石津干渠田庄暗渠段灌注桩基坑支护施工技术
2015-12-02刘庆利
□刘庆利
田庄暗渠段工程是南水北调配套工程石津干渠的渠首工程，它将南水北调中线总干渠与现有的石津灌渠相连，是下游所有供水目标实现的关键通道。工程位于河北省石家庄市古城西路南侧，工程起点自南水北调田庄分水口，至赵陵铺进水闸下游与石津干渠相接。根据现场客观条件，决定对该段箱涵采用灌注桩基坑支护方案施工。
1.支护方案设计
按1/2分担法计算多道支撑结构的内力。
1.1 支撑反力计算
图中点为 R1和 R2间的中点（1/2点），近似计算时，即认为R1等于 e0与e1间的三角形荷载。
1.2 插入深度计算
基坑支护结构最下面一道支撑R2以下的主动土压力面积，可近似看作等于矩形GNOF。其中一半由R2承担，另一半由坑下被动土压力EFM承受。
1.3 基坑支护结构内力计算
在基坑支护结构的土压力、支撑力和插入深度确定后，即可根据静力平衡条件确定任意截面上围护结构所受的弯矩。
据此计算确定支护方案如下：
灌注桩支护立面图
灌注桩施工，上部土方开挖3m深作业平台。灌注桩直径100cm长7m，间距150cm。混凝土强度C25，桩中心线距箱涵外墙距离70cm，底高程比箱涵底高程低7m。施工完成后，凿除顶部桩头，支立模板，浇筑断面为100×80cm的压顶梁，以增加灌注桩支护的整体性，并作为内部钢管支撑的受力结构。压顶梁每间隔20m左右设一道施工缝，并预留锚具及穿索通道。在桩内侧固定两排工字钢，分别作为两排锚索及钢管支撑的着力点。在桩与箱涵外墙间挂钢筋网喷射20cm厚C20早强混凝土，既对相邻桩体间的缝隙进行封闭，又作为箱涵施工时的外侧模板。两排灌注桩采用内顶外接固定连接。
2.施工工艺
2.1 上部土方开挖
测量定位后，使用挖掘机对上部3m范围内的土方进行开挖。
2.2 灌注桩施工
灌注桩施工采用CZ20冲击钻机钻孔施工。
钻孔桩施工顺序为：测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻进→换浆法清孔→检测（钢筋笼对中）→（下设钢筋笼前清理钢筋笼泥土）吊装钢筋笼→吊装导管→灌注水下混凝土→扩大基础、处理桩头→桩基检测→承台施工。
钻孔桩施工工艺流程：
一是场地平整。施工场地做到三通一平。
二是埋设护筒。护筒一律采用钢护筒，采用挖埋法施工。节间焊接要严密，谨防漏水。相临桩间不足4倍桩径要跳桩施工或间隔36h后方可施工。
三是泥浆制备和运输。为保证泥浆的供应质量，施工时设置制浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。
四是钻机就位。钻机就位后，调平机座，认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好。
五是钻孔开钻时应先在孔内灌注泥浆，钻机应轻压慢转不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁；保持孔内水位并经常检查泥浆比重；接换钻杆或因其他原因短时停钻再次开钻时，应按开孔时处理；钻进过程中用两台经纬仪检查钻杆位置及垂直度，以确保成孔质量。
六是清孔及成孔检查。在钻孔至设计深度后，对孔径进行检查，检查合格后，立即清孔。采用二次换浆法清孔。清孔后4h以内仍不能开始灌注混凝土，则要再次清孔。
七是钢筋笼的制作和吊装。钢筋笼制作时，搭接长度不小于10倍的钢筋直径，焊接头错开至少50cm。钢筋笼吊装完成后，最上一节口上焊上吊筋，用以调节钢筋笼的上下位置。
八是浇注水下混凝土。下钢筋笼之后，安装灌混凝土导管，导管直径不小于25cm，导管下口离孔底25～40cm。灌注水下混凝土首盘采用压球法，混凝土的坍落度应控制在18～21cm，水下混凝土的灌注必须连续进行，灌注时间控制在2～3h内，桩身混凝土要按规范和设计要求进行超灌。
九是截桩头。桩混凝土灌完24h后，开挖并截除桩头。此时截除桩头应留15～20cm，在桩头混凝土达到设计强度时再次截除。
2.3 压顶梁施工
灌注桩完成连续20m以上时，即可开始压顶梁施工。压顶梁每间隔20m设一道施工缝。将压顶梁钢筋加工安装完成后，进行钢模板支立，模板之间用卡、扣连接固定。采用混凝土直接入仓，人工振捣密实。
压顶梁内侧面预埋钢板做为安装钢管支撑的埋件。
2.4 钢管支撑
在压顶梁施工完成后，焊接安装钢管支撑。将钢管加工成型后，对钢管进行起吊就位，两端同时焊接进行安装。
向下继续开挖3m深，在灌注桩内侧安装工字钢，焊接安装第二排钢管支撑。
2.5 锚索
压顶梁完成后，采用洛阳铲造孔，置入第一排锚索，进行高压灌浆。强度达到要求后，进行张拉。
土方开挖到第二排锚索高程后，重复以上工序并在灌注桩内侧安装工字钢，然后进行张拉。
两排钢管支撑及三排锚索施工完成后，支护工作即完成。
3.工程效果
工程完工后灌注桩及周围土体稳定，临近建筑物及道路的地基没有因为基坑开挖而受到扰动，确保了施工安全，达到了工程预期。
该方案适合城区内，临近高层建筑物较近，作业面狭小，需要明挖作业的基槽防护工程，具有较好的经济效益。□
