探討大方互通橋梁深基坑施工控制措施

文/ 賀富強(qiáng)

工程概況

寧馬高速大方互通改擴(kuò)建項(xiàng)目在南京市雨花臺(tái)區(qū)板橋新城范圍內(nèi)，位于現(xiàn)狀板霞線與寧馬高速交叉處，在原有的1/4半苜蓿葉＋半菱形互通的基礎(chǔ)上原位擴(kuò)建為全樞紐互通，采用變異苜蓿葉形式。

板橋河為跨區(qū)的市級(jí)重要河道，不通航，河道全長(zhǎng)20.21km，河道底高程4～6m，底寬4～15m，設(shè)計(jì)流量150m3/s。本項(xiàng)目段河道底寬約8m～17m，局部不足8m。

施工時(shí)河道水位標(biāo)高為+5.2m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，深基坑工程施工主要有主線橋7#墩、G匝道1#墩在現(xiàn)狀河道內(nèi)的下部結(jié)構(gòu)工程，主線橋8#墩、G匝道2#墩、A匝道2#、3#、4#、5#、6#墩在規(guī)劃河道內(nèi)（現(xiàn)狀為陸地）的下部結(jié)構(gòu)工程。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，自上而下為素填土、粉質(zhì)黏土、黏土層，各土層的性質(zhì)分別為：

1-2層素填土:為近10年堆填,極不均質(zhì)；2-1層粉質(zhì)黏土:黃灰色、灰黃色,可塑；3-1層粉質(zhì)黏土:灰黃色～黃褐色,可硬塑；3-2層粉質(zhì)黏土:灰黃色～黃灰色,可塑為主；3-3層黏土:黃褐色～褐黃色,硬塑。

現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備

施工前對(duì)原地面標(biāo)高進(jìn)行了測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果和設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)基坑開挖深度進(jìn)行了測(cè)算，并根據(jù)基坑開挖深度以及周邊環(huán)境進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然新城7#墩、1#墩開挖實(shí)際深度為4.8米，未超過5米，但由于周邊環(huán)境較為復(fù)雜且在現(xiàn)狀河道中施工，因此將其納入超過一定規(guī)模的危大工程進(jìn)行管理，具體設(shè)計(jì)如下：

1.新城7#墩、1#墩，承臺(tái)標(biāo)高/承臺(tái)底標(biāo)高為+5.8/+1.5，開挖深度4.8m,采用“鋼板樁+一道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型12m鋼板樁，鋼板樁寬40cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用HM48.8×30cm型鋼，支護(hù)長(zhǎng)邊40.8m，寬9.25m。

2.新城8#墩、2#墩,承臺(tái)標(biāo)高/承臺(tái)底標(biāo)高為+8.5/+1.5,開挖深度7.5m,采用“鋼板樁+兩道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型18m鋼板樁，鋼板樁寬60cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用HM48.8×30cm型鋼，支護(hù)長(zhǎng)邊40.8m，寬9.25m。

3.2-6#墩,承臺(tái)標(biāo)高/承臺(tái)底標(biāo)高為+11.2/+2,開挖深度9.5m，采用“鋼板樁+三道圍檁支撐”支護(hù)方式；鋼板樁均采用拉森Ⅳ型18m鋼板樁,鋼板樁寬60cm；鋼支撐及鋼圍檁均采用HM48.8×30cm型鋼，正方形邊長(zhǎng)8.2m。

上述基坑排水均為鋼板樁形成封閉止水帷幕，坑內(nèi)集水明排。

基坑控制措施

鋼板樁質(zhì)量檢查

1.拉森鋼板樁鎖口檢查

鎖口質(zhì)量直接關(guān)系到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和水密性。鋼板樁進(jìn)場(chǎng)后需對(duì)其進(jìn)行檢查，清理鎖口內(nèi)雜物，整修缺陷部位。要用長(zhǎng)2m的同規(guī)格、同類型的鋼板樁作標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼板樁進(jìn)行鎖口通過檢查。

