拱座深基坑開挖與防護(hù)技術(shù)研究

文 / 貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 夏松林

拱座深基坑開挖與防護(hù)工作的開展，必須要做好技術(shù)規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)化的控制，認(rèn)真落實(shí)安全保障措施，實(shí)現(xiàn)深基坑工程的建造目標(biāo)?，F(xiàn)針對(duì)拱座深基坑開挖與防護(hù)問題，采取實(shí)例分析的方法，展開具體的論述。首先，概述了工程的情況。其次，結(jié)合實(shí)踐具體分析拱座深基坑開挖與防護(hù)做法。最后，總結(jié)了拱座深基坑開挖與防護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

引言

橋梁建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)和施工挑戰(zhàn)很大，近年來，行業(yè)人員加大橋梁施工技術(shù)的創(chuàng)新研究，研發(fā)很多新工法和新技術(shù)，助力橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，獲得了不錯(cuò)的成效。現(xiàn)結(jié)合拱座深基坑開挖新方法的應(yīng)用，進(jìn)行具體分析，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)供相關(guān)人員參考。

案例概述

以某工程為例，橋梁全長(zhǎng)290m。原大橋?yàn)橹骺?50米的桁式組合拱橋，橋跨布置為5×15m（引橋）+150m（主拱）+4×15m（引橋）。由于年久性能弱化決定重建，重建橋型為鋼管混凝土拱橋。原大橋的基本情況如下：大橋主跨為150m預(yù)應(yīng)力混凝土桁式組合拱橋矢跨比為1／8。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車-20級(jí)，掛車-100，人群荷載為3.5kN/㎡。橋跨布置：5×15m（引橋）+150m（主拱）+4×15m（引橋），橋面凈寬為9.0（行車道）+2×1.5m（人行道）。

重建橋型采用180米中承式提籃鋼管混凝土變截面桁架拱橋，孔跨布置2-20米現(xiàn)澆箱梁+1-180米中承式提籃鋼管混凝土變截面桁架拱橋+1-20米現(xiàn)澆箱梁，橋梁全長(zhǎng)269.6米?，F(xiàn)結(jié)合工程深基坑工程施工實(shí)踐，進(jìn)行具體的分析。

拱座深基坑開挖與防護(hù)的做法

工程地質(zhì)情況

場(chǎng)區(qū)上覆第四系殘坡積層（Qel+dl）含碎石粉質(zhì)粘土、坡積層（Q dl）塊石土、人工堆積層（Q ml）碎石土；貴陽岸橋位處下伏基巖為石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）白云質(zhì)灰?guī)r，黃果樹岸橋位處下伏基巖為二疊系下統(tǒng)棲霞組-茅口組（P1q+m）白云質(zhì)灰?guī)r，厚層狀，致密堅(jiān)硬，隱晶質(zhì)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶蝕嚴(yán)重，巖溶發(fā)育。

深基坑開挖與防護(hù)的技術(shù)方案

經(jīng)過綜合分析，提出了對(duì)拱座基坑靜態(tài)劈裂開挖施工工法，在保證舊橋健康狀況的情況下進(jìn)行新橋拱座基坑開挖，整個(gè)施工過程安全可控，環(huán)保效益明顯，無任何大、小安全工傷事故。

技術(shù)原理如下：拱座基坑放樣，選擇具有臨空面的巖石或具有夾層的巖石部分布設(shè)劈裂孔，劈裂孔按梅花型布置，孔距40—60cm 、排距50cm、孔深55cm以上、鉆孔采用42cm的鉆頭。插入劈裂機(jī)，將巖石分裂，破壞巖層結(jié)構(gòu)后采用破碎錘敲擊打碎。自上往下，循序開挖至拱座基底標(biāo)高。對(duì)于局部未劈裂開挖到位的地方則利用破碎錘修邊。

開挖與防護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

測(cè)量放樣。清除基坑表土，根據(jù)設(shè)計(jì)平面尺寸將拱座平面位置放樣出來，利用放樣出來的拱座平面位置，按照20cm間距在臨近舊橋結(jié)構(gòu)側(cè)布設(shè)分離點(diǎn)。

