基于橋梁施工中深基坑圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

文/曾招坤、袁立敏

1 前言

橋梁建設(shè)階段深基坑圍護目的在于抵抗基坑周圍側(cè)壁的傾斜力，以達到提升工程安全、加固以及保護作用。但深基坑圍護結(jié)構(gòu)又具有復雜性，因此在深基坑圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)應用中需要對其進行重點關(guān)注，從而保證技術(shù)的應用效果能夠充分發(fā)揮。

2 深基坑圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)特點

當前橋梁項目建設(shè)施工環(huán)節(jié)，應用的深基坑圍護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具備下述特點：

2.1 危險性。該結(jié)構(gòu)為臨時結(jié)構(gòu)體系，在橋梁建設(shè)施工后會立即拆掉，所以并不具備安全性保障，施工環(huán)節(jié)的風險問題比較嚴重。

2.2 區(qū)域性。由于不同橋梁所處地理條件相差較大，且地質(zhì)環(huán)境影響很大，所以施工技術(shù)和效果有著一定的差別，該技術(shù)具備一定的區(qū)域性。

2.3 時空性。深基坑部分的施工具有時空效應。由于深基坑深度與平面形式方面的差異，會給支護結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響，因此在橋梁結(jié)構(gòu)支護體系設(shè)計的過程中，應該注重空間效應分析。由于其土體具備一定的蠕變性，所以在結(jié)構(gòu)中作用的土體應力會因為時間變化而發(fā)生變化[1]。

3 工程概況

某橋梁項目為懸索橋的結(jié)構(gòu)形式，其一側(cè)的錨定承載主纜拉應力為680kPa，基巖埋深為50m。經(jīng)過地質(zhì)勘察可以發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地形條件相差較大，由此結(jié)合我國的國家標準開展地基基礎(chǔ)施工，能夠保證穩(wěn)定性、可靠性符合要求。矩形鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的形式，厚度為1.2m，圍護結(jié)構(gòu)外包尺寸為72×48m；在該結(jié)構(gòu)施工后，開挖部位進行深井降水設(shè)置，并從上到下逐步開挖作業(yè)，采取分層澆筑方式制作10 道支撐結(jié)構(gòu)，然后在內(nèi)部空間布置Φ1200mm 的鉆孔灌注樁，另外支撐立柱選取直徑600mm 的鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)形式。

4 深基坑圍護結(jié)構(gòu)施工難點

4.1 危險性。在工程實施中，由于支護結(jié)構(gòu)比較特殊，是臨時結(jié)構(gòu)形式，在橋梁建設(shè)結(jié)束后不會存在任何使用價值，所以需要及時進行拆除處理[2]。各個部分都會存在明顯的安全隱患與問題，如果無法采取必要的應對措施，就會產(chǎn)生嚴重的風險問題。

4.2 區(qū)域性。施工現(xiàn)場地質(zhì)條件會產(chǎn)生很大的影響，因此我們要結(jié)合實際情況的不同，選擇合適的施工技術(shù)保證施工的質(zhì)量。

4.3 從目前的深基坑實際情況分析，其具有非常明顯的時空效應。深基坑結(jié)構(gòu)要想達到整體性的標準，應該從深度、平面等方面進行，保證其不會給結(jié)構(gòu)帶來很大的影響。在支護結(jié)構(gòu)體系設(shè)計環(huán)節(jié)，相關(guān)人員需要綜合性分析時空效應，了解土體產(chǎn)生的蠕變性。另外，支護結(jié)構(gòu)的應力并不是一致的，且有著一定的差異性[3]。

