高速鐵路深大基坑施工技術(shù)控制

趙瑞平

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

江蘇省無錫市江陰高鐵站位于沿江城際鐵路江陰站廣場下方，鐵路沿線設(shè)置有單渡線，其中站臺的長度設(shè)計(jì)為120 m、寬度設(shè)計(jì)為14 m。單渡線的外包總長度為454.5 m，其他路段外包的寬度為30.4 m，建筑總面積為31 029 m2。

該項(xiàng)目明挖路段位于沿江城際鐵路下方，開挖長度大約為167.1 m，開挖寬度為30.4 m，里程為JXDK8+843.800～JXDK9+010.416。圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用的是Φ1 000 mm@1 400 mm鉆孔灌注樁，混凝土支撐+鋼支撐；圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基坑圍護(hù)選擇使用Φ1 000 mm@1 200 mm鉆孔灌注樁，南側(cè)使用組合式支撐結(jié)構(gòu)：混凝土支撐+鋼支撐；北側(cè)使用混凝土支撐+鋼支撐+換撐。

2 施工準(zhǔn)備工作

在施工之前，必須保證所有施工人員充分了解設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，項(xiàng)目經(jīng)理或技術(shù)負(fù)責(zé)人對施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員明確掌握施工難點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

在編制深基坑施工方案之前，充分了解工程結(jié)構(gòu)形式、地下土質(zhì)、施工方法、周邊建筑物、環(huán)保要求、施工工期、環(huán)境氣候等，深基坑施工方案編制的內(nèi)容主要涉及到排水、內(nèi)支撐、安全文明施工、環(huán)境保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)檢測等，確保施工方案的科學(xué)性與可行性。

3 深大基坑施工技術(shù)

3.1 土方開挖

土方開挖施工采用靜態(tài)破碎劑預(yù)裂+破碎錘方法進(jìn)行作業(yè)。

1)土方開挖。開挖流程如圖1所示。

2)靜態(tài)破碎鉆孔設(shè)計(jì)。結(jié)合土質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分了解施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，例如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖質(zhì)、土質(zhì)等。

3)打孔設(shè)備選擇。靜態(tài)破碎方式對孔位的精準(zhǔn)度、成孔質(zhì)量、空位的垂直度具有較高要求，挖改鉆成孔可以有效滿足多項(xiàng)施工要求，且成孔效率比較高。

4)基坑開挖膨脹。結(jié)合巖石形狀、鉆孔孔徑以及其他相關(guān)要求來確定最小抵抗線。

圖1 高效破碎劑預(yù)裂開挖流程圖

3.2 開挖排水

為避免地下水涌向基坑內(nèi)，在基坑兩側(cè)設(shè)置明溝。開挖排水溝，將基坑內(nèi)的積水排放至基坑外，明溝截面設(shè)計(jì)為0.3 m×0.3 m，排水溝坡度設(shè)計(jì)為1%。除此之外，深基坑底部設(shè)置多個尺寸為1 m×1 m×0.8 m的集水井，具體位置以距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)3 m處比較合適，集水井的間距控制在30 m。由于土方開挖使用分層開挖方式，所以也應(yīng)分層設(shè)置集水井。當(dāng)集水井內(nèi)的水滿以后，使用抽水泵將水抽出基坑外，排放至市政主管道內(nèi)?；由喜吭O(shè)置擋水墻，避免雨水流入深基坑內(nèi)。

3.3 掛網(wǎng)噴射混凝土施工

1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位的深基坑采用分層開挖方式施工，每層開挖深度大約為2 m，施工完成以后立即使用C25混凝土噴射圍護(hù)樁表面。

2)噴射混凝土工藝流程。原材料按照標(biāo)準(zhǔn)的配合比要求摻加，然后攪拌均勻→將拌和好的混凝土投入至噴射裝置內(nèi)→利用空壓機(jī)將物料輸送至噴頭處→加水?dāng)嚢琛苯訃娚湓趪o(hù)樁表面。

