井后，立即進(jìn)行護(hù)壁混凝土的澆注。

在施工過(guò)程中，需確保護(hù)壁混凝土的厚度和澆筑質(zhì)量，基礎(chǔ)四角要澆注成整體混凝土護(hù)壁，并注意觀察護(hù)壁混凝土是否有開裂現(xiàn)象。在挖較深的井時(shí)，為保證井壁和井內(nèi)作業(yè)人員的安全，必要時(shí)，可采用φ150 mm鋼管對(duì)井壁進(jìn)行支撐加固。立模時(shí)，需注意預(yù)埋橫向鋼管支撐的墊板（采用30 cm×30 cm的8 mm的厚鋼板）。

為方便井內(nèi)施工，保障井壁的穩(wěn)定性，需及時(shí)排除地表水和地下水。在開挖過(guò)程中，可在井內(nèi)設(shè)置集水井，并用潛水泵進(jìn)行集中抽水。

在挖井的過(guò)程中，需經(jīng)常檢查基礎(chǔ)尺寸和平面位置，截面尺寸必須滿足設(shè)計(jì)要求?；A(chǔ)挖掘和支撐護(hù)壁兩個(gè)工序必須連續(xù)完成，不宜中途停頓，以防坍塌。

4.5 檢測(cè)

在開挖過(guò)程中，需對(duì)井的中心位置和四周輪廓尺寸及時(shí)進(jìn)行測(cè)量、復(fù)核，以確保符合設(shè)計(jì)尺寸要求。基底高程容許誤差為：土質(zhì)±50 mm；石質(zhì)+50 mm，-200 mm。

開挖至井底設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，要馬上進(jìn)行地質(zhì)核對(duì)，并檢測(cè)地基承載力是否符合設(shè)計(jì)要求。如果井底地質(zhì)與設(shè)計(jì)不符，或地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須及時(shí)與監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系，并提出變更設(shè)計(jì)申請(qǐng)等。

當(dāng)檢測(cè)后，井內(nèi)尺寸、平面位置和基底承載力符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土澆筑，基底不可暴露過(guò)久。

4.6 混凝土灌注及養(yǎng)護(hù)

4.6.1 澆筑前檢查

開始灌注前，再次檢查、復(fù)核井底標(biāo)高，確保其無(wú)誤，且井底無(wú)積水后方可進(jìn)行混凝土灌注。

4.6.2 混凝土的拌和及運(yùn)輸

混凝土拌和由攪拌站集中拌和，然后利用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。混凝土需選用低水化熱水泥，并摻入適量的粉煤灰和緩凝型外加劑，減少水泥用量。砼運(yùn)輸由攪拌運(yùn)輸車直接經(jīng)串筒入模分層進(jìn)行灌注。灌注前，需進(jìn)行坍落度、擴(kuò)展度、含氣量等的檢測(cè)。灌注中，要按要求做好混凝土試件。

4.6.3 混凝土灌注

混凝土澆筑前，應(yīng)將基礎(chǔ)墊層清理干凈，并灑水濕潤(rùn)?；A(chǔ)混凝土在拌和站集中拌制，然后由混凝土攪拌車運(yùn)輸至施工作業(yè)面進(jìn)行澆筑。根據(jù)各基礎(chǔ)深度不同，基礎(chǔ)采取分層連續(xù)澆筑的方法澆筑到設(shè)計(jì)高程。砼通過(guò)溜槽入倉(cāng)，為避免混凝土因施工不當(dāng)而發(fā)生離析現(xiàn)象，澆筑時(shí)，混凝土自由落差必須小于2 m（如果超過(guò)2 m，需采用串筒下料）。在混凝土人工平倉(cāng)中，每層鋪筑厚度要控制在50 cm左右。振搗器作業(yè)時(shí)，其移動(dòng)間距不允許超過(guò)其作用半徑的1.5倍。為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，振搗棒應(yīng)插入下層混凝土5 cm左右，混凝土振搗時(shí)間要符合規(guī)范要求。澆筑結(jié)束后，要采用無(wú)紡布覆蓋，并灑水養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

堅(jiān)硬地質(zhì)鐵路橋梁挖井基礎(chǔ)快速施工技術(shù)在新建青島至連云港鐵路站前4標(biāo)挖井基礎(chǔ)施工中得到了很好的應(yīng)用，在保證施工安全和工期的前提下，實(shí)現(xiàn)了特殊地質(zhì)條件下挖井基礎(chǔ)的快速施工，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)和施工成本，縮短了工期，提高了施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李建偉.淺談鐵路橋梁挖井基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（6）.

[2]雷金園.白洋河大橋挖井基礎(chǔ)施工[J].全文版：工程技術(shù)，2015（12）.

〔編輯：王霞〕