5 技術(shù)應用

5.1 成槽施工

在該工程項目中，由于不同槽段結(jié)構(gòu)形式具有明顯差異，地下連續(xù)墻尺寸也不同，因此，我們應該綜合性分析各個結(jié)構(gòu)連續(xù)墻高程、風化情況，然后根據(jù)設(shè)計標準開展項目施工。此外，強、微、弱三個等級風化層打入深度分別為6m、1m、3m，但是在實施環(huán)節(jié)應該充分了解地基的具體情況，并按照該情況合理設(shè)定槽底的設(shè)計標高。在該工程中，成槽作業(yè)階段由于強弱風化層厚度在3m 以上，且微風化層厚度為0.5m，因此我們應該保證嵌巖深度控制在4m 以下。如果微風化巖在2.6m 以上，則需要考慮到具體情況，把拐角位置分解成為兩個槽段進行施工，以此使得各個結(jié)構(gòu)部分的質(zhì)量合格。

5.2 支撐體系施工

對于淤泥質(zhì)土條件下，樁體加固施工的質(zhì)量會比較差，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足的問題，進而影響工程的整體安全性。所以，在深基坑土方開挖作業(yè)階段，應該充分考慮到氣候條件，以提升深基坑支護體系的效果；結(jié)合具體情況，在施工作業(yè)前，進入現(xiàn)場勘察地質(zhì)條件，分析淤泥性能；根據(jù)項目的具體情況開展砂樁支撐作業(yè)施工，并結(jié)合現(xiàn)場情況實施模擬試驗，然后做好必要的記錄，保證現(xiàn)場施工方案達到科學性與合理性的要求，為提升今后施工的科學性奠定基礎(chǔ)。在本次橋梁施工項目開展深基坑結(jié)構(gòu)部分的施工過程中，應根據(jù)需要布置12 道鋼筋混凝土水平支撐結(jié)構(gòu)形式，采用數(shù)量相同的直徑Φ600mm 的鋼管混凝土支撐立柱；澆筑作業(yè)后，在現(xiàn)場建設(shè)穩(wěn)定性、高質(zhì)量的支撐結(jié)構(gòu)體系，并按照項目的實際情況做好鉆孔作業(yè)，使鋼支撐的結(jié)構(gòu)形式性能以及各項結(jié)構(gòu)性能完全符合要求，不會產(chǎn)生嚴重的工程質(zhì)量與缺陷。

從工程的具體情況分析，因為施工現(xiàn)場主要是淤泥質(zhì)砂樁，無法完成加固作業(yè)，因此需要進行土方開挖作業(yè)。由于施工季節(jié)為雨季，現(xiàn)場施工難度比較大，工程質(zhì)量容易產(chǎn)生嚴重的問題，進而給橋梁項目的正常運行帶來負面的影響。由此，該項目技術(shù)人員進入現(xiàn)場之后，應分析這一影響因素，并在現(xiàn)場開展壓載試驗。主要將設(shè)計要求載荷的1.5 倍作為現(xiàn)場試驗載荷，通過土工布、沙袋等方式進行加固作業(yè)，再檢查經(jīng)過一定時間的沉降量。發(fā)現(xiàn)該橋梁的加固處理完成后，沉降量為1.8cm，這就表示該加固作業(yè)方法能夠達到橋梁的施工性能標準要求。在現(xiàn)場技術(shù)人員開展全面的計算與分析后，確定這一方法進行施工，在鋪底模板的環(huán)節(jié)預留2cm 沉降量，以保證支撐結(jié)構(gòu)的性能合格。此外，還需要做好施工階段速度的控制工作，避免開挖施工速度過慢而導致坑面裸露時間超長影響支護性能，否則將會導致整個結(jié)構(gòu)質(zhì)量難以達到標準要求。