設(shè)置分離孔。根據(jù)布置測(cè)量點(diǎn)，在臨近舊橋側(cè)采用履帶式潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔（鉆頭直徑110mm），將拱座需要開挖的部分與巖層分離，防止在開挖過程中擾動(dòng)舊橋墩柱基礎(chǔ)。

設(shè)置劈裂孔。選擇具有臨空面的巖石或具有夾層的巖石部分布設(shè)劈裂孔，劈裂孔按梅花型布置，孔距40—60cm 、排距50cm、孔深55cm以上、鉆孔采用42mm的鉆頭。

劈裂巖石。用劈裂機(jī)插入分布好的劈裂孔中，啟動(dòng)劈裂機(jī)油泵將巖石至上往下層層劈裂，完成一輪劈裂后，啟動(dòng)破碎錘將未劈裂部分修整平順，進(jìn)行下一輪劈裂孔布設(shè)，用此方法循環(huán)直至開挖到拱座基底標(biāo)高。

工法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過多年的技術(shù)實(shí)踐檢驗(yàn)，人們已經(jīng)認(rèn)可了開挖與防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并且進(jìn)行了多次的科學(xué)檢驗(yàn)，用科學(xué)的態(tài)度去優(yōu)化開挖技術(shù)，為拱座深基坑作業(yè)提供技術(shù)的優(yōu)化付出了很多的努力。

通過不斷完善深基坑施工工藝，提升深基坑施工的安全與質(zhì)量水平，創(chuàng)造更多的效益與價(jià)值。從技術(shù)操作的角度分析，在不斷的失敗和反思中，人們形成了關(guān)于拱座深基坑安全高質(zhì)量的施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐中需要做好全面嚴(yán)格控制。

通過合理布置劈裂孔，利用劈裂機(jī)分裂力控制劈裂裂縫沿預(yù)計(jì)方向發(fā)展，分裂巖石。液壓劈裂機(jī)將巖層大面積結(jié)構(gòu)破壞后，再使用破碎錘作業(yè)，迅速破碎巖石，工藝簡(jiǎn)單，安全可靠，環(huán)保效果明顯，使用機(jī)械設(shè)備少、縮短工期、提高施工效率、經(jīng)濟(jì)效益顯著，為國(guó)內(nèi)首例。

通過液壓劈裂機(jī)和液壓錘組合破碎巖石的作業(yè)方法，有效降低對(duì)拱座基坑周邊既有結(jié)構(gòu)物的擾動(dòng)，保證了老橋橋墩的安全。避免了使用爆破法對(duì)水源保護(hù)地的污染，有效保護(hù)環(huán)境。

拱座深基坑開挖與防護(hù)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

落實(shí)技術(shù)交底與安全教育

拱座深基坑開挖與防護(hù)施工作業(yè)的開展，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理措施，認(rèn)真做好細(xì)節(jié)和要點(diǎn)控制，保障工程建造的質(zhì)量與安全。從作業(yè)的前期階段分析，對(duì)拱座深基坑開挖與防護(hù)方案進(jìn)行全面梳理，明確技術(shù)的要點(diǎn)和關(guān)鍵，交代給施工作業(yè)人員，由其負(fù)責(zé)把關(guān)開挖和防護(hù)的質(zhì)量與安全。

對(duì)參與深基坑工程施工作業(yè)的人員，進(jìn)行安全教育與培訓(xùn)，增強(qiáng)開挖作業(yè)的安全防護(hù)意識(shí)，規(guī)范化開展開挖與防護(hù)作業(yè)，減少人為因素的影響，保障作業(yè)的安全，杜絕安全事故的發(fā)生，保障拱座深基坑工程施工效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

采取全過程質(zhì)量控制措施

深基坑工程施工質(zhì)量的控制，必須要嚴(yán)格貫徹施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。從材料質(zhì)量控制入手，做好材料設(shè)備進(jìn)場(chǎng)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把控，實(shí)施驗(yàn)收制度，進(jìn)行全面檢查，保證材料與設(shè)備的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，為后續(xù)作業(yè)的開展做好保障工作。