3)混凝土材料控制要求：①混凝土中骨料粒徑，為保證混凝土的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)符合要求，盡可能選擇小粒徑骨料，通常情況下，骨料中石子粒徑控制在15 mm以內(nèi)即可。使用中粗砂，實(shí)際使用時利用5 mm過濾網(wǎng)篩選，石子粒徑控制在1～15 mm；②材料配比，水泥使用硅酸鹽水泥，水泥材料進(jìn)場必須經(jīng)過抽樣檢測，并送至實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，出具科學(xué)的配合比報(bào)告，檢測報(bào)告上報(bào)給監(jiān)理單位，通過審批以后才可進(jìn)行后續(xù)施工；③速凝劑，選擇粉狀速凝劑，確保混凝土的初凝時間不超過5 min，終凝時間不超過10 min，在經(jīng)過28 d養(yǎng)護(hù)以后，混凝土的強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%。速凝劑的摻加量控制必須精準(zhǔn)[1]。

4)混凝土噴射。結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來看，選擇自上而下的順序施工。實(shí)際施工過程中，合理調(diào)整噴射機(jī)的運(yùn)行壓力，保證噴嘴出料的均勻性。結(jié)合設(shè)備自身的噴射速度以及實(shí)際需求調(diào)整噴射設(shè)備的運(yùn)行電壓。假若電壓過大，會導(dǎo)致噴射設(shè)備的噴射速度增快，那么混凝土的強(qiáng)度則可能無法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求；假若電壓過小，則會導(dǎo)致混凝土布料不均勻現(xiàn)象。當(dāng)混凝土噴射完成以后，立即修補(bǔ)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面，并作找平處理，便于后期施工。

技術(shù)要求：圍護(hù)樁掛網(wǎng)以后噴射混凝土的厚度控制在100 mm左右，鋼筋網(wǎng)的規(guī)格選擇Φ6@150 mm×150 mm；鋼筋網(wǎng)搭接寬度不得低于300 mm。網(wǎng)噴混凝土如圖2所示。

圖2 網(wǎng)噴混凝土(單位：mm)

圖2中，d為鋼筋直徑。

3.4 支撐架設(shè)與拆除

3.4.1 冠梁及混凝土支撐施工

1)測量放樣。施工人員結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中所提供的平面坐標(biāo)來計(jì)算出鋼筋混凝土內(nèi)支撐中心點(diǎn)與冠梁線相交點(diǎn)的平面坐標(biāo)，計(jì)算出來的坐標(biāo)點(diǎn)由施工單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人復(fù)核，在復(fù)核無誤的情況下進(jìn)行放線，放線結(jié)束以后上報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收，監(jiān)理工程師現(xiàn)場驗(yàn)收合格以后才能開展后續(xù)的施工。當(dāng)明挖部分基坑中的土體開挖至內(nèi)支撐底部標(biāo)高以后，則將中心線引至基坑內(nèi)部，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的模板安裝、鋼筋混凝土支撐以及連續(xù)梁的位置不會出現(xiàn)偏差。在澆筑鋼筋混凝土、連續(xù)梁混凝土之前，將中心線放置在模板頂面，以檢測澆筑中心部位的坐標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。混凝土澆筑完成以后，拆除模板時按照建筑施工規(guī)范進(jìn)行，避免混凝土表面受到損傷。模板拆除完成以后檢查現(xiàn)澆構(gòu)筑物的外觀質(zhì)量[2]。

2)灌注樁頂部的混凝土鑿除。施工人員使用風(fēng)鎬鉆將多余的混凝土鑿除，鑿除部分以冠梁底部標(biāo)高為依據(jù)，鑿除的過程中必須保證灌注樁頂面多余部分的混凝土全部被厘清干凈。當(dāng)超出部分的混凝土全部被鑿除以后，使用空壓機(jī)將表面的泥漿、雜物清理干凈。在實(shí)際施工過程中避免傷及其他構(gòu)筑物，可以使用先進(jìn)的儀器設(shè)備檢測管道是否存在破裂現(xiàn)象。