5.3 土方開挖

基坑開挖作業(yè)環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應該分析現(xiàn)場的地質(zhì)條件和狀態(tài)，并從分層、分布、對稱、平衡等標注出發(fā)，按照施工的要求做好分層、分區(qū)的方法開挖作業(yè)。此外，為了保證開挖環(huán)節(jié)達到對稱性的要求，還應該根據(jù)需要做好水平支撐作業(yè)施工，從土方兩側(cè)進行開挖作業(yè)施工，直到最終達到設(shè)計標準的要求。在該橋梁項目施工環(huán)節(jié)，土方作業(yè)階段，根據(jù)土方開挖作業(yè)的技術(shù)標準和原則開展施工，并分層開挖作業(yè)，每層開挖都要按照先中間后兩側(cè)的順序進行。主要的開挖施工的步驟如下所示：每層土層部分開挖都要從中部開展進行，并通過鋼筋綁扎圈梁和模板形式組成支撐部分，然后從兩側(cè)逐步開挖作業(yè)，采用反鏟開挖作業(yè)方法把現(xiàn)場的劣質(zhì)土全面清理掉，并在鄰近兩側(cè)的連續(xù)墻結(jié)構(gòu)時，預先留出長度為4～6m 的空間，通過循環(huán)作業(yè)的施工方式，最終達到設(shè)計方案的要求。斜撐結(jié)構(gòu)開挖作業(yè)時，要在鄰近連續(xù)墻體一側(cè)開展進行。該方式可以合理鑿除鋼筋接駁器，并且按照1∶1斜坡的形式放坡處理；在底部結(jié)構(gòu)的開挖施工后，預留10～20cm 整平處理，以防發(fā)生回填找平的情況。此外，降水井、鋼管支撐、觀測井等結(jié)構(gòu)施工時，需要在距離范圍不超過50cm 的情況下進行，并采用人工作業(yè)方法實施，如果必須采用機械設(shè)備，則會影響周邊土體結(jié)構(gòu)，導致穩(wěn)定性不足。土方開挖完成后，通過自卸汽車運輸土方，然后組織進行連續(xù)作業(yè)?；娱_挖施工步驟如表1 所示。

表1 基坑開挖步驟分析

5.4 壓頂梁施工

在壓梁作業(yè)階段，為了保證結(jié)構(gòu)表面達到光滑、平整的標準，不能有低洼的結(jié)構(gòu)形式存在。在施工開始前，根據(jù)技術(shù)要求進行C40 混凝土攪拌作業(yè)，同時制作斷面結(jié)構(gòu)形式為800×1400mm 的結(jié)構(gòu)，按照錨桿部分預設(shè)鋼板結(jié)構(gòu)。在施工作業(yè)環(huán)節(jié)，分段鑿除墻體要控制在750mm 以內(nèi)，澆筑前先按照技術(shù)標準攪拌制作混凝土，然后振搗作業(yè)，直到表面沒有浮渣再停止作業(yè)。

5.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑是該橋梁的基坑圍護施工重要的工序，對于項目承載力有著較大的影響，因此我們需要加強混凝土材料質(zhì)量控制，保證塌落度處于18～22cm 之間、終凝時間為18h；通過導管方法進行作業(yè)施工，應用直徑250mm 圓形螺旋快速插頭將其插入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)。澆筑結(jié)束后，立即組織進行養(yǎng)護作業(yè)，必須在終凝的12h 落實灑水養(yǎng)護作業(yè)工序，以保證混凝土結(jié)構(gòu)性能達標，不存在任何質(zhì)量問題與缺陷。

6 結(jié)語

綜上所述，橋梁項目在作業(yè)施工環(huán)節(jié)，深基坑支護結(jié)構(gòu)部分是核心部分，對于橋梁工程的質(zhì)量和性能有著直接影響。當前我國的基坑圍護的結(jié)構(gòu)類型比較多，不同的情況應選擇不同的施工形式。從目前橋梁項目實施的具體情況分析，技術(shù)人員要進入現(xiàn)場勘察地質(zhì)條件，了解現(xiàn)場的基本情況和要求，然后才能選擇確定最佳的橋梁基坑圍護的結(jié)構(gòu)形式，以此保證其滿足橋梁工程的應用需要。此外，在基坑圍護結(jié)構(gòu)施工階段，還要做好各個環(huán)節(jié)的管理管控工作，落實設(shè)計方案和技術(shù)標準，從多個方面落實質(zhì)量管理措施，提高橋梁工程的穩(wěn)定性、可靠性，達到交通運行標準。