整個(gè)深基坑施工過程中都要認(rèn)真落實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)工作，將損失風(fēng)險(xiǎn)防范在源頭，對(duì)細(xì)節(jié)和要點(diǎn)實(shí)施嚴(yán)格控制，保障深基坑施工達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。

除此之外，還要做好過程監(jiān)測(cè)與控制?；娱_挖過程中嚴(yán)格控制拱座基坑的超欠挖以及對(duì)舊橋的施工擾動(dòng)，基坑開挖過程中根據(jù)舊橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)舊橋進(jìn)行變形觀測(cè)。通過全面監(jiān)督檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題和隱患，采取整改措施，保障深基坑工程的質(zhì)量管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

做好現(xiàn)場(chǎng)安全管控

首先，落實(shí)深基坑現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)境建設(shè)工作。為保障深基坑施工的安全，作業(yè)前必須要做好現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的建設(shè)，采取完善的防護(hù)措施，營(yíng)造安全的施工環(huán)境。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，設(shè)置安全警示牌和防護(hù)網(wǎng)，形成安全性很強(qiáng)的施工現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的人員和機(jī)械設(shè)備等，也要進(jìn)行全面防護(hù)，保障人員和機(jī)械設(shè)備的安全，消除潛在的隱患與風(fēng)險(xiǎn)，保障深基坑施工的安全。

其次，引入現(xiàn)代化技術(shù)輔助安全監(jiān)督管理。由于拱座深基坑施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較復(fù)雜，若想實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大量機(jī)械設(shè)備和人員以及環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，面臨很大的挑戰(zhàn)，引入現(xiàn)代化技術(shù)手段輔助安全監(jiān)督管理，具有重要的意義。例如，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)等，輔助深基坑工程施工安全管理。

最后，做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查。拱座深基坑開挖與防護(hù)管理工作，必須要做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查，及時(shí)排除潛在的隱患與風(fēng)險(xiǎn)，保障深基坑工程的施工效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中要配置充足的人力資源，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查，做好細(xì)節(jié)和要點(diǎn)的把控，實(shí)現(xiàn)全面化控制。

做好應(yīng)急預(yù)防工作

從拱座深基坑開挖和防護(hù)的角度分析，需要做好應(yīng)急預(yù)防和控制工作。對(duì)巖石基坑和陡坡，尤其是深大并且周圍環(huán)境條件比較嚴(yán)峻的基坑，如果施工作業(yè)期間出現(xiàn)裂縫和坑壁送塌等問題，則要做好加固處理。

做好周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)與防護(hù)，對(duì)開挖深度的2-3倍范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物和地下管線以及人防等，需要進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握存在的問題，例如裂損傾斜等，及時(shí)進(jìn)行資料搜集，同時(shí)標(biāo)記相關(guān)信息，進(jìn)行全面分析采取適宜的監(jiān)護(hù)方式。

通過開挖過程的實(shí)時(shí)化跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握信息，形成位移時(shí)程曲線，分析變形速率與位移量，了解邊坡的穩(wěn)定性。認(rèn)真分析地面建筑物與地下管線的影響程度，做好參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，或者進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)，保障拱座深基坑開挖安全穩(wěn)定運(yùn)行。為避免兩個(gè)相鄰基坑施工作業(yè)相互影響，則要做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與協(xié)調(diào)，對(duì)由于施工造成的傾斜或者斷裂等問題，及時(shí)停止施工作業(yè)并且進(jìn)行支護(hù)處理，防范施工問題的出現(xiàn)，保障拱座深基坑開挖的安全性和效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語

綜上所述，拱座深基坑開挖與防護(hù)，采用拱座基坑靜態(tài)劈裂開挖工法，可達(dá)到作業(yè)的質(zhì)量安全以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

從具體應(yīng)用的角度分析，必須要認(rèn)真落實(shí)技術(shù)交底和安全教育，組建高素質(zhì)施工隊(duì)伍，做好開挖全過程的控制，切實(shí)保障開挖和防護(hù)工作的質(zhì)量與安全，實(shí)現(xiàn)工法的應(yīng)用價(jià)值。