3)結(jié)構(gòu)柱上方的鋼板與鋼筋混凝土支撐之間的連接。在綁扎鋼筋混凝土支撐的鋼筋時，將結(jié)構(gòu)柱上方的薄鋼板與結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行加固，具體使用焊接的方式比較合適。

4)鋼筋制安。在綁扎鋼筋之前，先檢查鋼筋的外觀質(zhì)量、型號、規(guī)格，只有在鋼筋符合設(shè)計(jì)要求的情況下才能開展綁扎作業(yè)。對于不符合設(shè)計(jì)要求的鋼筋直接退回生產(chǎn)廠家。鋼筋綁扎時結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，鋼筋的交叉點(diǎn)必須保證牢固性，嚴(yán)禁出現(xiàn)松動、變形現(xiàn)象。

5)模板安裝。構(gòu)筑物的模板使用清水板，在安裝模板之前將模板表面清理干凈，并涂刷脫膜劑。當(dāng)基坑深度開挖至混凝土內(nèi)支撐底部標(biāo)高以后，對土體實(shí)施平整處理，平整完成以后測量土體的標(biāo)高，檢測模板底部的標(biāo)高以及平整度。此外對基坑底部進(jìn)行夯實(shí)處理，確保基坑的地基承載力符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，夯實(shí)作業(yè)完成以后在地基表面鋪設(shè)10 cm厚的水泥砂漿作為底部模板[3]。混凝土的側(cè)面模板使用螺栓與U型卡子連接，連接點(diǎn)的間距設(shè)計(jì)為0.6 m×0.6 m，當(dāng)模板安裝完成以后上報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收，監(jiān)理工程師現(xiàn)場驗(yàn)收合格以后才能進(jìn)行后續(xù)施工。

6)混凝土澆筑。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中對于混凝土強(qiáng)度的要求來看，冠梁部位使用強(qiáng)度標(biāo)號為C30商品混凝土澆筑，注意第一道支撐應(yīng)使用C30強(qiáng)度混凝土。混凝土澆筑使用泵車澆筑，澆筑完成以后使用振搗棒振搗，振搗棒深入混凝土的厚度為50 cm。

7)混凝土養(yǎng)護(hù)。當(dāng)冠梁與混凝土內(nèi)支撐部位的混凝土澆筑完成且達(dá)到初凝時間，開始灑水養(yǎng)護(hù)；模板拆除完成以后，使用養(yǎng)生布覆蓋在混凝土表面，然后灑水，養(yǎng)護(hù)時間不得低于7 d。

8)成品混凝土支撐的保護(hù)。當(dāng)混凝土內(nèi)支撐的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，使用8×8角鋼將混凝土內(nèi)支撐包裹起來，以避免后續(xù)器械施工損壞混凝土表面。

3.4.2 支撐的拆除

當(dāng)履帶吊準(zhǔn)備就緒以后使用鋼絲繩拖住鋼結(jié)構(gòu)支撐，借助千斤頂卸力，抽掉鋼楔塊，依靠履帶吊將鋼管調(diào)運(yùn)至指定位置即可。在拆除支撐結(jié)構(gòu)時，先觀察圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形變情況，并記錄鋼結(jié)構(gòu)支撐附件的各個檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，嚴(yán)禁隨意性施工。

4 結(jié)束語

高速鐵路深大基坑建設(shè)工程屬于重大工程項(xiàng)目，深大基坑施工技術(shù)屬于一項(xiàng)較為復(fù)雜的施工技術(shù)，在實(shí)際施工過程中會受到諸多因素的影響，稍有不慎可能導(dǎo)致重大安全事故爆發(fā)。所以在施工過程中必須不間斷檢測容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷與安全隱患的部位，在保證施工質(zhì)量的同時兼顧施工的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

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