2.拉森鋼板樁寬度檢查

將每塊鋼板樁分上、中、下3處測(cè)量其寬度，使鋼板樁的寬度基本相同，每塊之間偏差值小于10mm。發(fā)現(xiàn)鋼板樁局部變形的需要增加測(cè)量部位，使得每塊鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行，偏差超標(biāo)的鋼板樁應(yīng)予以退場(chǎng)。

3.拉森鋼板樁鎖口防滲和潤(rùn)滑措施

為確保鋼板樁在施工過程中能順利插拔和實(shí)現(xiàn)防滲性能應(yīng)將每塊鋼板樁鎖口多次、均勻涂以高質(zhì)量的混合油。

鋼板樁打設(shè)控制

1.位樁的打設(shè)

在打設(shè)鋼板樁前先打設(shè)定位樁，定位樁采用相同長(zhǎng)度鋼板樁，定位樁打設(shè)深度與鋼板樁深度相同。

2.鋼板樁的起插及過程控制

各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后，按設(shè)計(jì)樁位采用打樁機(jī)將鋼板樁依次施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.鋼板樁插打施工

插打時(shí)，首先一邊施工插入一邊將打樁錘緩慢下放，用錘球在水平和豎向兩個(gè)方向進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和調(diào)整，使得鋼板樁插正和插直；其次以第1根鋼板樁為參照和基準(zhǔn)，沿鋼板樁插打方向插打后續(xù)的其他鋼板樁到設(shè)計(jì)位置，在施工期間，垂直度要用錘球經(jīng)?？刂?，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)調(diào)整。打樁過程中，重視角樁的施工，鎖扣從上在緊閉垂直的狀態(tài)下，緩慢均勻插打，直到進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保鎖扣閉合。

4.防滲和堵漏控制措施

鋼板樁施工過程中防滲和堵漏至關(guān)重要，要從一開始高度重視，因此鋼板樁在檢查合格打入前應(yīng)在鎖口內(nèi)涂以木屑和黃油等混合物，起到密封的作用。如果鎖口經(jīng)檢查存在漏水，應(yīng)在內(nèi)側(cè)用棉絮等嵌塞，在外側(cè)包裹一層防水彩條布；如果樁腳位置滲漏水，應(yīng)滲漏位置采用水下混凝土封底應(yīng)急。

如果滲水量大難以堵漏時(shí)，應(yīng)在鋼板樁外側(cè)補(bǔ)打木樁，并在木樁圍堰內(nèi)側(cè)鋪設(shè)彩條布，在木樁與鋼板樁圍堰之間填筑粘土。如繼續(xù)滲漏，則應(yīng)采用補(bǔ)水措施，使內(nèi)外水壓平衡。

5.鋼板樁施打質(zhì)量控制

對(duì)施工完成的樁進(jìn)行測(cè)量，按照樁垂直度＜1%，樁身彎曲度＜2%L進(jìn)行控制。

內(nèi)支撐系統(tǒng)安裝

以新城大街7#墩及G匝道1#墩（一道圍檁支撐系統(tǒng)）為例，12m鋼板樁插打施工完畢即進(jìn)行內(nèi)圍檁施工，鋼圍檁及支撐設(shè)置在板樁頂以下2m處，水平撐桿采用φ609×16mm鋼管，角撐采用HM48.8×30cmH型鋼，最外側(cè)角撐采用3*3m間距角撐焊接，中管角撐采用1.5*1.5m間距角撐焊接。

在鋼板樁內(nèi)壁上焊圍檁托架。每3m設(shè)置一道托架，每道鋼板托架采用兩塊50*30*1cm鋼板，雙面滿焊。邊角用5號(hào)角鋼設(shè)置一道限位擋塊，防止圍檁變形脫落。工作面挖出、圍檁安裝完成后，定出橫撐兩端中心點(diǎn)位置，確保橫撐軸心受力。其他基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)同上述要求安裝。

施工監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)工作是圍堰工程的一個(gè)重要組成部分，必須貫穿整個(gè)施工過程。圍堰監(jiān)測(cè)的主要目的是確保圍堰本身、內(nèi)支撐的安全,以及臨近橋梁的安全。

監(jiān)測(cè)范圍與對(duì)象

監(jiān)測(cè)分為圍檁頂部和坑底監(jiān)測(cè)，具體為：

圍檁頂部監(jiān)測(cè)：新城7#墩、1#墩和8#墩、2#墩監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在第一道圍檁HM400*300mm型鋼上，長(zhǎng)邊每10m設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，短邊中間設(shè)置一點(diǎn)，總計(jì)8個(gè)點(diǎn)；A匝道正方形圍檁每邊中間設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

基坑底部監(jiān)測(cè)：基坑底部監(jiān)測(cè)在封底砼澆筑的同時(shí)，新城大街7、8#墩、A匝道基坑預(yù)埋監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為位移及高程變化觀測(cè)點(diǎn)。設(shè)置的位置與圍堰頂部一致?；拥撞课灰萍案叱逃^測(cè)每天早晚各一次，每天早晨觀測(cè)完成數(shù)據(jù)在可控值內(nèi)方可下基坑作業(yè)。24h內(nèi)超過4mm時(shí)預(yù)警，需采取加固措施，加密圍檁支撐。

監(jiān)測(cè)頻率

支護(hù)樁頂水平豎向位移、支撐軸力：

1.基坑開挖初期（挖深小于3.0米），每隔1～2天監(jiān)測(cè)一次。如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象加密監(jiān)測(cè)。

2.基坑挖深超過3m時(shí)，應(yīng)每2天監(jiān)測(cè)一次。如果出現(xiàn)異常情況應(yīng)每天監(jiān)測(cè)一次。

3.基坑開挖快到坑底及挖到底設(shè)計(jì)標(biāo)高后7天內(nèi)，每天監(jiān)測(cè)一次。如果出現(xiàn)異常情況應(yīng)加密監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)情況嚴(yán)重甚至24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。

4.基礎(chǔ)底板澆筑完畢后，每天監(jiān)測(cè)一次。

5.支撐拆除前監(jiān)測(cè)一次，拆除過程中每天測(cè)一次。當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過報(bào)警值時(shí)，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)縮短監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，加密監(jiān)測(cè)次數(shù)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包含儀器監(jiān)測(cè)（圍堰頂部水平位移監(jiān)測(cè)及豎向位移監(jiān)測(cè)、鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)）及巡視檢查（鋼板樁、圍檁、鋼支撐是否有較大變形，水位，滲漏情況等）。

監(jiān)控允許值及報(bào)警值

樁頂最大變形最大值水平40mm、豎向60mm，變化速率不得超過4mm/d，累計(jì)允許值不超過80%；支撐內(nèi)力不超過2000KN，累計(jì)允許值不超過80%。

監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

通過嚴(yán)格按照上述施工方案和監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行施工，結(jié)果顯示總的來說圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工完成前基坑過程中變形較小，在基坑開挖階段基坑變形上升較大，變化速率快，階段累計(jì)變形值最大，封底后圍護(hù)結(jié)構(gòu)拆除后變形較小，變化速率小。從基坑的形狀來說，新城7#墩、1#墩等長(zhǎng)條形的基坑變形量大，在受力薄弱點(diǎn)要重點(diǎn)關(guān)注，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。從基坑深度來說，雖然新城7#墩、1#墩深度淺，但是變形值大，應(yīng)該予以重視，這也佐證了納入超過一定規(guī)模危大工程管理的必要性。

結(jié)論

對(duì)于橋梁工程的深基坑要高度重視，尤其是涉水深基坑，在施工前要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行詳細(xì)勘查，制定詳細(xì)的施工方案，并根據(jù)基坑地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及開挖深度選擇合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，制定有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)方案，根據(jù)施工方案和監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行施工，密切關(guān)注深基坑施工整個(gè)過程，通過技術(shù)、管理手段確保整個(gè)施工過程安全。